Johdatus systeemien hallintaan, 5 op

Sisältö

Siirtofunktioelementit

• siirtofunktioelementtien taajuusvasteet
• siirtofunktio taajuusvasteesta
• taajuusvaste siirtofunktiosta
• viiveen Pade-approksimointi

Prosessien dynaamiset mallit, prosessien dynaaminen käyttäytyminen ja ominaisuusperustaiset mallit

• keskimääräinen viipymäaika
  
• normalisoitu viive
  
• FOTD-, FOTDI ja SOTD-mallit ja niiden parametrointi
  
• ei-minimivaiheiset systeemit
  
• näennäisviive ja näennäisaikavakio
  
• esimerkkiprosessit kuten vuorovaikuttavat säiliösysteemit, kierrätysvirtausprosessit, lämmönjohtuminen, jne.
  
• matemaattisfysikaaliset mallit, tasemallit, dynaamisen mallin rakentaminen mittausdatasta
  

2DOF PID-säädin

• rakenne ja toiminta
• asetusarvopainot
• asetusarvosuotimet
• mittaussignaalin suotimet
• high-frequency roll-off

Gang-of-Six ja Gang-of-Four siirtofunktiokokoelmat

• takaisinkytkettyjen järjestelmien ominaisuudet ja lainalaisuudet
• säätöpiirin ominaisuuksien arviointi G-o-S ja G-o-F kokoelmilla
• tapauskohtaisten säätöpiirien saattaminen G-o-S ja G-o-F viitekehyksiin
  

PID-säätimen virittäminen

• mallipohjainen viritys, datapohjainen viritys, reletakaisinkytkentä
• napojen asettelu, taajuusvaste, hitaimman navan kumoaminen, optimointi
• SIMC (Skogestad Internal Model Control)
  
• MIGO (M-constrained Integral Gain Optimization), AMIGO (Approximate MIGO)

Siirtofunktiomallien reduktio

• korkean kertaluokan mallin approksimointi 1. tai 2. kertaluokan viiveellisillä malleilla

Vaiheenjohtopiiri

• viritys loppuarvoteoreemalla ja taajuusvasteella
• vaiheenjohtopiiri ja PD-säädin

Myötäkytkentä

• toimintaperiaate, rooli ja suunnitteluperiaate
  
• myötäkytkentäkompensaattorin suunnittelu ja reaalisoitavuus
• myötäkytkennän tarkkuus ja herkkyys
  
• yhdistettu takaisinkytkentä ja myötäkytkentä
  
• takaisinkytketyn säätimen uudelleen viritys myötäkytkennän suunnittelun jälkeen

Integrator windup -ilmiö

• anti-windup-rakenteet (back-calculation, clamping, ehdollinen integrointi)

Kaskadisäätö

• rakenne ja toimintaperiaate
• primaari- ja sekundaaripiirien roolit servo- ja regulointitehtävässä
• viritysperiaatteet
• kaskadisäädön anti-windup
• kaskadisäädön sovelluksia

Tilamallit ja tilasäätö

• tilamallin muodostaminen differentiaaliyhtälöstä
• monikäsitteisyys
  
• ohjattavuus
• havaittavuus
• tarkkailtavuus
• stabiloitavuus
• siirtofunktiosta tilamalli
• tilamallista siirtofunktio
  
• tilasäätäjän viritys napojen asettelumenetelmällä
• asetusarvon seuranta
• integroivan säädön suunnittelu tilamenetelmillä

Deterministinen tilahavaitsija

• tilahavaitsijan viritys napojen asettelumenetelmällä
• tilahavaitsijapohjainen takaisinkytketty säätö
• deterministinen separaatioteoreema

Ristikkäisvaikutukset ja dekoplaus