Systeem- en controletheorie

6 ECTS credits
160 u studietijd

Aanbieding 1 met studiegidsnummer 1004220BNR voor alle studenten in het 1e en 2e semester met een verdiepend bachelor niveau.

Semester

1e en 2e semester

Inschrijving onder examencontract

Niet mogelijk

Beoordelingsvoet

Beoordeling (0 tot 20)

2e zittijd mogelijk

Inschrijvingsvereisten

Je hebt ‘Complexe Analyse’ gevolgd, alvorens ‘Systeem- en controletheorie’ op te nemen. Deze inschrijvingsvereiste geldt enkel voor studenten in de opleiding 'Ingenieurswetenschappen: Elektronica en informatietechnologie'.

Onderwijstaal

Nederlands

Faculteit

Faculteit Ingenieurswetenschappen

Verantwoordelijke vakgroep

Elektriciteit

Onderwijsteam

Yves Rolain (titularis)
John Lataire

Onderdelen en contacturen

42 contacturen Hoorcollege
24 contacturen Werkcolleges, practica en oefeningen

Inhoud

De cursus Systeem-en Controletheorie bestaat uit twee delen.

In het deel systeemtheorie wordt een inleiding gegeven tot de systeemtheorie. De beschrijving van het dynamisch gedrag van lineaire systemen wordt bestudeerd in het tijdsdomein en in het frequentiedomein voor analoge (continue tijd) en discrete systemen. Er wordt eveneens aandacht geschonken hoe men deze beschrijvingen kan gebruiken vertrekkende vanaf metingen (discretiseren, discrete Fourier transformatie, reconstructie)

In het deel controletheorie wordt er aangeleerd hoe een regelkring te analyseren (rekenen met blokdiagrams, toestandsvergelijkingen, tijdantwoord, frequentieantwoord, stabiliteitsanalyse via poolbanen en Nyquist) en vervolgens hoe een regelaar te ontwerpen (state feedback regelaars, compensatieregelaars zoals PD, lead, PI, lag, en PID). De cursus eindigt met een aantal praktische voorbeelden zoals de operationele versterker, de spanningsregulator en de compact disk speler; en met een inleiding tot de digitale en niet-lineaire controle.

Studiemateriaal

Cursustekst (Vereist) : Systeem- en controletheorie, Deel II: controletheorie, Lataire, VUB, 2220170008950, 2021
Cursustekst (Vereist) : System and control theory. Signal and systems, Systeemtheorie, Rolain, VUB, 2220170009223, 2022

Bijkomende info

- Cursus verkrijgbaar bij de VUB
Inleiding tot de systeemtheorie (Rolain)
Controletheorie (Lataire)

- gebruikte literatuur:

- Standaard werken worden vermeld en zijn beschikbaar in de bibliotheek ;

Standaard werken Systeemtheorie :

Brigham E. (1974). The fast Fourier transform, Prentice-Hall ;
Cadzow J.A. and H.F. Van Landingham (1985). Signals, systems and Transforms, Prentice hall ;
Kailath T. (1980). Linear Systems, Johan Wiley ;
Meade M.L. and C.R. Dillon (1986), Signals and Systems, models and behaviour, Van Nostrand Reinhold ;
Oppenheim A., A.S. Willsky and I.T. Young (1983). Signals and Systems, Prentice Hall ;
Sinha K. (1991), Linear Systems, John Wiley.

Werken controletheorie

Basiswerken
Dutton, K., S. Thompson, and B. Barraclough (1998). The Art of Control Engineering. Addison Wesley: Harlow (UK).
Goodwin, G. C., S. F. Graebe, and M. E. Salgado (2001). Control System Design. Prentice-Hall: Upper Saddle River, New Jersey (USA).
Lewis, F. L. (1992). Applied Optimal Control and Estimation. Prentice-Hall: Upper Saddle River, New Jersey (USA).
Nise, N. S. (2002). Regeltechniek voor Technici. John Wiley & Sons: New York (USA).
Franklin, G. F., J. D. Powell, and A. Emami-Naeini (2002). Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice-Hall: Upper Saddle River, New Jersey (USA).

Aanvullend studiemateriaal:
Controletheorie

Digitale controle
Jacquot, R. G. (1995). Modern Digital Control Systems. Marcel Dekker Inc.: New York (USA).
Söderström, T. (1994). Discrete-time Stochastic Systems Estimation and Control. Prentice-Hall: Hemel Hempstead (UK).

PID regelaars
Åström, K. J., and T. Hägglund (1995). PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. Research Triangle Park, NC, ISA.
Panagopoulous, H., K. Åström, and T. Hägglund (1999). Design of PID controllers based on non-convex optimization, Proceedings of American Control Conference, San Diego, California (USA), pp. 3858-3862.

Neuro-fuzzy controle
Miller, W. T., R. S. Sutton, and P. J. Werbos (1995). Neural Networks for Control. MIT Press: Cambridge (USA).
Passino, K. M., and S. Yurkovitch (1998). Fuzzy Control. Addison-Wesley: Menlo Park (USA).

Niet lineaire controle
Isidori, A. (1995). Nonlinear Control Systems. Springer-Verlag: Lomdon (UK).
Glad, T., and L. Ljung (2000). Control Theory: Multivariable and Nonlinear Systems. Taylor & Francis: London (UK).

Leerresultaten

Algemene competenties

- Doelstellingen: De studenten moeten het gedrag van een lineair dynamisch systeem leren begrijpen en hun ideeën leren toetsen aan de hand van experimenten. De studenten moeten leren analoge regelkringen analyseren en ontwerpen.

- Eindtermen en examenvereisten:
(1) het dynamisch gedrag van een lineair systeem begrijpen en kunnen beschrijven in het continue en discrete tijdsdomein
(2) tijdsdomein/frequentiedomein beheersen
(3) discretisatie proces begrijpen
(4) zelfstanding een regelkring kunnen analyseren
(5) zelfstandig een regelkring kunnen ontwerpen

De Bachelor in de Ingenieurswetenschappen heeft een brede fundamentele kennis en begrip van

1. de wetenschappelijke principes en de methodologie van de exacte wetenschappen met inbegrip van de specificiteit van hun toepassingen in de ingenieurswetenschappen;
3. geïntegreerde ontwerpmethoden die inspelen op de behoeften van de gebruikers met de mogelijkheid om kennis en begrippen van andere technische disciplines toe te passen en te integreren in de eigen specialisatie;
4. fundamentele basismethoden en -theorieën om problemen of processen te schematiseren en te modelleren.

De Bachelor in de Ingenieurswetenschappen kan

6. de resultaten van de analyse en de modellering opvolgen, interpreteren en toepassen met het doel om op gestage wijze verbeteringen te kunnen aanbrengen ;
8. binnen een voortdurend veranderende samenleving en industriële context, in een multidisciplinaire omgeving een horizontale verbreding en verticale verdieping van de discipline bewerkstelligen;
12. op een logische, abstracte en kritische wijze redeneren;

De Bachelor in Ingenieurswetenschappen heeft

16. een creatieve, probleemoplossende, resultaatgerichte en op bewijsvoering gesteunde houding die gericht is op innovatie;

Beoordelingsinformatie

De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Andere bepaalt 100% van het eindcijfer

Binnen de categorie Examen Andere dient men volgende opdrachten af te werken:

Mond. examen incl. lab & oef met een wegingsfactor 1 en aldus 100% van het totale eindcijfer.

Toelichting: Het examen over het deel systeemtheorie + bijhorende oefeningen wordt afgenomen in de zittijd van het 1e semester. Let wel: afwezigheid op één of meer van de drie onderdelen resulteert in een afwezigheid van het ganse opleidingsonderdeel.

Aanvullende info mbt evaluatie

- gesloten boek, mondeling examen;
- klemtoon op het begrijpen van de leerstof, reproduceren is niet voldoende.

Mondeling examen systeemtheorie (prof. Schoukens)       1/3
Mondeling examen controletheorie (prof. Pintelon)   1/3
Mondeling labo-(+oefeningen) examen    1/3 (opmerking: 1/3 van de punten van dit opleidingsonderdeel kunnen tijdens tussentijdse evaluaties tijdens de sessies worden vastgelegd).

Het examen over het deel systeemtheorie + bijhorende oefeningen wordt afgenomen in de zittijd van het 1e semester, het deel controletheorie + bijhorende labo's wordt afgenomen in het 2e semester.

Let wel: afwezigheid op één of meer van de drie onderdelen resulteert in een afwezigheid van het ganse opleidingsonderdeel

Toegestane onvoldoende

Kijk in het aanvullend OER van je faculteit na of een toegestane onvoldoende mogelijk is voor dit opleidingsonderdeel.

Academische context