Hjemmesiden for

IA3112 Automatiseringsteknikk

Høstsemesteret 2018

Ca 70 % av emnet er felles med EK3114 Automatisering og vannkraftregulering.

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, i 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

Hva kan skape ustabilitet i reguleringssløyfer? Etterjustering av PI-regulatoren ved stabilitetsproblemer.

Kap. 11.1, 11.2, 11.3

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 19

 

 

 

 

 

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-
simulatorer:

 

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

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-
1400

Forelesning

Ingen forelesning, kun videoopptak fra 2017 fordi læreren må delta på et viktig møte i Kongsberg.

Reguleringsstrukturer som bygger på PID-regulering:

 

Kaskaderegulering

Kap. 5.1

PPT

Cascade control

Prinsipp for kaskade-
regulering

(2017)

 

Eksempel: Temp.reg. av vanntank
(2017)

 

Eksempel:
Temp.reg. av varmeveksler

(2017)

Forholdsregulering

Kap. 5.2

PPT

 

Video-
opptak

(2017)

1415-
1600

Øving for leksjon 23

 

 

 

 

 

24
Man
5.11

1215-
1700

Studentgruppene G1-G6: Laboppgave 6 (obligatorisk): Stabilitet. Foroverkopling

Studentgruppene G7-G12: Laboppgave 7 (obligatorisk):
Industriell PID-regulator

 

 

 

 

 

25
Tor
8.11

1215-
1400 (ca)


Omvisning i prosesshallen for å se på praktisk instrumentering (v/Morten Pedersen og Fredrik Hansen)

 

Oppmøte utenfor servicetorget kl 1215.

 

 

 

 

 

26
Man
12.11

1215-
1700

Studentgruppene G1-G6: Laboppgave 7 (obligatorisk):
Industriell PID-regulator

 

Studentgruppene G7-G12: Laboppgave 6 (obligatorisk):
Stabilitet. Foroverkopling

 

 

 

 

 

27
Tor
15.11

1215-
1400

Forelesning

Split range-regulering

Kap. 5.3

PPT

 

Video
opptak

(2017)

Midlende nivåregulering av buffertank

Forelesnings-
notat

PPT

 

Video
opptak

(2017)

Reguleringsstruktur for et helt prosessanlegg

Kap. 5.4

PPT

 

Del 1
(2017)

Del 2
(2017)

1415-
1600

Øving for leksjon 27

 

 

 

 

 

28
Man
19.11

1215-
1400

Forelesning

Tilstandsestimering

 

PPT

 

Tilstands-
estimering

(2018)

Modellbasert prediktiv regulering (eng.: Model-based Predictive Control (MPC))

 

PPT

 

MPC
(2018)

1415-
1600

Øving for leksjon 28

 

 

 

 

 

29
Tor
22.11

1215-
1300

Kahoot-seanse om dekker hele pensum pluss bl.a.: Industri 4.0, industrielt internett av ting (Industrial Internet of Things - IIoT) og autonome systemer

 

 

 

 

1515-
1600

Arbeid med tidligere øvinger og eksamensoppgaver

 

 

 

 

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 formelsamling 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:

 

Eksamen 3.12 2018. Løsningsforslag.


Oppdatert 10.12 2018 av Finn Aakre Haugen. Epost: finn.haugen@usn.no.