Kursplan för

Processreglering
Automatic Process Control

FRTN25, 7,5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: Läsåret 2013/14
Beslutad av: Utbildningsnämnd B
Beslutsdatum: 2013-04-10

Allmänna uppgifter

Valfri för: B4-l, B4-lm, B4-pt, K4-p, K4-l
Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska

Syfte

Kursen är valbar och riktar sig till studenter på Kemiteknik och Bioteknik programmen i årskurs 4 eller 5. Målet med kursen är att ge en överblick av reglertekniken, dess begreppsbildningar, arbetsmetoder och tillämpningsområden inom kemitekniken.

Studenterna skall, efter kursen, vara kapabla att formulera och förstå matematiska modeller för dynamiska system, analysera dynamiska system, och skapa/designa regulatorer för dynamiska system. Kursen är indelad i tre moduler; modellering, analys och syntes.

Reglertekniken har en stor betydelse inom vitt skilda delar av samhället. I tidigare kurser har studenterna lärt sig att modellera och förstå hur ett system beter sig. Syftet med kursen i Reglerteknik är att lära studenterna hur man kan få ett system att operera pålitligare, miljövänligare, med mer precision, eller mer ekonomiskt, trots störningar i systemets omgivning. Ordet system får här tas mycket allmänt. Det kan t.ex. vara en reaktor, en värmeväxlare, eller ett vattenreningsverk. Syftet med kursen är att lära studenterna ett systemtekniskt tankesätt som de kan ha nytta utav i arbetslivet oavsett vilket det exakta tillämpningsområdet blir.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• förstå vad ett linjärt, tidsinvariant, dynamiskt system är.
• kunna begripa grundläggande reglertekniska begrepp.
• förstå att ett dynamiskt system kan modelleras med hjälp utav olika matematiska modeller så som transientsvar, överföringsfunktioner, differentialekvationer på tillståndsform eller in-ut-signalsform, samt frekvenssvar beskrivna med Bode eller Nyquist-diagram.
• ha kunskap om de begrepp som beskriver uppförandet hos ett dynamiskt system så som stabilitet och stationära egenskaper.
• ha kunskap om de vanligast förekommande regulatorerna och dess matematiska uppbyggnad.
• ha en förståelse för olika regulatorstrukturer, samt kunskap om dess för- och nackdelar.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• kunna använda sig utav grundläggande reglertekniska begrepp i samtal eller i skrift.
• kunna approximera ett olinjärt dynamiskt system med ett linjärt genom att utföra linjärisering.
• kunna beskriva ett dynamiskt system i form av de olika modellerna; transientsvar, överföringsfunktion, tillståndsmodell, differentialekvationer på in-ut-signalsform eller frekvenssvar.
• kunna beräkna samband mellan olika dynamiska modeller.
• kunna analysera dynamiska system och resonera om dess uppförande.
• kunna designa regulatorer och regulatorstrukturer utifrån givna specifikationer.
• kunna använda sig av moderna datorhjälpmedel för regletekniska uppgifter.
• kunna skriva enklare program för sekvensstyrning av en given process.
• kunna utföra mindre försök och experiment på laborationsuppställningar för att plocka fram ett system som uppträder enligt en given specifikation.
• kunna presentera projektresultat på muntlig och skriftlig form.

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• förstå samband och begränsningar då enkla modeller används för att beskriva komplexa dynamiska system.
• känna sig redo att angripa nya och obekanta reglertekniska problem av mindre karaktär
• kunna kommunicera, på ett fackmässigt sätt, med yrkespersoner som arbetar med reglerteknik.
• visa förmåga till lagarbete och samverkan i grupp vid laborationer, inlämningsuppgifter och projektarbete.

Kursinnehåll

Kursen skall ge insikt i att använda och förverkliga enkla regulatorer och automationssystem. Viktiga områden är matematiska modeller för enkla reglerkretsar och analys av dess uppförande. Ett viktigt verktyg är datorer dels för analys och dels för implementering av regulatorer.

Kursmoment

 

• Introduktion
• Modellbygge
• Dynamiska system
• Återkopplade system
• Design PID regulatorn
• Regulatorstrukturer
• Analys i frekvensplanet
• System med flera in- och utsignaler
• Sekvensstyrning

I kursen ingår laborationer som ansluter till kursens huvudmoment och kommer att omfatta reglering av laboratorieprocesser med analog och digital teknik. Logikstyrning.

Kursens examination

Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Skriftlig tentamen (5 tim), tre laborationer, två inlämningsuppgifter och ett mindre projekt. Vid färre än fem anmälda kan en muntlig omtentamen ges.

Delmoment
Kod: 0113. Benämning: Tentamen.
Antal högskolepoäng: 7,5. Betygsskala: TH.
Kod: 0213. Benämning: Laboration 1.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.
Kod: 0313. Benämning: Laboration 2.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.
Kod: 0413. Benämning: Laboration 3.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.
Kod: 0513. Benämning: Inlämningsuppgift 1.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.
Kod: 0613. Benämning: Inlämningsuppgift 2.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.
Kod: 0713. Benämning: Litet projekt.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG.

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: FMA420 Linjär algebra, FMAA01 Endimensionell analys, FMA430 Flerdimensionell analys.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: FRT010, FRT110, FRT081

Kurslitteratur

• Wittenmark, B., Åström K.J. & Jørgensen S.B.: Process Control (Kompendium). Wittenmark, B.: Processreglering – exempelsamling (Kompendium). Laborations-PM (Kompendium). Formelsamling.

Kontaktinfo och övrigt

Kursansvarig: Docent Anton Cervin, anton.cervin@control.lth.se
Studierektor: Professor Karl-Erik Årzén, karl-erik.arzen@control.lth.se
Hemsida: http://www.control.lth.se/Education/EngineeringProgram/FRTN25.html
Övrig information: Får inte förekomma i examen tillsammans med FRT010, FRT081 eller FRT110.