Αυτόματος και Ευφυής Έλεγχος Συστημάτων

Γενικά

• Κωδικός: ΠΛΥ06043
• Εξάμηνο: 6ο
• Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Ειδίκευσης
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Μέθοδοι Διδασκαλίας (Ώρες/εβδ.): Διαλέξεις (2) / Ασκήσεις Πράξης (1) / Εργαστηριακές Ασκήσεις (1)
• Μονάδες ECTS: 5
• Σελίδα μαθήματος: http://teachers.teicm.gr/vologian/sae.html
• Διδάσκοντες: Βολογιαννίδης Σταύρος
• Συντονιστής: Βολογιαννίδης Σταύρος

Περιεχόμενα μαθήματος

• Παράσταση Συστημάτων, Συνάρτηση Μεταφοράς.
• Μεταβλητές και Εξισώσεις Κατάστασης.
• Μετασχηματισμοί, Επίλυση Εξισώσεων Κατάστασης.
• Συσχέτιση Συνάρτησης Μεταφοράς και Εξισώσεων Κατάστασης.
• Διαγράμματα Βαθμίδων, Μοντελοποίηση Διαφόρων Φυσικών Συστημάτων.
• Απόκριση στο χρόνο και απόκριση συχνότητας,
• Διαγράμματα Bode, Nichols, Γεωμετρικός τόπος ριζών, Κριτήριο Nyquist, Ευστάθεια.
• Κριτήρια Routh και Hurwitz.
• Προδιαγραφές και Κριτήρια Σχεδίασης, Σχεδίαση με γεωμετρικό τόπο ριζών, σχεδίαση με διαγράμματα Bode, σχεδίαση με κριτήριο Nyquist.
• Ελεγκτές τριών όρων (αναλογικός, ολοκληρωτικός, διαφορικός, PID), Σχέσεις μεταξύ απόδοσης και κριτηρίων σχεδίασης.
• Εισαγωγή στις αρχές της υπολογιστικής ευφυίας και του ευφυούς ελέγχου.
• Βασικές έννοιες και αρχιτεκτονικές νευρωνικών δικτύων.
• Ασαφής λογική και συλλογιστική, ασαφείς ελεγκτές και ελεγκτές κανόνων, ανάπτυξη ασαφών μοντέλων ελέγχου.
• Αρχιτεκτονικές ασαφούς και νευρωνικού ελέγχου, έλεγχος βασιζόμενος σε δεδομένα, κατασκευή μοντέλων και ρύθμιση παραμέτρων.

Μαθησιακοί Στόχοι

Το μάθημα αποσκοπεί στο να εισάγει τον φοιτητή στην θεωρία των Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου. Καλύπτονται τα θέματα της παράστασης συστημάτων στο πεδίο του χρόνου μέσω μεταβλητών και εξισώσεων κατάστασης και διαγραμμάτων προσομοίωσης καθώς και η μοντελοποίηση διαφόρων φυσικών συστημάτων. Καλύπτονται τα θέματα της παράστασης συστημάτων στο πεδίο της συχνότητας μέσω Πινάκων Μεταφοράς. Επίσης αναλύονται μέθοδοι ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων όπως τα διαγράμματα Bode και Nichols, γεωμετρικός τόπος ριζών, το κριτήριο Nyquist, και η ευστάθεια συστημάτων. Επιπλέον παρουσιάζονται οι αρχές ανάλυσης και σχεδίασης Ευφυών Συστημάτων Ελέγχου καλύπτοντας την βασική θεωρία των Νευρωνικών Δικτύων και των Ασαφών Συστημάτων προχωρώντας στην ανάπτυξη μοντέλων και στον έλεγχο συστημάτων με χρήση των παραπάνω μεθόδων αλλά και υβριδικών τους συνδυασμών. Στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος οι φοιτητές εξοικειώνονται με το MATLAB και το Simulink για την εξομοίωση αλλά και σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου. Μετά την παρακολούθηση του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να:

• Κατανοούν τις βασικές αρχές των γραμμικών συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.
• Μπορούν να υπολογίσουν τα βασικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος και τις αποκρίσεις αυτών.
• Μπορούν να σχεδιάσουν ένα αυτόματο ελεγκτή με βάση κάποιους αρχικούς περιορισμούς σχεδίασης.
• Να είναι σε θέση να σχεδιάσουν έναν αυτόματο ελεγκτή χρησιμοποιώντας τεχνικές ασαφούς αλλά και νευρωνικού ελέγχου.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
• Αυτόνομη και Ομαδική εργασία.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

• Θεωρητική διδασκαλία – ανάπτυξη της ύλης στον πίνακα – χρήση διαφανειών PowerPoint.
• Εργαστηριακές ασκήσεις με χρήση H/Y και MATLAB.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

• Χρήση εξειδικευμένου λογισμικού για έλεγχο συστημάτων.
• Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται από την επίδοση του φοιτητή στη αξιολόγηση του θεωρητικού μέρους και σε αυτόν μπορεί να έχει συμβολή και η επίδοση στο εργαστηριακό μέρος. Σημειώνεται ότι ο φοιτητής θα πρέπει να έχει παρακολουθήσει επιτυχώς το εργαστηριακό μέρος για να έχει δικαίωμα εξέτασης στο θεωρητικό μέρος.

1. Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους διαμορφώνεται από γραπτή τελική εξέταση, που μπορεί να περιλαμβάνει:
   • Ανάπτυξη θεωρητικών θεμάτων
   • Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν
   • Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
   • Ερωτήσεις σύντομης απάντησης
2. Η εξέταση των ασκήσεων του εργαστηρίου περιλαμβάνει:
   • Την αξιολόγηση των γραπτών εργαστηριακών αναφορών.
   • Μία τελική εξέταση.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία μέσω Ευδόξου:

1. Π.Ν. Παρασκευόπουλος, Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο, Τόμος Α, 2001
2. Β. Πετρίδης, Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, τόμος Α, 2008

Συγγράμματα που διανέμονται μέσω της ηλεκτρονικής σελίδας του μαθήματος:

1. Σ. Βολογιαννίδης, Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Θεωρία και εφαρμογές, Σέρρες, 2018.
2. Σ. Βολογιαννίδης, Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Εργαστηριακές ασκήσεις, Σέρρες, 2018.

Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία:

1. R.C. Dorf, R.H. Bishop, Σύγχρονα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Εκδόσεις Τζιόλα.