Reglerteknik

Mål

Efter genomförd kurs ska man kunna beskriva de grundläggande förutsättningarna och begränsningarna för återkopplad reglering. Man ska också kunna utföra systemanalys och systematisk konstruktion av reglersystem. Detta innebär att studenten förväntas kunna följande efter avslutad kurs:

• Beskriva och analysera tids- och frekvensegenskaper för tidsdiskreta linjära dynamiska system.
• Definiera grundläggande begrepp inom reglerteknik.
• Överföra matematiska modeller av linjära dynamiska system mellan in-utsignal-, överföringsfunktions- och tillståndsform.
• Analysera modeller av linjära dynamiska system på ovanstående former med avseende på stabilitet, polplacering, snabbhet, svängighet, styr- och observerbarhet.
• Redogöra för sambanden mellan systemegenskaperna stabilitet, snabbhet och svängighet i tids- och frekvensplan.
• Härleda in-utsignalsamband i återkopplade reglersystem med hjälp av blockschemaräkning.
• Utföra stabilitetsanalys av återkopplade reglersystem med hjälp av bode- och nyquistdiagram.
• Beräkna regulatorer på PID-form, lead-lag-form respektive tillståndsform samt framkopplingslänkar, utgående från givna specifikationer.
• Utföra stabilitets- och robusthetsanalys av reglersystem med hjälp av rotort respektive robusthetskriterium.
• Formulera specifikationer, modellera, konstruera och verifiera ett reglersystem för en labprocess. Arbetet ska bedrivas under självständiga former och dokumenteras skriftligt.
• Exemplifiera reglerteknikens betydelse för effektiv hantering av miljöpåverkan samt energi- och resursförbrukning i olika typer av tekniska system.

Innehåll

• Differensekvationer, z-transform. Impulssvar, stegsvar, stabilitet, frekvensfunktion för tidsdiskreta linjära dynamiska system.
• Differentialekvationer, överföringsfunktioner.
• Dynamiska system, återkopplingsprincipen.
• Stabilitet, felkoefficienter, samband mellan dynamiska egenskaper och poler.
• PID-reglering.
• Rotort, nyquistkriteriet.
• Frekvensbeskrivning, bodediagram. Fas- och amplitudmarginal, specifikationer i frekvensplanet, lead-lag-kompensering.
• Känslighet och robusthet.
• Tillståndsbeskrivning, styr- och observerbarhet. Tillståndsåterkoppling, observatör, eliminering av stationära fel.
• Implementering.
• Exempel på hur reglerteknik kan bidra till en hållbar utveckling, bland annat i vinjetter som rör ett terminsgemensamt scenario om detta ämne.