Δυναμική και Ρύθμιση Διεργασιών

Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Προπτυχιακά Μαθήματα, 5o Εξάμηνο (3ο Έτος, Χειμερινό)
Κατηγορία μαθήματος: Υποχρεωτικά Μαθήματα
Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων
Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_840n
Μονάδες: 5
Μονάδες ECTS: 6
Τύπος Διδασκαλίας: Διαλέξεις (2Ωρ./Εβδ.) Φροντηστήριο (2Ωρ./Εβδ.)
Διαθέσιμότητα μαθήματος σε φοιτητές Erasmus: Όχι
Σύνδεσμος URL Περιεχομένου Μαθήματος: CMNG2127
Λεπτομέρειες Μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο /η φοιτητής/φοιτήτρια 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.

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος της Δυναμικής & Ρύθμισης Διεργασιών οι φοιτητές/φοιτήτριες πρέπει να είναι έχουν αποκτήσει τις ακόλουθες γενικές ικανότητες:

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών 
  • Ομαδική εργασία
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών 
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

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

-Ορισμός των στόχων ρύθμισης και δυναμικής ανάλυσης. 

Εισαγωγικές έννοιες και βασική ορολογία.

-Ανασκόπηση βασικών αρχών κατασκευής δυναμικών μοντέλων διεργασιών. 

Σημείο αναφοράς και σημείο ισορροπίας. Γραμμικοποίηση συστημάτων μέσω Taylor.

-Ανασκόπηση γραμμικής άλγεβρας και μετασχηματισμών Laplace. Ανασκόπηση στην επίλυση προβλημάτων στο ΜΑΤLAB.

-Επίλυση γραμμικών διανυσματικών διαφορικών εξισώσεων με τη μέθοδο του εκθετικού πίνακα. Ορισμός περιγραφής συστημάτων στο Χώρο Κατάστασης (ΠΧΚ). Ορισμός εννοιών Ελεγξιμότητα, ρυθμισιμότηττα και παρατηρισιμότητα.

-Επίλυση γραμμικών διαφορικών εξισώσεων με τη μέθοδο του μετασχηματισμού Laplace. Περιγραφή συστημάτων μέσω Συναρτήσεων Μεταφοράς (ΠΣΜ). Πόλοι και μηδενικές θέσεις.

-Εσωτερική ευστάθεια γραμμικών συστημάτων. Ευστάθεια εισόδου/εξόδου. Εύρεση ευστάθειας ΠΧΚ μέσω ιδιοτιμών και ΠΣΜ μέσω πόλων. Διαγράμματα τόπου ριζών.

-Δυναμική απόκριση συστημάτων πρώτης τάξης. Διαγράμματα Bode και αναγνώριση συστημάτων Α’ τάξης.

-Δυναμική απόκριση συστημάτων δεύτερης τάξης. Η επίδραση των μηδενικών θέσεων. Διαγράμματα Bode και αναγνώριση συστημάτων Β’ τάξης.

-Μετρητικά όργανα. Στοιχεία τελικής ρυθμίσεως. Διάγραμμα βαθμίδων διεργασιών. Αναγωγή διαγράμματος βαθμίδων. Συναρτήσεις μεταφοράς κλειστού βρόχου. Καταστατική περιγραφή συστήματος κλειστού βρόχου.

-Στόχοι ρύθμισης διεργασιών: Προβλήματα παρακολούθησης και απόρριψης, Ρυθμιστική απόκλιση και η σημασία ολοκληρωτικής δράσεως. Ρυθμιστές με αναλογική, ολοκληρωτική ή/και διαφορική δράση (PID).

-Ανάλυση ευστάθειας κλειστού βρόχου. Κριτήριο ευστάθειας Bode. Περιθώρια ενίσχυσης και φάσης. Υπολογισμός κριτηρίων αποδόσεως ρυθμιστικών συστημάτων και βαθμονόμηση ρυθμιστών.

-Διάγραμμα βαθμίδων ρυθμιστικού συστήματος με πολλαπλούς βρόχους. Συστοιχία ρυθμιστών, ρυθμιστικοί βρόχοι με πρόδραση και ανάδραση.

-Ανεπτυγμένοι ρυθμιστές με χρήση εσωτερικού μοντέλου.

Χρήση Η/Υ και video projector

Οργάνωση Διδασκαλίας

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις

39
Φροντιστήριο

26
Εργαστηριακή Ασκηση

 
Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας

90
Μελέτη για τελική εξέταση

18
Εξετάσεις

3
Σύνολο Μαθήματος

176

Συνολικός Φόρτος Εργασίας (ECTS Standards):

176 Ώρες

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση περιλαμβάνει:

•              Εργαστηριακή Εργασία (15%)

•              Επίλυση Προβλημάτων (85%)

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται στην ηλεκτρονική σελίδα του eclass του μαθήματος: https://eclass.upatras.gr/courses/CMNG2127/

και στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών.

  • N. Κρικέλης, «Εισαγωγή στον αυτόματο έλεγχο», Συμμετρία, 2000

  • R. C. Dorf και R. H. Bishop, «Σύγχρονα συστήματα αυτόματου ελέγχου» (μετάφραση), Τζιόλα, 2003

  • Π. Νταουτίδης, Σ. Μαστρογεωργόπουλος και Σ. Παπαδοπούλου, «Έλεγχος διεργασιών», Τζιόλα, 2012