---

Hjemmeside for

IA3112 Automatiseringsteknikk

Høstsemesteret 2017

Ca 70 % av emnet er felles med EK3114 Automatisering og vannkraftregulering.

Hjemmesiden er tilgjengelig via Fronter.

• Emnebeskrivelse
• Litteratur:
• Bok: Reguleringsteknikk, 2. utgave, av Finn Aakre Haugen (Fagbokforlaget, 2014).
• Kap. 4 og 5 og 6.3 i dette utdraget av boka Basic Dynamics and Control
  
• Programvare:
• Simulatorer fra SimView-biblioteket (fritt tilgjengelig) vil bli kjørt i de fleste forelesningene og inngår i mange øvinger.
• LabVIEW (info om installering). Matlab (info om installering er gitt som kunngjøring i Canvas).
• Lærere:
• Finn Aakre Haugen (FH). Email: finn.haugen@usn.no. Emneansvarlig.
• Kjell Erik Wolden (KEW). Email: Kjell.E.Wolden@usn.no.
• Morten Pedersen (MP). Email: morten.pedersen@usn.no.
• Studentassistent:
• Morten Liknes: mliknes@hotmail.com
• Klasser:
• 2IA-A og 2IA-Y (totalt ca 35 studenter)
• 2EK-A og 2EK-Y (totalt ca 35 studenter).
  
• Undervisningsplan: Se tabellen nedenfor. Tid og sted er angitt i TimeEdit.
• Pensum til eksamen: Pensum er i utgangspunktet det som er angitt som litteratur i undervisningsplanen, samt øvinger. Endelig pensum blir angitt i god tid før eksamen.
• Relevante tidligere eksamensoppgaver:
• Eksamen holdt 30.11 2016. Løsningsforslag. Alle oppgavene er relevante, dvs. er dekket av pensum for eksamen 2017.
• Sluttprøven ("eksamen") 2.12 2015. Løsningsforslag. Alle oppgavene er relevante, dvs. er dekket av pensum for eksamen 2017.
• Sluttprøven ("eksamen") holdt 15.12.14. Løsning. Oppgaver som ikke er relevante for eksamen 2017: 16.
• Eksamen holdt 18.12 2013. Løsning. Oppgaver som ikke er relevante for eksamen 2017: 15.
  

---

Undervisningsplan

Leksj nr.	Rom er angitt i TimeEdit (F=Forelesning Ø=Øving)	Aktiviteter
1	Tor 17.8 Felles for IA3112 og EK3114  F: 1215-1400. Ø: 1415-1600. (Ingen øvingsveiledning fordi HSNs ledelse har bestemt at det ikke skal undervises etter kl 14 i dag.)	Forelesning (FH): Oversikt over emnets faglige innhold. Undervisningsopplegg. Innledning til reguleringsteknikk [Powerpoint] [Litteratur: Kap. 1 i læreboka] Regulering med tilbakekopling (avviksdrevet regulering) [Powerpoint] [Kap. 2] [Video: Feedback control] Dokumentasjon av reguleringssystemer med Piping & Instrumentation Diagram (P&ID) (teknisk flytskjema) [Powerpoint][Kap. 3] Installering av LabVIEW. Læringsstrategi (for din egen læring) [Læringspyramiden]. Noen kritiske spørsmål Øving for leksjon 1
2	Man 21.8 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Kahoot (om leksjon 1) Komponentene i et reguleringssystem: Innledning. Automatiseringsutstyr [Powerpoint] [Kap. 4.1, 4.2] Signalformer og nøyaktighet i prosessmålinger [Powerpoint] [Kap. 4.3 og 4.5 unntatt 4.3.4] Sensorer [Powerpoint] [Kap. 4.6, unntatt følgende: I kap. 4.6.1: termoelement, i kap. 4.6.4: magnetisk strømmåling og vortex strømmåling, 4.6.5] Aktuatorer (pådragsorganer) [Powerpoint] [Kap. 4.4, unntatt følgende: 4.4.3 og 4.4.5] Øving for leksjon 2 PDF-versjon av kap. 4 i læreboka er lagt ut under Arkiv i emnets Fronterrom. Kap. 4 inneholder lærestoff + oppgaver + løsninger.
3	Tor 24.8 Felles for IA3112 og EK3114	LabVIEW-kurs (FH): Arbeid deg igjennom følgende videoer, som er tilgjengelige her: Introduction: Programming and running a simple VI Overview over the Controls palette and the Functions palette Customizing the programming environment Creating information about your VIs Organizing Front panels using Tab control Organizing Block diagram code using SubVIs Collecting VIs in LabVIEW Library (LLB) files Setting VI properties Property nodes Clusters Arrays Charts Shift register and Feedback node Local variables Case structures - Part 1 Writing data to a measurement file Husk headset!
4	Man 28.8 Felles for IA3112 og EK3114	LabVIEW-kurs forts. (FH)
5	Tor 31.8 Felles for IA3112 og EK3114	LabVIEW-kurs forts. (FH) Øving i LabVIEW-programmering (ikke obligatorisk). Innleveringsfrist (for dem som ønsker å levere inn) er fredag 1.9 2017 kl 16.
6	Man 4.9 Felles for IA3112 og EK3114 Lab: 1215-1600.	Laboppgave 1 (obligatorisk) (ansv.: FH): Styring og monitorering av varmluftprosess Det forutsettes at studentene har sett igjennom følgende videomateriale før de starter på laboppgave 1 (samme dag). Videoen tilgjengelig på hjemmesiden for varmluftprosessen (den matematiske modellen angitt på hjemmesiden inngår i en senere laboppgave) Analog IO with LabVIEW and NI USB-6008 (kun fram til 27:30)
7	Tor 7.9 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH) Matematisk prosessmodellering [Kap. 6] [Videoopptak av forelesningen: Del 1. Del 2.] Simulatorer basert på modeller utviklet i forelesning/læreboka: Simulering av nivåvariasjon i væsketank Simulering av temperaturvariasjon i væsketank Simulering av posisjon av masse-fjær-demper-system Øving for leksjon 7
8	Man 11.9 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH) Hvordan tegne matematisk blokkdiagram av en differensiallikning? (Matematiske blokkdiagrammer kan danne grunnlaget for implementering av dynamiske simulatorer i grafiske programmeringsverktøy, f.eks. LabVIEW og Simulink.) [Video: Simulation of dynamic systems: 00:00 - 13:43 dekker forelesningen.] [Eksempel på simulator implementert i LabVIEW, utviklet fra 13:43 i videoen ovenfor:: LLB_my_sim.llb. Selve programmeringen av denne simulatoren gjennomgås ikke i detalj i forelesningen. Lab 2 dreier seg om programmering av en liknende simulator.] Utvikling av tidsdiskrete simulatoralgoritmer for prosessimulatorer [Litteratur (notat):  Simuleringsalgoritmer] Videoopptak av forelesningen (2016) Øving for leksjon 8
9	Tor 14.9 Felles for IA3112 og EK3114 Lab: 1215-1600.	Laboppgave 2: Programmering av simulator for varmluftprosess (obligatorisk, individuell). (Ansv.: FH.) Innleveringsfrist: Kl 16 fredag 15.9 2017. [En kort forelesning om forsterkning og tidskonstant holdt fra kl 1215 14.9 2017, rom A-261]
10	Man 18.9 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (KEW): Prosessdynamikk [Powerpoint] [Kap. 8] [Video: Time-constant and integrator dynamics] Øving for leksjon 10
11	Tor 21.9 Felles for IA3112 og EK3114 Lab: 1215-1600.	Laboppgave 3 (obligatorisk): Modelltilpasning for varmluftprosess (FH)
12	Man 25.9 Felles for IA3112 og EK3114	Forelesning (FH): For spesielt interesserte: Automatisk modelltilpasning til varmluftprosess [Videoopptak av forelesningen (2016)]. Foreleses ikke høsten 2017. PID-regulator PID-regulatorfunksjonen - både tidskontinuerlig og tidsdiskret (PID-algoritme som kan programmeres) og målefilter [Powerpoint] [Kap. 9.1, 9.2, 9.3, 9.4] [Video: Feedback control] [Video: Time-constant lowpass filter] [Videoopptak av forelesningen] Valg mellom revers- og direktevirkning i regulatoren [Powerpoint] [Kap. 9.6] [Video: Reverse or direct action in the PID controller?] [Videoopptak av forelesningen] Av/på-regulator [Powerpoint] [Kap. 9.7] [Videoopptak av forelesningen holdt i 2016 (rakk ikke å forelese dette 25.9 2017, men er pensum)] Øving for leksjon 12
13	Tor 28.9 IA3112 og EK3114	Ingen undervisning (ingeniørdagen)
14	Man 2.10 Felles for IA3112 og EK3114 Lab: 1215-1600.	Laboppgave 4 (obligatorisk) (ansv.: FH): Implementering av PI-regulator og av/på-regulator
15	Tor 5.10 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Innstilling av PID-regulatorer Ziegler-Nichols' svingemetode [Kap. 10.2] [Powerpoint] [Video: PID controller tuning with Ziegler-Nichols' oscillations method] [Videoopptak av forelesningen] Relémetoden for PID-innstilling [Kap. 10.3] [Powerpoint] [Videoopptak av forelesningen] Skogestads metode [Powerpoint] [Kap. 10.5.1, 10.5.2, 10.5.3] [Videoopptak av forelesningen] Gain scheduling [Kap. 10.6.3] [Powerpoint] [Video: Gain scheduling] [Intet forelesningsopptak] Øving for leksjon 15
16	Man 9.10	Ingen undervisning
17	Tor 12.10 IA3112 og EK3114 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Selvstudium (-): Reguleringssløyfers stabilitet [Powerpoint] [Video: How a control system may become unstable] [Kap. 11.1, 11.2] [Videoopptak av forelesningen (2016)] Etterjustering av PI-innstilling vha. Skogestads formler [Powerpoint] [Kap. 11.3] [Videoopptak av forelesningen (2016)] Eksperimentbasert stabilitetsanalyse av reguleringssystemer (FH) [Powerpoint] [Kap. 11.4] [Videoopptak av forelesningen (2016)] Øving for leksjon 17
18	Man 16.10 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Laboppgave 5 (obligatorisk) (ansv.: FH): Regulatorinnstilling
19	Tor 19.10	Forelesning (FH): Systemteori. Litteratur: Utdrag av boka Basic Dynamics and Control Laplacetransformasjonen. [Kap. 4 (i ovevennevnte bok)] [Videoopptak av forelesningen (2016). Dessverre ble det ikke gjort opptak av forelesningen 19.10 2017.] Transferfunksjoner. [Kap. 5] [Videoopptak av forelesningen] Transferfunksjoner for integratorer, tidskonstantmodeller og tidsforsinkelser. [Kap. 6.2, 6.3, 6.4] [Videoopptak av forelesningen] Øving for leksjon 18 Matlab (individuelt arbeid): Info om installering er gitt som kunngjøring i Canvas Lære Matlab: Arbeid deg igjennom følgende deler av kompendiet Introduction to Matlab by Hans-Petter Halvorsen, HSN: 1-4, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2, 7.3, 9.1. (Vi skal bruke Matlab for analyse av dynamiske systemer og reguleringssystemer i kommende leksjoner.)
20	Man 23.10 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Systemteori: Polbasert stabilitetsanalyse av dynamiske systemer og reguleringssystemer [Litteratur: Kapittel 6 i boka Dynamiske systemer av F. Haugen (Tapir forlag, 2003). Likn. (6.28) blir utledet av lærer i forelesningen. I kap. 6 er følgende (i kursiv) ikke pensum: Kap. 6.3, likn. (6.6), avsnittet "En tilstrekkelig betingelse..." side 167-168 (som slutter foran eksempel nr. 49), eksempel 50, samt kap. 6.5, 6.6 og 6.7.] [Videoopptak av første forelesning] [Videoopptak av andre forelesning] Foreleser kjører simulatoren Poles and Stability of a Feedback Control System som er brukt i eksempel 51 i ovennevnte pdf-dokument. Lynkurs: Beregning av poler og simulering av transferfunksjoner i Matlab. Øving for leksjon 20
21	Tor 26.10 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Systemteori: Frekvensresponsanalyse. Foreleser kjører simulatoren Filter Types. [Litteratur: Følgende deler av dette utdraget av boka Dynamiske systemer av F. Haugen (Tapir forlag, 2003): Kapittel 5.1, 5.2, 5.4.1 (unntatt fom. Utledning side 141 til eksempel 41 side 142 (men eksempelet er pensum)), 5.5.1, 5.5.2 (unntatt Høyere ordens lavpassfiltere side 143 og 144), 5.6] [Videoopptak av første forelesning] [Videoopptak av andre forelesning] Innsending av svar til studentbarometeret Øving for leksjon 21
22	Man 30.10 Felles for IA3112 og EK3114 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH) Lynkurs: Frekvensresponsanalyse i Matlab [Videoopptak av forelesningen] Regulering med foroverkopling [Powerpoint] [Kap. 7] [Video: Feedforward control] [Videoopptak av forelesningen: Del 1 (før pausen) og del 2 (etter pausen)] Øving for leksjon 22
23	Tor 2.11 Kun IA3112 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Reguleringsstrukturer som bygger på PID-regulering: Kaskaderegulering [Powerpoint] [Kap. 5.1][Video: Cascade control] [Videoopptak av forelesningen: Prinsipp for kaskaderegulering. Eksempel: Temperaturregulering av vanntank. Eksempel: Temperaturregulering av varmeveksler.] Forholdsregulering [Powerpoint] [Kap. 5.2] [Videoopptak av forelesningen] Øving for leksjon 23
24	Man 6.11 Kun IA3112 Lab: 1215-1600.	Studentgruppene IA 1-8: Laboppgave 7 (obligatorisk) (ansv.: FH): Industriell PID-regulator Studentgruppene IA 9-12 + MA 1-4: Laboppgave 6: Stabilitet. Foroverkopling. (Ikke obligatorisk) (ansv.: FH)
25	Tor 9.11 Kun IA3112 Prosesshallen Oppmøte utenfor servicetorget kl 1215.	Omvisning i prosesshallen for å se på praktisk instrumentering (v/Morten Pedersen og Fredrik Hansen)
26	Man 13.11 Kun IA3112 Lab: 1215-1600.	Studentgruppene IA 1-8: Laboppgave 6: Stabilitet. Foroverkopling. (Ikke obligatorisk) (ansv.: FH) Studentgruppene IA 9-12 + MA 1-4:  Laboppgave 7 (obligatorisk) (ansv.: FH): Industriell PID-regulator
27	Tor 16.11 Kun IA3112 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Forelesning (FH): Reguleringsstrukturer forts: Split range-regulering [Kap. 5.3] [Powerpoint] [Videoopptak av forelesningen] Midlende nivåregulering av buffertank [Forelesningsnotat] [Powerpoint] [Videoopptak av forelesningen] Reguleringsstruktur for et helt prosessanlegg [Kap. 5.4] [Powerpoint] [Videoopptak av forelesningen: Del 1 og del 2.] Øving for leksjon 27
28	Man 20.11 Kun IA3112 F: 1215-1400. Ø: 1415-1600.	Introduksjon til modellbasert regulering (FH): Tilstandsestimering [Litteratur: PPT] [Videoopptak av forelesningen] Modellbasert prediktiv regulering (eng.: Model-based Predictive Control (MPC)) [Litteratur: PPT] [Videoopptak av forelesningen] Øving for leksjon 28: Tegning av teknisk flytskjema (P&ID) for reguleringssystem i Visio (FH)
	24.11 2017	Skriftlig sluttprøve. Varighet: 5 timer. Ingen hjelpemidler, men nedenstående symbol- og formeloversikter vil bli vedlagt eksamensoppgaven (en kan ikke ta med seg sin egen utskrift til eksamen). Vekt av sluttprøven i sluttkarakteren: 100%. For å bestå emnet som helhet, er det nødvendig at alle obligatoriske arbeider er godkjent. Det gis allikevel adgang til sluttprøven selv om ikke alle obligatoriske arbeider er godkjent (de må da gjennomføres/godkjennes senere). Symbol- og formelsamling som vil bli gitt som vedlegg til eksamensoppgaven: Symbol- og formelsamling 1 (=vedlegg C i Reguleringsteknikk) Symbol- og formelsamling 2 Det blir ikke gitt oppgaver om LabVIEW og Matlab til eksamen. Ca 25% av oppgavene i sluttprøven (eksamen) vil bli nær identiske med noen av øvingsoppgavene. Pensum: I Reguleringsteknikk-boka (2. utgave, 2014): Kap. 1. Kap. 2. Kap. 3. Kap. 4, unntatt alt listet opp i det følgende:  Kap. 4.3.4,  4.4.3 og 4.4.5. I kap. 4.6.1: Termoelement. I kap. 4.6.4: Magnetisk strømmåling og Vortex strømmåling. Kap. 4.6.5.  Kap. 5. Kap. 6. Kap. 7. Kap. 8. Kap. 9 unntatt kap. 9.5. Kap. 10 unntatt alt listet opp i det følgende: 10.5.4, 10.5.5, 10.5.6 og 10.6.4. Kap. 11. I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 4 (Laplacetransformasjonen) I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 5 (transferfunksjoner) I utdrag av boka Basic Dynamics and Control: Kap. 6.2, 6.3, 6.4 (dynamikk) I boka Dynamiske systemer: av F. Haugen (Tapir forlag, 2003): I kap. 6 er følgende (i kursiv) ikke pensum: Kap. 6.3, likn. (6.6), avsnittet "En tilstrekkelig betingelse..." side 167-168 (som slutter foran eksempel nr. 49), eksempel 50, samt kap. 6.5, 6.6 og 6.7. I boka Dynamiske systemer: Kapittel 5.1, 5.2, 5.4.1 (unntatt fom. Utledning side 141 til eksempel 41 side 142 (men eksempelet er pensum)), 5.5.1, 5.5.2 (unntatt Høyere ordens lavpassfiltere side 143 og 144), 5.6. Notat om simuleringsalgoritmer PPT-fil om tilstandsestimering: Lysark 2 og 3. PPT-fil om modellbasert prediktiv regulering: Lysark 6, 7, 10, og 11. PPT-fil om midlende nivåregulering av buffertank Øvinger med løsninger. Eksamen holdt 24.11: Oppgavesett. Løsningsforslag.

---

Oppdatert 24.11 2017 av Finn Aakre Haugen. Epost: finn.haugen@usn.no.