Department Department Department Department Department Department Department

Δυναμική & Ρύθμιση Διεργασιών

Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Κορνάρος Μιχάλης
Παύλου Σταύρος
 
Προπτυχιακά Μαθήματα, 6ο Εξάμηνο
Υποχρεωτικά Μαθήματα
Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_840
Διδακτικές Μονάδες: 5
Μονάδες ECTS:7

Επιδιωκόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει:

  1. Να έχει κατανοήσει τις μεθόδους υπολογισμού και αναλύσεως της δυναμικής συμπεριφοράς φυσικών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων βασικών εννοιών, όπως η ευστάθεια και η συνάρτηση μεταφοράς.
  2. Να είναι σε θέση να χρησιμοποιεί και να απλοποιεί διαγράμματα βαθμίδων.
  3. Να γνωρίζει να κατασκευάζει και να ερμηνεύει διαγράμματα Bode και διαγράμματα τόπου ριζών.
  4. Να έχει κατανοήσει τη σημασία των τριών ρυθμιστικών δράσεων (αναλογικής, ολοκληρωτικής, διαφορικής).
  5. Να είναι σε θέση να εφαρμόζει μεθόδους βέλτιστης επιλογής παραμέτρων PID ρυθμιστή.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

  1. Ικανότητα να διακρίνει τη σχέση της μαθηματικής περιγραφής με τα χαρακτηριστικά της δυναμικής αποκρίσεως φυσικού συστήματος.
  2. Ικανότητα υπολογισμού της δυναμικής αποκρίσεως διεργασιών σε ανοικτό ή κλειστό βρόχο.
  3. Ικανότητα να χρησιμοποιεί MATLAB για υπολογισμούς  δυναμικής και ρύθμισης.

Προαπαιτήσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Οι φοιτητές πρέπει όμως να έχουν βασικές γνώσεις διαφορικών εξισώσεων και ισοζυγίων μάζας και ενέργειας.

Περιεχόμενα (Ύλη) Μαθήματος

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Συστήματα Α' τάξεως. Συνδέσεις συστημάτων Α' τάξεως. Συστήματα Β' τάξεως. Συστήματα με χρονική καθυστέρηση.
 
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Επίλυση γραμμικών διανυσματικών διαφορικών εξισώσεων με τη μέθοδο του εκθετικού πίνακα. Ασυμπτωτική ευστάθεια γραμμικών συστημάτων. Επίλυση γραμμικών διαφορικών εξισώσεων με τη μέθοδο του μετασχηματισμού Laplace. Συνάρτηση μεταφοράς. Πόλοι και μηδενικές θέσεις. Ευστάθεια εισόδου/εξόδου. Υπολογισμός συχνοτικής αποκρίσεως. Διαγράμματα Bode. Γραμμικοποίηση μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων. Τοπική ασυμπτωτική ευστάθεια – πρώτη μέθοδος Lyapunov.
 
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΡΥΘΜΙΣΕΩΣ ΜΕ ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ. Μετρητικά όργανα. Στοιχεία τελικής ρυθμίσεως. Ρυθμιστές με αναλογική, ολοκληρωτική ή/και διαφορική δράση (PID). Διάγραμμα βαθμίδων ρυθμιστικού συστήματος. Αναγωγή διαγράμματος βαθμίδων. Συναρτήσεις μεταφοράς κλειστού βρόχου. Καταστατική περιγραφή συστήματος κλειστού βρόχου.
 
ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΡΥΘΜΙΣΕΩΣ. Μόνιμη απόκλιση - σημασία ολοκληρωτικής δράσεως. Συνάρτηση ευαισθησίας. Ανάλυση ευστάθειας κλειστού βρόχου. Κριτήριο ευστάθειας Routh. Κριτήριο ευστάθειας Bode. Περιθώρια ενίσχυσης και φάσης. Διάγραμμα τόπου ριζών. Υπολογισμός κριτηρίων αποδόσεως ρυθμιστικών συστημάτων και βελτιστοποίηση.
 
Λέξεις-κλειδιά – βασικοί όροι: Δυναμικό σύστημα, είσοδος, έξοδος, απόκριση δυναμικού συστήματος, συνάρτηση μεταφοράς, ευστάθεια, ανατροφοδότηση, ρυθμιστής, διάγραμμα βαθμίδων, σύστημα κλειστού βρόχου.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι

Παραδόσεις, φροντιστήρια, εργαστηριακές ασκήσεις.

Μέθοδοι Αξιολόγησης/Βαθμολόγησης
  1. Γραπτές αναφορές επί των εργαστηριακών ασκήσεων (15% του τελικού βαθμού).
  2. Γραπτή εξέταση (85% του τελικού βαθμού).