Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο

Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου ΔΠΜΣ Συστήματα Αυτοματισμού

Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου ΔΠΜΣ Συστήματα Αυτοματισμού

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

Συστήματα Ελέγχου Μηχανής Ειδικά Συστήματα Ελέγχου Πλοίου Δρ. Γ. Παπαλάμπρου ΣΝΜΜ-ΕΜΠ 4/2013

Ν. Κυρτάτος, Καθηγητής ΕΜΠ, Δ/ντής ΕΝΜ, Γ. Παπαλάμπρου, Λέκτορας ΕΜΠ, Σ. Τοπάλογλου, ΥΔ ΣΝΜΜ/ΕΜΠ

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο Συστήματα, Εφαρμογές, Αισθητήρια

Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου ΔΠΜΣ Συστήματα Αυτοματισμού

/-/project-sae.html και

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

ΤΕΙ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο ( ) Σημειώσεις Μαθήματος Μέρος 3ο: Κλασσικός Έλεγχος. Γεώργιος Παπαλάμπρου

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

[1] Μπακιρτζής Α.Γ., Οικονομική Λειτουργία Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, Εκδ. Ζήτη Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 11321

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Λεωνιδας Δριτσας PhD

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Εισαγωγή στην Επιστήμη του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού (και στην Τεχνολογία Υπολογιστών;)

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 1 η : Εισαγωγή

: Εισαγωγή στη Θεωρία και Τεχνολογία του Αυτοµάτου Ελέγχου

Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ (ΣΤΕΦ) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Τ.Ε. ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝ

Α.2 Μαθησιακά Αποτελέσματα Έχοντας ολοκληρώσει επιτυχώς το μάθημα οι εκπαιδευόμενοι θα είναι σε θέση να:

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

12 o Εργαστήριο Σ.Α.Ε

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΚΥΡΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Οι Τομείς (κατευθύνσεις ειδικότητας) του Τμήματος Πληροφορικής & Επικοινωνιών είναι:

Ειδικά Συστήματα Ελέγχου Πλοίου 2012

Έλεγχος Κίνησης

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

ΣΑΕ 1. Σημειώσεις από τις παραδόσεις. Για τον κώδικα σε L A TEX, ενημερώσεις και προτάσεις:

ΠΠΜ 512: Ανάλυση Κινδύνου για Πολιτικούς Μηχανικούς και Μηχανικούς Περιβάλλοντος

Η Πληροφορική ως γνώση και εργαλείο για τον σύγχρονο μηχανικό. Νικόλαος Μήτρου Καθηγητής, ΕΜΠ

Α/Α Τίτλος θέματος Επιβλέπων Σύντομη περιγραφή Προαπαιτούμενα γνωστικά πεδία 1 ΚΛΙΜΑΤΙΚΕΣ ΠΟΛΙΤΙΚΕΣ ΤΗΣ Ε. Ε. Δρ. Ι.

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΤΗΣΗΣ 8Α: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ

1) Τι είναι ένα Σύστημα Αυτομάτου Ελέγχου 2) Παραδείγματα εφαρμογών Συστημάτων Ελέγχου 3) Τι είναι ανατροφοδότηση (Feedback) και ποιες είναι οι

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων (περιγραφή μαθήματος) Φώτης Πλέσσας

ΕΞΑΜΗΝΟ Α ΕΞΑΜΗΝΟ Β

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (μέρος 1 ο ) Γ Ηλ/κών Τεχνικοί Υπολογιστικών Συστημάτων και Δικτύων

4.2.1 Α εξάμηνο Β εξάμηνο Γ εξάμηνο 4.2. ΣΥΝΟΠΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΝΑ ΕΞΑΜΗΝΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΣΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΑ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ-ΤΕΕ

Εισαγωγή στα Συστήµατα Αυτοµάτου Ελέγχου (Σ.Α.Ε.)

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο ( ) Σημειώσεις Μαθήματος Μέρος 3ο: Κλασσικός Έλεγχος. Γεώργιος Παπαλάμπρου

Το Πρόγραμμα Σπουδών του Τμήματος Ηλεκτρονικής. Δημήτρης Παπακώστας Δρ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Αναπληρωτής Καθηγητής

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Μεταβατικές διατάξεις Νέου Προγράμματος Σπουδών (ΝΠΣ) για τους φοιτητές εισαγωγής 2013 και πριν Υποχρεωτικά Μαθήματα

M m l B r mglsin mlcos x ml 2 1) Να εισαχθεί το µοντέλο στο simulink ορίζοντας από πριν στο MATLAB τις µεταβλητές Μ,m,br

Πρωτότυπη εγκατάσταση οργανικού κύκλου Rankine για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από κύκλωμα ψύξης ναυτικής μηχανής diesel

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2017

Σ εδιασμός Συστημάτ ν Ε έ ου

Μάθημα: Ειδικά Συστήματα Ελέγχου Πλοίου( ) Κεφάλαιο: Συστήματα Ελέγχου Πλοίου

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ I

Στοιχεία εισηγητή Ημερομηνία: 10/10/2017

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΜΕΚ. Καθ. Κ. Ρακόπουλος Καθ. Δ. Χουντάλας Λεκτ. Ε. Γιακουμής

ΠΠΜ 512: Ανάλυση Κινδύνου για Πολιτικούς Μηχανικούς και Μηχανικούς Περιβάλλοντος

Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ COACH 5 ΣΤΗΝ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ Τ.Ε.Ε.

Προσφερόμενα Διπλώματα (Προσφερόμενοι Τίτλοι)

Α/Α Τίτλος θέματος Μέλος Ε.Π Σύντομη περιγραφή Προαπαιτούμενα γνωστικά πεδία

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. 3o Εργαστήριο Σ.Α.Ε

Department of Mechanical and Manufacturing Engineering ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ, ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΜΕ ΤΗ

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Ηλ. Αιθ. 003, 004 Ηλεκτρονική ΙΙΙ Ηλ. αιθ. 003, 004

Δυναμική Μηχανών I. Εισαγωγή στον Υπολογισμό της Χρονικής. Απόκρισης Δυναμικών Εξισώσεων

1 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ (Προγραμματισμός & MATLAB)

ΔYNAMIKH ΜΗΧΑΝΩΝ Ι. Δρ. Ιωάννης Αντωνιάδης, Καθηγητής Δ/ντής, Εργαστήριο Δυναμικής και Κατασκευών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Γ.Π. ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΟΠΟΥΛΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 2

FORTRAN και Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΟΡΘΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

Πίνακας Προτεινόμενων Πτυχιακών Εργασιών

Συνοπτικό Πρόγραμμα σπουδών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΙΙ

Ερωτήσεις για το μάθημα Μη Γραμμικά ΣΑΕ και Εφαρμογές: 10, 11, 15, 16, 17,18

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Στοχαστικά Συστήματα & Επικοινωνίες Ηλ. Αμφ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Ηλ. Εργ.

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εργαστηριακή και Βιομηχανική Ηλεκτρονική Ηλ. Αμφ. 2, 3. Γλώσσες Προγραμματισμού Ι. Ηλ. Αμφ. 1, 2, 3, 4, 5

ΕΝΣΩΜΑΤΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ- ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ηλ. Αιθ. 001, 002. Ηλ. Αιθ. 003, 004 Ηλεκτρονική ΙΙΙ Ηλ. αιθ. 003, 004. Θεωρία Δικτύων & Κυκλωμάτων

Educational Laboratory of Multi Instruments (ELMI) for LabVIEW TM and MultiSIM TM

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων. 1.4 Απλά και σύνθετα συστήματα αυτοματισμού.

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 2 η : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ

Μεταβατικές Διατάξεις Παλαιού Προγράμματος Σπουδών

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Ειδικά Συστήματα Ελέγχου Πλοίου 2017 Συστήματα Μείωσης Ρύπων Μέρος Α. Γ. Παπαλάμπρου ΣΝΜΜ-ΕΜΠ 2/5/2017

ΠΠΜ 511: Προγραµµατισµός και Διεύθυνση Κατασκευών

221 Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Πάτρας

FORTRAN & Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός ΣΝΜΜ 2016

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 10. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Transcript:

Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο 2016-2017 Δρ. Γεώργιος Παπαλάμπρου Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας george.papalambrou@lme.ntua.gr ΕΜΠ/ΣΝΜΜ Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας 1/58

Περιεχόμενα Οργάνωση του μαθήματος Ιστoσελίδα του μαθήματος Σημειώσεις Βαθμολόγηση Εισαγωγή-αντικείμενο του μαθήματος Εφαρμογές-παραδείγματα MATLAB/Simulink 2

Οργάνωση 3

Οργάνωση Μαθήματος Το μάθημα οργανώνεται μέσω της ιστοσελίδας: http://www.lme.ntua.gr:8080/academic-info- 1/prospheromena-mathemata/eisagoge-stonautomato-elegkho Εκεί υπάρχουν: παραδόσεις ως slides και/ή κείμενο [file] ασκήσεις εργασίες για το σπίτι παλαιότερα θέματα εξετάσεων [file] κώδικες MATLAB/Simulink ανακοινώσεις (σύνδεση με mycourses.ntua.gr) 4

Οργάνωση Μαθήματος Δίνεται έμφαση στην συνεργασία Διδάσκονταφοιτητών μέσω των παραδόσεων στην τάξη Βασική επικοινωνία μέσω email: george.papalambrou@lme.ntua.gr Ημερομηνίες: 3 Οκτ. 2016 20 Ιαν. 2017 (~ 25 μαθήματα) 5

Προγραμματισμός Μαθήματος ΣΝΜΜ 2014-2015 Μάθημα: Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο Ημέρες διδασκαλίας: Τετ. 8:45, Παρασκ: 12:45 Α/Α Εβδομάδας Ημερομηνία Α/Α Κεφαλαίου Κεφάλαιο Περιεχόμενα Παραδείγματα 13/10/2014 Αρχή χειμερινού εξαμήνου 2014-2015 Ε1 15/10/2014 Οργάνωση μαθήματος. Στόχοι. Εισαγωγή στα Συστήματα Ελέγχου Ανασκόπηση MATLAB/Simulink Ε2 22/10/2014 1 Εισαγωγή Εισαγωγή-Παραδείγματα, Μοντελοποίηση Π1 Ε3 29/10/2014 Μετασχηματισμός Laplace, Επίλυση ΔΕ Π2 Ε4 5/11/2014 Γραμμικοποίηση, Ανάλυση μεταβατικής απόκρισης συστημάτων Π3 Ε5 12/11/2014 2 Μοντέρνος Έλεγχος Χώρος κατάστασης Π4 Ε6 19/11/2014 Γραμμικά συστήματα, Ανατροφοδότηση καταστάσεων Π5 Ε7 26/11/2014 Ελεγκτές με τοποθέτηση πόλων Π6 Ε8 3/12/2014 Βέλτιστος Έλεγχος, Παρατηρητές Π7 Ε9 5/12/2014 3 Κλασσικός Έλεγχος Απόκριση συχνότητας Π8 Ε10 17/12/2014 Διαγράμματα Bode, Π9 Ε11 7/1/2015 Ελεγκτές PID Π10 Ε12 14/1/2015 Ελεγκτές IMC Π11 Ε13 21/1/2015 Εργαστήριο: Ανεστραμένο Εκκρεμές (μοντέρνος έλεγχος) ΕΡΓ1, ΕΡΓ2 Εργασία στο Σπίτι 1, 2 HW1, HW2 25/1/2015 Λήξη χειμερινού εξαμήνου 2014-2015 6

Ιστοσελίδα Μαθήματος Αρχική Ιστοσελίδα ΕΝΜ: http://www.lme.ntua.gr Πλοήγηση: Academic Info Προσφερόμενα Μαθήματα Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο 7

Ιστοσελίδα Μαθήματος (συνεχ.) Πλοήγηση: Academic Info Προσφερόμενα Μαθήματα Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο 8

Ιστοσελίδα Μαθήματος (συνεχ.) pdf παραδόσεων 9

Ιστοσελίδα Μαθήματος (συνεχ.) pdf ασκήσεων σπιτιού (HW) 10

Σημειώσεις Το υλικό του μαθήματος αποτελείται από: τις σημειώσεις του Διδάσκοντα, σε μορφή pdf [από την ιστοσελίδα] το βιβλίο του Κ. Ogata (διανέμεται μέσω του «ΕΥΔΟΞΟΣ»- νέο από το 2016-2017) 11

Βιβλιογραφία Μαθήματος - 1 1. Παπαλάμπρου, Γ., Σημειώσεις, ιστοσελίδα μαθήματος, 2015 (pdf). 2. Ogata, K., Modern Control Engineering, Prentice Hall, 2001 (μέσω του «Εύδοξος»). 3. Franklin, Powell, E-Neini, Feedback Control of Dynamic Systems, Addison, 2005. 4. Dorf, R., Bishop, R., Modern Control Systems, Prentice Hall, 2001. 12

Βιβλιογραφία Μαθήματος-2 5. K. Åström, R. Murray, Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers Διαθέσιμο στο Διαδίκτυο: http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/i ndex.php/main_page 13

Τελικός Βαθμός Μαθήματος Ο τελικός βαθμός προκύπτει: Από το τελικό διαγώνισμα (90%) [παράδειγμα εξέτασης 2010] 1 σειρά ασκήσεων (homework), υποχρεωτική (10%) Εργαστηριακή άσκηση, προαιρετικά (επιπλέον 10%) Παρατηρήσεις 1: Οι ασκήσεις και η εργαστ. άσκηση προυποθέτουν χρήση MATLAB/Simulink 2: Κάθε χρόνο οι ασκήσεις και το θέμα αλλάζουν 14

Ενότητες Μαθήματος Μέρος 1 ο : Εισαγωγή, Μετασχηματισμός Laplace, Επίλυση ΔΕ,Γραμμικοποίηση, Ανάλυση συστημάτων, Γραμμικά συστήματα. Μέρος 2 ο : Χώρος κατάστασης, Ανατροφοδότηση καταστάσεων, Ελεγκτές με τοποθέτηση πόλων, Βέλτιστος έλεγχος, Παρατηρητές. Μέρος 3 ο : Ελεγκτές PID, Internal Model Control (IMC) Μέρος 4 ο : Απόκριση συχνότητας, Διαγράμματα Bode, Loop Shaping 15

Εισαγωγή 16

Τι είναι «Έλεγχος (control)»? Έλεγχος είναι χρήση διαφόρων διατάξεων που οδηγούν ή ρυθμίζουν τη συμπεριφορά άλλων διατάξεων ή συστημάτων. 17

Τι είναι «Ανατροφοδότηση (feedback)? Ανατροφοδότηση είναι διεργασία δύο (ή περισσοτέρων) δυναμικών συστημάτων που είναι συνδεδεμένα ώστε το κάθε ένα επηρεάζει δραστικά τα άλλα. ανατροφοδότηση Κλειστός Βρόχος (με ανατροφοδότηση) Ανοιχτός Βρόχος (χωρίς ανατροφοδότηση) 18

Μία Πλήρης Διάταξη Ελέγχου Σύστημα Ελεγκτής Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 19

Βασική Διάταξη Ελέγχου: Κλειστός Βρόχος Στόχοι: Ευστάθεια (stability), Επιδόσεις (performance), Ευρωστία (robustness) Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 20

Οι Διαφορετικές Θεωρίες Ελέγχου στην Ναυπηγική Από: Lecture Notes TTK 4190, Guidance and Control, NTNU, Trondheim, NO, 2006 21

Τύποι Ελέγχου Παθητικός Έλεγχος Τροποποίηση κατασκευής για αλλαγή δυναμικής του συστήματος Δεν είναι πάντα εφικτή η εφαρμογή, φθηνή λύση Έλεγχος Ανοιχτού Βρόχου Έχοντας γνώση της δυναμικής του συστήματος, υπολογίζουμε κατάλληλη είσοδο ελέγχου Απαιτεί πολύ ακριβές μοντέλο του συστήματος για να λειτουργεί σωστά Έλεγχος Κλειστού Βρόχου Χρήση αισθητήρων (sensors) και επενεργητών (actuators) συνδεμένα στον Η/Υ, ο οποίος τροποποιεί την δυναμική Αντιμετωπίζει με επιτυχία την αβεβαιότητα (uncertainty) και τον θόρυβο Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 22

Ένας Διαφορετικός Ελεγκτής: Fuzzy Logic 23 Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray

Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 24

Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα: το Ανάστροφο Εκκρεμές - Εργαστηριακή Άσκηση στο ENM 25

Ανάστροφο Εκκρεμές: η Δυναμική 26

Ανάστροφο Εκκρεμές -Video 1 27

Ανάστροφο Εκκρεμές - Video 2 28

Ανάστροφο Εκκρεμές στο ENM - Video 3 29

Εφαρμογές 30

Ιστορική Αναδρομή Συστημάτων Ελέγχου Μοντέρνος Έλεγχος Πεδίο χρόνου, Χώρος Κατάστασης (1950-σήμερα) Aleksandr Lyapunov (1857-1918) Stability of systems, equilibria, nonlinear control Lev Pontryagin (1908-1988) Optimal control Richard Bellman (1920-1984) Dynamic programming, optimal control Rudolf Kalman (1930-2016) State space, Kalman Filter Petar Kokotovic (1936-) Stability, nonlinear control Κλασσικός Έλεγχος Πεδίο συχνότητας, Διαγράμματα Bode, Nyquist (1935-1950) Hendrick Bode (1905-1982) Frequency response Harry Nyquist (1889-1976) Frequency response, negative feedback 31

Υβριδική Ηλεκτρική Πρόωση ΕΝΜ Hybrid Integrated Propulsion Powertrain (HIPPO) Πειραματική Κλίνη Δοκιμών ΕΝΜ: Caterpillar 3176B marine diesel engine; Ηλεκτρικός Κινητήρας & Frequency inverter; Πέδη Νερού 32

Οι Πρώτες Εφαρμογές Ελέγχου Ρυθμιστής στροφών του Watt (1788) Φυγοκεντρικός ρυθμιστής στροφών ατμομηχανής Μειώνει τις επιδράσεις από τις διακυμάνσεις του φορτίου (απόρριψη διαταραχών) 33

Οι Πρώτες Εφαρμογές Ελέγχου Feedback Amplifiers (1920s) Δημιουργήθηκε το μαθηματικό υπόβαθρο για τον «κλασσικό έλεγχο» (διαγράμματα απόκρισης συχνότητας) Χρήση ανάδρασης (feedback) για την μείωση αβεβαιότητας (uncertainty) 34

Σύγχρονες Εφαρμογές Ελέγχου Ναυτικοί κινητήρες Wärtsilä RT-flex58T engine 6-cylinder, two-stroke, common-rail, 11,300 kw at 105 rpm http://www.wartsila.com 35

Σύγχρονες Εφαρμογές Ελέγχου Έξυπνοι κινητήρες (smart engines) Στο σύστημα συμπίεσης: surge, stall Στο σύστημα καύσης: λειτουργία σε «φτωχότερο» λόγο αέρα/καυσίμου για χαμηλές εκπομπές ρύπων Unsteady Pressure Sensing System Control Algorithm Dynamic Bleed Actuation System Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 36

Σύγχρονες Εφαρμογές Ελέγχου Αυτοκινητοβιομηχανία Από: Controls Primer Fall 2001, Caltech, R. Murray 37

Σύγχρονες Εφαρμογές Ελέγχου Σύστημα Ελέγχου Boiler-Steam Generator Conventional steam turbine Από: Modern control systems, R.Dorf,R. Bishop, Prentice Hall, 2001 38

Σύγχρονες Εφαρμογές Ελέγχου Αυτοκινητοβιομηχανία: Υβριδικό ηλεκτρικό όχημα Source:SAE Automotive Engineering Magazine, Eaton, NREL team to reduce hybrid-electricvehicle battery size, 8/2012 39

Αεροναυπηγική Αεροδιαστημική (fly-by-wire) Highly Maneuverable Aircraft Technology (HiMAT), NASA Αεροσκάφος με τηλεχειρισμό μη επανδρωμένο (1979-1983) Δοκιμάστηκαν τεχνολογίες canard, ψηφιακών συστημάτων ελέγχου πτήσης, σύνθετων υλικών Σχεδιάστηκε για να δείξει επιδόσεις στους ελιγμούς 60% καλύτερες από προηγμένα μαχητικά Κύρια έμφαση κατά τη διάρκεια της πτήσης: για ελιγμούς πολλών G στη μετάβαση από 600 έως 800 mph Μήκος: 6.9 m, άνοιγμα: 4.75 m 40

Αεροναυπηγική F-35 Lightning II Short Takeoff/Vertical Landing (STOVL) (Pratt & Whitney F135 propulsion system, by Lockheed Martin & BAE Systems & Northrop Grumman) 41

Ναυπηγική Nαυπηγική Από: Lecture Notes TTK 4190, Guidance and Control, NTNU, Trondheim, NO, 2006 42

Nαυπηγική Αυτόματος Πιλότος Πορείας Πλοίου Από: Lecture Notes TTK 4190, Guidance and Control, NTNU, Trondheim, NO, 2006 43

Ναυπηγική: MARES AUV Από: Underwarer Vehicles, editor A. Inzartsev, Intech, 2009 44

Ναυπηγική: Fin Stabilizers Από: Sperry Marine Northrop Grumman 2010, http://www.sperrymarine.northropgrumman.com 45

Ναυπηγική: Μηχανικό Ψάρι (Robotic fish) Seagliders-University of Washington's Applied Physics Laboratory GhostSwimmer Spy Vehicle http://thefutureofthings.com/pod/5464/ ghostswimmer-spy-vehicle.html Michigan State University Robotic Fish video http://www.apl.washington.edu/projects/seaglider/summary.html 46

Ναυπηγική: Εναλλακτικές Πηγές Ενέργειας Από: ENERGY MANAGEMENT, OPTIONS FOR CONSIDERATION MANAGING CARBON EMISSIONS AND GHGS IN SHIPPING, TEUS VAN BEEK, WÄRTSILÄ NETHERLANDS, 2010 47

Εξελίξεις που Βοήθησαν τα ΣΑΕ Η ραγδαία εξέλιξη των υπολογιστών/μικροελεγκτών Οι πρώτοι ελεγκτές ήταν αναλογικοί (κυκλώματα με transistors, αντιστάσεις, πυκνωτές, πηνία) Οι πρώτες εφαρμογές υπολογιστών (1970) δημιούργησαν μια νέα κατηγορία συστημάτων ελέγχου: τους ψηφιακούς ελεγκτές (digital controllers) Σήμερα πλέον όλες οι σύγχρονες εφαρμογές ελεγκτών χρησιμοποιούν (τουλάχιστον) έναν μικροεπεξεργαστή 48

Αρχιτεκτονική Εγκατάστασης Ελέγχου CERN LHC 10/2014 49

Αρχιτεκτονική Εγκατάστασης Ελέγχου Δίκτυο Automotive CAN (Controller Area Network) 50

Υπολογιστικές Πλατφόρμες Τα σύγχρονα συστήματα ελέγχου υλοποιούνται σε πλήθος «βιομηχανικών» ΗΥ A) Σε κάρτες εντός του ΗΥ (δίαυλος PCI), με λειτουργικό windows/linux B) Σε εξειδικευμένο ΗΥ (τύπος PXI της National Instruments), με λειτουργικό ΝΙ C) Σε τύπο VME (δίαυλος VME), με λειτουργικό unix/linux D) Διάφορα φορμάτ: dspace A: PCI B: PXI C: VME ivme7210 VMEbus PCI extensions for Instrumentation Processor Board D: dspace DS, scalexio, autobox Α, Β: http://www.ni.com/, C: http://www.emersonnetworkpower.com, D: dspace.com 51

Υπολογιστικές Πλατφόρμες Engine Control Unit dspace microautobox Οθόνες χειρισμού συστήματος ελέγχου κινητήρα CAT στο ΕΝΜ 52

Ανάπτυξη Συστήματος Ελέγχου Passino, K., Biomimicry for Optimization, Control, and Automation, Springer-Verlag London Limited, 2005 53

Software Engineering: Μέθοδος «Spiral» Το σπειροειδές μοντέλο παρουσιάστηκε το 1986 από τον Barry Boehm Δίνεται έμφαση στην ανάλυση κινδύνου Υπάρχουν 4 φάσεις: Planning, Risk Analysis, Engineering και Evaluation. Ένα πρόγραμμα λογισμικού περνά επανειλημμένα μέσα από αυτές τις φάσεις στις επαναλήψεις (σπείρες) 54

Software Engineering: Μέθοδος «Waterfall» Το μοντέλο καταρράκτη είναι μια διαδοχική διαδικασία σχεδιασμού, στην οποία η πρόοδος θεωρείται ότι ρέει σταθερά προς τα κάτω σαν καταρράκτης σε όλες τις φάσεις της σύλληψης, ανάλυσης, σχεδιασμού, κατασκευής, δοκιμών, παραγωγής/υλοποίησης και συντήρησης. 55

MATLAB 56

MATLAB/Simulink Εκτενής χρήση: υπολογισμοί, σχεδιασμός ελεγκτών, προσομοίωση, real time control, κλπ u x_dot To Workspace3 u To Workspace2 x Product x^2.u x^3 xdot 1 s Integrator x0=-2 x xdot Scope u(1)^3 x x^2 u(1)^2 Fcn To Workspace Fcn1 u -u(1)*(1+sqrt(1+u(1)^4)) Fcn2 Clock tt To Workspace1 57

Διπλωματικές Εργασίες ΕΝΜ 58