INTRODUKTION TILL SYSTEM- OCH REGLERTEKNIK (3 sp) TIDIGARE: GRUNDKURS I REGLERING OCH INSTRUMENTERING 3072 (2sv) Hannu Toivonen

Transkript

1 INTRODUKTION TILL SYSTEM- OCH REGLERTEKNIK (3 sp) TIDIGARE: GRUNDKURS I REGLERING OCH INSTRUMENTERING 3072 (2sv) Föreläsare 2007: Hannu Toivonen

2 LITTERATUR KOMPENDIUM: Kompendium och övrig information sätts på nätet: htoivone/system.html OBLIGATORISKA INLÄMNINGSUPPGIFTER: Två(?) stycken.

3 KURSER I SYSTEMTEKNIK OCH REGLERTEKNIK INTRO TILL SYSTEM- & REGLERTEKNIK introducerar grundbegrepp: - vad är reglerteknik? - fundamentala begrepp: dynamiska system, feedback,... REGLERTEKNIK kvantitativa (matematiska) metoder för att lösa enkla standardreglerproblem PROCESSREGLERING mera komplicerade problem: system med flera insignaler och utsignaler, slumpmässiga störningar, olinjära system mm SEKVENSSTYRNING styrning av sekventiella processer och logikstyrningsproblem: trafikljus, tåg mm INTRO TILL SIGNALBEHANLING fundamentala metoder för (digitala) signaler och system

4 FÖRDJUPADE KURSER - Modellering och reglering av stokastiska system - Avancerade reglermetoder - Processdynamik - Reglerstrukturer - Tillämpad signalbehandling

5 EXEMPEL PÅ REGLERTEKNISKA PROBLEM Styrning av bil. Farthållare för konstant hastighet hos en bil: justering av bränslemängd för att kompensera för varierande förhållanden, såsom upp- och nerförsbackar, vindstyrka, vägunderlag m.m. Autopiloter: för att hålla rätt kurs hos fartyg och flygplan under varierande vindförhållanden. Temperaturreglering i byggnader: kontinuerlig justering för att hålla temperaturen inne konstant trots förändringar i yttertemperaturen, varierande antal människor i byggnaden samt andra störningar, såsom öppnade dörrar eller fönster. Temperaturreglering i en ugn: temperaturen hålls vid önskat värde genom att slå på respektive av uppvärmningen enligt behov. Fokusering av kameror: En kamera bör fokuseras för att man skall få en skarp bild. I en videokamera med rörliga objekt bör denna

6 fokusering utföras kontinuerligt för att kompensera för variationer i objektets avstånd. Mekanisk positionering: I en CD-spelare är det viktigt att disken roterar med en given konstant hastighet. Dessutom skall läshuvudet positioneras snabbt och exakt vid önskat spår. Allt detta skall ske trots olika yttre störningar, såsom skakning och annan rörelse. Effektreglering i mobiltelefoni: I mobiltelefoni bör den mottagna signalstyrkan vid kommunikation mellan basstationen och de olika mobiltelefonerna hållas vid en lämplig nivå, oavsett avståndet till basstationen. Detta innebär att signalen bör sändas med större effekt ju längre avståndet är. För att uppnå konstant signalstyrka justeras effekten därför kontinuerligt. Industriell kvalitetsreglering: För att hålla konstant kvalitet vid framställning av produkter av olika slag krävs vanligen regler- och styråtgärder. För att t.ex. producera papper av jämn kvalitet, som har önskad tjocklek, ytvikt, styrka, färg, m.m., bör en pappersmaskins funktion (massaströmmar, ångflöden m.m.) ständigt justeras. Detta bör göras 6

7 eftersom det alltid finns variationer i råvarans egenskaper, som skulle ge upphov till ojämn papperskvalitet utan kompenserande motåtgärder. REGLERING: Användning av mätningar, som ger information om ett systems tillstånd, för att aktivt påverka systemet att för att få ett önskat beteende. LITE TERMINOLOGI REGLERTEKNIK: ger de teoretiska grunderna STYRNING: antar ej att mätningar från systemet används AUTOMATION: även implementeringsaspekter KYBERNETIK: informationen roll för funktionen hos olika system 7

8 SIGNALER OCH SYSTEM SIGNAL: variabel (y(t), u(t)) som är funktion av tiden och vars variationer ger någon slags information, t.ex.: - mätningar från ett system (ger information av systemet) - audiosignaler (representerar musik, tal) - mm SYSTEM: element som påverkar signaler, t.ex.: - kommunikationslinje vid dataöverföring - alla systemen i de tidigare beskrivna exemplen Ett system har insignaler (till systemet) och utsignaler (från systemet) SPECIELLT VIKTIGT BEGREPP: DYNAMISKT SYSTEM: har ett minne, dvs utsignalen beror det som har hänt tidigare, inte enbart av insignalens momentana värde

9 MOTSATS: STATISKT SYSTEM: utsignalen beror endast av insignalens momentana värde

10 SYSTEMTEKNISKA ÄMNEN OCH VETENSKAPER Utnyttjar teori och generella metoder för signaler och dynamiska system inom teknik och naturvetenskap. - REGLERTEKNIK - SIGNALBEHANDLING T.ex.: - filtering av brus - rekonstruktion av förvrängda signaler - komprimering av signaler - bildbehandling (2-dim bildsignaler) - SYSTEMBIOLOGI Nytt område, använder systemtekniska metoder för att studera tidsvarianta förlopp inom biologin, t.ex.: - fysiologiska reglermekanismer - reglering av proteinsyntesen i celler - mm

11 - ÖVRIGA OMRÅDEN - Ekonomiska system - Klimatsystemet - mm 11