Μαθήματα

Έλεγχος Διεργασιών

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

1. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
1.1 Οι έννοιες του συστήματος και του μοντέλου
1.2 Ταξινόμηση μεταβλητών
1.3 Η έννοια της ρύθμισης
2. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ
2.1 Η διαδικασία μοντελοποίησης
2.2 Διατύπωση μαθηματικού μοντέλου
2.3 Χαρακτηριστικά μαθηματικά μοντέλα διεργασιών
3. ΜΟΝΤΕΛΑ ΧΩΡΟΥ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ
3.1 Εισαγωγή – Ανάλυση Εννοιών
3.2 Γραμμικοποίηση
3.3 Αναγωγή σε μοντέλο χώρου κατάστασης
3.4 Μοντέλα Εισόδου – Εξόδου, υπολογισμός συναρτήσεων μεταφοράς
3.5 Υπολογισμός απόκρισης συγκεντρωτικού δυναμικού μοντέλου
4. ΚΛΕΙΣΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ
4.1 Εισαγωγή
4.2 Στοιχεία βρόχου ρύθμισης (αισθητήρες, μετατροπείς, ρυθμιστές, τελικά στοιχεία βρόχου ρύθμισης)
4.3 Εύρεση συναρτήσεων μεταφοράς των στοιχείων του βρόχου ρύθμισης και του απλού κλειστού βρόχου ανάδρασης
5. ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ – ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΗ – ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΔΡΑΣΗ
5.1 Η Δράση του PID Ρυθμιστή
5.2 Επιλογή Παραμέτρων Ρυθμιστών (Tuning ρυθμιστών)
Ημι-εμπειρικές Τεχνικές:
1. Τεχνική Ziegler – Nichols
2. Τεχνική Cohen – Coon (Μέθοδος της Καμπύλης Αντίδρασης)
3. Συστηματικές Μέθοδοι
5.3 Εμπειρικές σχέσεις που βασίζονται σε ολοκληρωτικά κριτήρια για διεργασίες που μπορούν να προσεγγισθούν με συναρτήσεις μεταφοράς πρώτης τάξης με νεκρό χρόνο
6. ΣΥΝΘΕΣΗ ΡΥΘΜΙΣΤΩΝ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ(Μodelbasedcontrol) Ευστάθεια, μηδενική μόνιμη απόκλιση, καλύτερη δυνατή δυναμική απόκριση
7. ΡΥΘΜΙΣΗ ΠΡΟΔΡΑΣΗΣ
7.1 Εισαγωγή στη Ρύθμιση Πρόδρασης
7.2 Ρύθμιση Πρόδρασης / Ανάδρασης
8. ΡΥΘΜΙΣΗ ΣΥΣΤΟΙΧΙΑΣ
8.1 Εισαγωγή
8.2 Ανάλυση και Σχεδιασμός Ρυθμιστών που Εμπλέκονται σε Ρύθμιση Συστοιχίας
9. ΡΥΘΜΙΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΕΙΣΟΔΟΥ – ΕΞΟΔΟΥ (ΠΕΠΕ)
9.1 Εισαγωγή
9.2 Αποκρίσεις συστημάτων ΠΕΠΕ
9.3 Ρύθμιση Συστημάτων Πολλών Μεταβλητών με Ρυθμιστές Μιας Μεταβλητής Εισόδου – Μιας Μεταβλητής Εξόδου
9.4 Ρύθμιση Πολλών Μεταβλητών Εισόδου – Πολλών Μεταβλητών Εξόδου
10. ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΡΥΘΜΙΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ
10.1 Συστήματα με κοινή τη μεταβλητή χειρισμού
10.2 Συστήματα με κοινή μέτρηση και περισσότερες μεταβλητές χειρισμού
10.3 Ρύθμιση λόγου

Μαθησιακοί Στόχοι

Γνώσεις – Δεξιότητες
Κατανόηση των εννοιών του μαθηματικού μοντέλου (χώρου καταστάσεων, συναρτήσεων μεταφοράς, μη γραμμικού) και της ρύθμισης, όπως και του ρόλου των μεταβλητών, σε απλά συστήματα φυσικών και χημικών διεργασιών.
Κατανόηση των βασικών στοιχείων (είδος, τύπος) των απλών βρόχων ρύθμισης στις διεργασίες.
Κατανόηση της έννοιας του σχεδιασμού ελεγκτών βασιζόμενων στο μαθηματικό μοντέλο της διεργασίας.
Κατανόηση σχημάτων ελέγχου διαφορετικής αρχιτεκτονικής από αυτό της ανάδρασης (πρόδραση, συστοιχία).
Κατανόηση ειδικών δομών ρύθμισης συστημάτων πολλαπλών μεταβλητών στις διεργασίες.
Απόκτηση ευχέρειας υπολογισμού μαθηματικών μοντέλων και κατάταξης των μεταβλητών με σκοπό τη ρύθμιση σε συστήματα απλών διεργασιών.
Απόκτηση ευχέρειας στη γραμμικοποίηση μη γραμμικών μαθηματικών μοντέλων απλών διεργασιών
Απόκτηση ευχέρειας στη προσομοίωση συστημάτων απλών διεργασιών.
Απόκτηση δεξιοτήτων στον προσδιορισμό των παραμέτρων συμβατικών ελεγκτών
Απόκτηση δεξιοτήτων στη σύνθεση ελεγκτών υποστηριζόμενων από μαθηματικό μοντέλο.
Απόκτηση δεξιοτήτων στο σχεδιασμό ελεγκτών πρόδρασης, συστοιχίας, ΠΕΠΕ, και ειδικών δομών για απλές διεργασίες.
Μεθοδική καταγραφή, ανάλυση και παρουσίαση αποτελεσμάτων.

Γενικές Ικανότητες

Ανάλυση, μοντελοποίηση, σχεδιασμός και υλοποίηση σχημάτων ελέγχου για απλά συστήματα διεργασιών και συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων .Αναζήτηση, ανάλυση, σύνθεση δεδομένων, με χρήση απαραίτητων τεχνολογιών, προσαρμογή σε νέες καταστάσεις, λήψη αποφάσεων, αυτόνομη εργασία, παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών, προαγωγή ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Θεωρητική από έδρας διδασκαλία με συζήτηση και ενεργή συμμετοχή των φοιτητών. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται: α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων, β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων, γ) τη διεξοδική επίλυση Ασκήσεων Πράξης.

Αξιολόγηση Φοιτητών

Τελικές Γραπτές Εξετάσεις: Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης, Επίλυση Προβλημάτων, Δυνατότητα ενδιάμεσης εργασίας (μη υποχρεωτική). Κριτήρια αξιολόγησης: – Δυνατότητα αναγνώρισης και μαθηματικής περιγραφής απλών διεργασιών, – Δυνατότητα επίλυσης προβλημάτων ρύθμισης διεργασιών.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Νταουτίδης Π., Μαστρογεωργόπουλος Σ., Παπαδοπούλου Σ., «’Ελεγχος Διεργασιών», Εκδόσεις Τζιόλα, 2012
2. Marlin T.E., “Process Control”, McGraw-Hill, second edition, 2000.
3. Chau P.C., “Process Control – A First Course with MATLAB”, Cambridge University Press, 2002
4. Corriou J.P., Process Control–Theory and Applications, Springer, 2010, 5. Luyben M. & Luyben W., Essentials of Process Control, Mc Graw-Hill, 1997