Hjemmesiden for

EK3114 Automatisering og vannkraftregulering

Høstsemesteret 2018

Ca 70 % av emnet er felles med IA3112 Automatiseringsteknikk.

Hjemmesiden er tilgjengelig via Fronter.

 


Undervisningsplan

 

Rom er angitt i TimeEdit

 

Leksjon
Dato

Tid

Aktivitet

Tema

Litteratur
(i læreboka)

PPT

Video tutorial

Video-
opptak av fore-
lesning

1

Tor

16.8

1215-
1400

Forelesning

Oversikt over emnet mht. faglige innhold og undervisningsopplegg

 

 

 

 

Innledning til reguleringsteknikk

Kap. 1

PPT

 

 

Regulering med tilbakekopling (avviksdrevet regulering)

Kap. 2

PPT

Feedback control

 

Dokumentasjon av reguleringssystemer med Piping & Instrumentation Diagram (P&ID) (teknisk flytskjema)

Kap. 3

PPT

 

 

Læringspyramiden

 

 

 

 

1415-
1500

Øving

 

 

 

 

 

2

Man 20.8

1215-
1400

Forelesning

 

Komponentene i et reguleringssystem:

 

Innledning. Automatiseringsutstyr

Kap. 4.1, 4.2

PPT

 

 

Signalformer og nøyaktighet i prosessmålinger

Kap. 4.3 og 4.5 unntatt 4.3.4

PPT

 

 

Utgår av pensum:

Sensorer 

Kap. 4.6, unntatt følgende: I kap. 4.6.1: termoelement, i kap. 4.6.4: magnetisk strømmåling og vortex strømmåling, 4.6.5

PPT

 

 

Utgår av pensum:

Aktuatorer (pådragsorganer)

Kap. 4.4, unntatt følgende: 4.4.3 og 4.4.5

PPT

 

 

Installering av LabVIEW

 

 

 

 

 

1415-
1600

Øving

 

 

 

 

 

3

Tor

23.8

1215-
1600

LabVIEW-kurs

 

 

 

 

 

4

Man
27.8

1215-
1600

 

LabVIEW-kurs forts.

 

 

 

 

 

5

Tor

30.8

1215-
1600

LabVIEW-kurs forts.

Øving i LabVIEW-programmering (obligatorisk). Innleveringsfrist fredag 31.8 2018 kl 16.

 

 

 

 

 

6

Man

3.9

1215-
1700

Laboppgave 1 (obligatorisk): Styring og monitorering av varmluftprosess

Det forutsettes at studentene har sett igjennom følgende videomateriale før de starter på laboppgave 1 (samme dag).

  • Videoen tilgjengelig på hjemmesiden for varmluftprosessen (den matematiske modellen angitt på hjemmesiden inngår i en senere laboppgave)
  • Videoen «Analog IO with LabVIEW and NI USB-6008» (kun fram til 27:30) som er tilgjengelig herfra.


Innleveringsfrist mandag 3.9 2018 kl 18.

 

 

 

 

 

7

Tor

6.9

1215-
1400

Forelesning

Komponentene  et reguleringssystem forts.:

- Oppløsning ved AD-omsetting. SimView-simulator

- Pulsbreddemodulering (pulse-width modulation (PWM). SimView-simulator

Kap. 4.3.1
Kap. 4.3.7

 

 

Matematisk prosessmodellering

Kap. 6

 

 

Del 1 Del 2
(2017)

1415-
1600

Øving for leksjon 7

 

 

 

 

 

8

Man
10.9

1215-
1400

Forelesning


Hvordan tegne matematisk blokkdiagram av en differensiallikning? (Matematiske blokkdiagrammer kan danne grunnlaget for implementering av dynamiske simulatorer i grafiske programmeringsverktøy, f.eks. LabVIEW og Simulink.)

 

Utvikling av tidsdiskrete simulatoralgoritmer for prosessimulatorer

Simulerings-algoritmer

 

Delen 00:00 - 13:43 av videoenSimulation of dynamic systems», som er tilgjengelig herfra, dekker forelesningen.

 

1415-
1600

Øving for leksjon 8

 

 

 

 

 

9
Tor
13.9

1215-
1400

Forelesning



Prosessdynamikk

Kap. 8

PPT

Time-constant and integrator dynamics

Videoopptak:

Tidskonstant

Integrator

 (2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 9

 

 

 

 

 

10

Man
17.9

1215-
1700

Laboppgave 2: Programmering av simulator for varmluftprosess (obligatorisk, individuell). Innleveringsfrist: Tirsdag 18.9 2018, kl. 18.

 

 

 

 

 

11
Tor
20.9

Ingen undervisning (ingeniørdagen)

 

 

 

 

 

12
Man
24.9

1215-
1700

Laboppgave 3: Modelltilpasning for varmluftprosess (obligatorisk, studentgrupper). Innleveringsfrist: Mandag 24.9 2018, kl. 18

 

 

 

 

 

13

Tor

27.9

Ingen undervisning

 

 

 

 

 

14
Man
1.10

1215-
1400

Forelesning



PID-regulatorfunksjonen - både tidskontinuerlig og tidsdiskret (PID-algoritme som kan programmeres) og målefilter

Kap. 9.1, 9.2, 9.3, 9.4

PPT

Feedback control

 

Time-constant lowpass filter

Video-
opptak
(2017)

Anti windup

Kap. 9.5

PPT

Anti windup

 

Valg mellom revers- og direktevirkning i regulatoren

Kap. 9.6

PPT

Reverse or direct action in the PID controller?

Video-
opptak
(2017)

Av/på-regulator

Kap. 9.7

PPT

 

Video-
opptak
(2016)

1415-
1600

Øving for leksjon 14

 

 

 

 

 

15
Tor
4.10

1215-
1700

Laboppgave 4 (obligatorisk, grupper): Implementering av PI-regulator

 

 

 

 

 

16
Man
8.10

 

1215-
1400


Forelesning

Innstilling av PID-regulatorer:

 

Ziegler-Nichols' svingemetode

Kap. 10.2

PPT

PID controller tuning with Ziegler-Nichols' oscillations method

Video-
opptak

(2018)

Relémetoden for PID-innstilling

Kap. 10.3

 

Video-
opptak

(2018)

Skogestads metode

Kap. 10.5.1, 10.5.2, 10.5.3

 

Video-
opptak

(2018)

Gain scheduling

Ikke pensum (pga. mangel på tid)

Kap. 10.6.3

PPT

Gain scheduling

 

1415-
1600

Øving for leksjon 16

 

 

 

 

 

17
Tor
11.10

1215-
1400


Forelesning

Reguleringssløyfers stabilitet

Kap. 11.1, 11.2

PPT

How a control system may become unstable

Video-
opptak
(2018)

Eksperimentbasert stabilitetsanalyse (med stabilitetsmarginer) av reguleringssystemer

Kap. 11.4

PPT

 

Video-
opptak
(2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 17

 

 

 

 

 

18
Man
15.10

1215-
1700

Laboppgave 5 (obligatorisk): Regulatorinnstilling

 

 

 

 

 

19
Tor
18.10

1215-
1400

Forelesning


Systemteori:

 

Laplacetransformasjonen

Kap. 4 i utdrag av boka Basic Dynamics and Control

 

 

Laplace-
transforma-
sjonen

(2018)

 

Sluttverdi-
teoremet

(2018)

Transferfunksjoner

Kap. 5

 

 

Transfer-
funksjoner

(2018)

Transferfunksjoner for integratorer, tidskonstantmodeller og tidsforsinkelser

Kap. 6.2, 6.3, 6.4

 

 

1415-
1600

Øving for leksjon 18

 

 

 

 

 

20
Man
22.10

1215-
1400

Forelesning

Systemteori:

Polbasert stabilitetsanalyse av dynamiske systemer og reguleringssystemer

Kapittel 6 i boka Dynamiske systemer av F. Haugen (Tapir forlag, 2003), men

følgende er ikke pensum: Kap. 6.3, likn. (6.6), avsnittet "En tilstrekkelig betingelse..." side 167-168 (som slutter foran eksempel nr. 49), eksempel 50, samt kap. 6.5, 6.6 og 6.7.

Poles and Stability of a Feedback Control System (som er brukt i eksempel 51 i dokumentet nevnt under Litteratur)

Def av stab.-

egenskaper ut fra impuls-
respons

(2018)


Bestem-
melse av stab.-

egenskaper fra polene

(2018)


Stab.-
analyse av regulerings-

systemer

(2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 20

 

 

 

 

 

21
Tor
25.10

1215-
1400

Forelesning

Systemteori:

Frekvensresponsanalyse.

Følgende deler av dette utdraget av boka Dynamiske systemer av F. Haugen (Tapir forlag, 2003):

Kapittel 5.1, 5.2, 5.4.1 (unntatt fom. Utledning side 141 til eksempel 41 side 142, men eksempelet er pensum, og unntatt stoffet om asymptoter side 144), 5.5.1, 5.5.2 (unntatt Høyere ordens lavpassfiltere side 143 og 144), 5.6

SimView-
simulators:

 

Time-constant lowpass filter

 

Filter types

 

 

Def. av frekvens-
respons

(2018)

 

Frekv.resp. for transfer-
funksjoner

(2018)
Obs: Se bort fra videoen fra ca 38 min. Feil redigerinng.

 

 

Frekv.resp. for filtere og reg.syst.

(2018)

Lynkurs

- Introduksjon til Octave (gratis Matlab-klon) for numeriske beregninger.

- Simulering av transferfunksjoner
- Beregning av poler

- Frekvensresponsanalyse

Tutorial: Octave

 

 

Octave

(2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 21

 

 

 

 

 

22
Man
29.10

1215-
1400

Forelesning

Regulering med foroverkopling

Kap. 7

PPT

Feedforward control

Forover-
kopling
- del 1

(2018)

 

Forover-
kopling
- del 2

(2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 22

 

 

 

 

 

23
Tor
1.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

Informasjon om denne delen av emnet gis i Canvas av prof. Hegglid.

24
Man
5.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

25
Tor
8.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

26
Man
12.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

27
Tor
15.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

28
Man
19.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

29
Tor
22.11

1215-
1600

Undervisning i vannkraftregulering med prof. Gunne John Hegglid

Tor
29.11

1215-1425

Ekstraforelesning basert på ønskeliste fra tillitsvalgte

 

Massebalanse

Energibalanse


Transferfunksjoner


Eks. oppg. 3, 2017

 Dato:
3.12 2018

Skriftlig eksamen. Varighet: 5 timer. Ingen hjelpemidler, men nedenstående symbol- og formeloversikter vil bli vedlagt eksamensoppgaven (en kan ikke ta med seg sin egen utskrift til eksamen). Vekt av sluttprøven i sluttkarakteren: 100%.

 

For å bestå emnet som helhet, er det nødvendig at alle obligatoriske arbeider er godkjent. Det gis allikevel adgang til sluttprøven selv om ikke alle obligatoriske arbeider er godkjent (de må da gjennomføres/godkjennes senere).

Symbol- og formelsamlinger som vil bli gitt som vedlegg til eksamensoppgaven.


Det blir ikke gitt oppgaver om LabVIEW eller Octave til eksamen.

Ca 25% av oppgavene i sluttprøven (eksamen) vil bli nær identiske med noen av øvingsoppgavene og/eller aktuelle tidligere eksamensoppgaver.

Pensumoversikt:

  • I Reguleringsteknikk-boka (2. utgave, 2014):
    • Kap. 1.
    • Kap. 2.
    • Kap. 3.
    • Kap. 4.1, 4.2, 4.3 (unntatt side 90 og unntatt 4.3.4).  
    • Kap. 5.
    • Kap. 6 (unntatt 6.6).
    • Kap. 7.
    • Kap. 8.
    • Kap. 9 unntatt kap. 9.5.
    • Kap. 10 unntatt alt listet opp i det følgende: 10.5.5, 10.5.6, 10.6.3 og 10.6.4.
    • Kap. 11.
  • I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 4 (Laplacetransformasjonen)
  • I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 5 (transferfunksjoner)
  • I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 6.2, 6.3, 6.4 (dynamikk)
  • I boka Dynamiske systemer av F. Haugen (Tapir forlag, 2003): I kap. 6 er følgende (i kursiv) ikke pensum:
  •  Kap. 6.3, likn. (6.6), avsnittet "En tilstrekkelig betingelse..." side 167-168 (som slutter foran eksempel nr. 49), eksempel 50, samt kap. 6.5, 6.6 og 6.7.
  • I boka Dynamiske systemer: Kapittel 5.1, 5.2, 5.4.1 (unntatt fom. Utledning side 141 til eksempel 41 side 142, men eksempelet er pensum, og unntatt stoffet om asymptoter side 144), 5.5.1, 5.5.2 (unntatt Høyere ordens lavpassfiltere side 143 og 144), 5.6.
  • Notat om simuleringsalgoritmer
  • Litteratur om vannkraftregulering angitt av prof. Gunne John Hegglid.
  • Øvinger med løsninger.

Oppdatert 1.12 2018 av Finn Aakre Haugen. Epost: finn.haugen@usn.no.