Säätöjärjestelmien suunnittelu 477622A (peppi)
SÄSU

Kurssin järjestää älykkäät koneet ja järjestelmät -yksikkö (IMS), systeemitekniikka (SYTE)

Kurssi järjestetään periodilla 3.


2022 toteutus on päättynyt.
Luentonauhoitteet ovat saatavilla toistaiseksi (kts. [tallenne]-linkit alta aikataulun yhteydestä).
Kurssi luennoidaan seuraavan kerran tammi-helmikuussa 2023.


Linkki opetukseen: Click here to join the meeting (”SäSu 2022” )


Suoritus välikokein kurssin aikana tai loppukokeella tenttiakvaariossa aina kun akvaario on auki.

Ajankohtaista:

·       9.5.2022 Yhteenveto palautteesta löytyy sivun alalaidasta. Jos tenttisuorituksesi ei löydy suoritusrekisteristä, niin laita s-postia opettajalle – tietojen siirtymisessä exam-järjestelmästä on ollut ongelmia.

·       21.3.2022: Kurssin suoritukset on tänään viety Peppiin. Ohjeistuksen mukaisesti hylkäysmerkintä annetaan kaikille kurssitoteutukselle ilmoittautuneille, jotka eivät ole tehneet hyväksyttävää suoritusta välikokein. Merkintä tarkoittaa vain, ettei ole saanut kurssisuoritusta välikokeiden avulla. Kurssin voi jatkossa suorittaa tai arvosanaa korottaa loppukokeella akvaariossa ilman uutta ilmoittautumista kurssille Pepissä. Välikokeella kurssin voi suorittaa taas ensi vuoden toteutuksessa.

·       16.3.2022: Välikoe 2 on nyt arvioitu ja kokonaisarvosanat vk1+vk2 laskettu. Tulokset ovat tässä, Löydät arviointisi opiskelijanumeron tai syntymäpäiväsi mukaan.

o   VK2 tenttiin osallistuneista 60% läpäisi kurssin. Arvosanajakauma oli varsin tasainen, kiitettäviä löytyi 38% (8 kpl).

o   Jos läpäisyprosentin laskee kaikkien joko vk1 tai vk2:een osallistuneiden kesken, saanto on kovasti vaatimaton 33 %. Kurssipalautetta ja kehitysajatuksia voi antaa peppi-järjestelmässä.

o   Loppuvuoden ajan kurssin voi suorittaa loppukokeena akvaariossa.

o   Jos arviointi omalla kohdalla jää mietityttämään, niin ota yhteyttä opettajaan. Kirjaan tulokset peppiin ensi viikon aikana, mutta jos tuloksella on kiire niin infoa ja kirjaan sen nopealla aikataululla.

·       4.3.2022: Välikokeet 2022 on nyt pidetty (henkilökohtaisesti sovittuja poikkeusmahdollisuuksia lukuun ottamatta). Jatkossa kurssin voi suorittaa loppukokeella akvaariossa, seuraava välikoemahdollisuus taas ensi vuonna. Suoritusmerkinnät menevät yliopiston järjestelmiin, tulokset tulevat myös näille sivuille vk1:n tapaan.

·       1.3.2022: Välikoe 2 ke 2.3. klo 10.15 tai pe 4.3. klo 8.15 Linnanmaalla salissa L4. Voit osallistua jompaan kumpaan.

·       21.2.2022: Välikoe 1 on nyt arvioitu. Ensimmäiseen välikokeeseen osallistui 61 opiskelijaa. Pistekeskiarvoksi tuli hieman yli 5. Viisi opiskelijaa saavutti jo nyt kurssin läpäisyyn riittävän pistemäärän (min. 12), onnittelut! Toisessa välikokeessa on tarjolla 15 pistettä lisää.

o   Arvioinnit tässä: vk 9.2.2022, vk 11.2.2022 ja vk 18.2.2022. Löydät arviointisi opiskelijanumeron avulla. Jos et kirjannut tenttipaperiin opiskelijanumeroasi, niin katso syntymäpäiväsi mukaan.

o   Jos vastauksesi arviointi mietityttää, niin ota opettajaaan yhteyttä luentojen jälkeen.

o   Välikoe 2 -tilaisuudet järjestetään ohjelman mukaisesti viikolla 9.

o   Välikokeille ei järjestetä uusintoja. Kurssin loppukokeita akvaariossa ei ole rajoitettu.

·       4.2.2022: Tiistain 8.2.2022 luennot on peruttu, pahoittelen yllättäen tullutta työestettä. Luvun 6 aineistosta on tarjolla viime vuoden luentonauhoite (linkki alempana). Muuten viikolla 6 välikoe 1, joko ke tai pe, osallistu jompaankumpaan.

·       19.1.2022: Välikokeet Linnanmaalla salissa L4. Voit osallistua

o   välikokeeseen 1 joko ke 9.2.2022 klo 10.15-12 tai pe 11.2. klo 8.15-10 (pe joistain ennakkotiedoista poiketen) sekä

o   välikokeeseen 2 joko ke 2.3. klo 10.15.12 tai pe 4.3. klo 8.15-10.

Kumpaankin välikokeeseen voi osallistua yhtenä annetuista päivistä, eli vain kerran kumpaankin. Vaihtoehtoisesti kurssin voi suorittaa loppukokeella akvaariossa (exam.oulu.fi) ihan milloin vaan.

·       12.1.2022 Laittakaa pe-aamun luentoa varten Matlab käyttövalmiiksi, esim. asentamalla omalle koneelle Matlab ja Simulink sekä työkalupaketeista vähintään Control System Toolbox. (ohjelmistot). Jos haluaa oikein kevyen version, voi kokeilla Matlab mobile appsia.

·       11.1.2022: 1. luentotallenne linkitetty (yuja, kirjautuminen yliopiston tunnuksilla).

·       10.1.2022: Oulun yliopiston opetus etänä 3. periodin loppuun.

·       6.1.2022: Kevään 2022 toteutuksen alustava aikataulu löytyy alta

Opintojaksossa perehdytään säätöjärjestelmien suunnittelussa käytettäviin matemaattisiin ja käytännön menetelmiin. Kurssi kertaa ja jatkaa opintojaksoa säätöjärjestelmien analyysi (477621A). Kurssi on suunnattu erityisesti prosessi- ja ympäristötekniikan opiskelijoille. Kurssi soveltuu kaikille tekniikkaa opiskeleville.

Kurssin esitietoina tarvitaan mm. säätöjärjestelmien analyysi. Lähtötietoina edellytetään, että opiskelija on tutustunut integraalimuunnoksiin (Laplace-muunnos), Matlab/Simulinkin käyttöön sekä prosessidynamiikan mallintamiseen.

Opettajana toimii professori Enso Ikonen. Kurssi luennoidaan 3. periodilla tammi-helmikuussa.

Kurssilla käytetään luentomonistetta ”Säätöjärjestelmien suunnittelu” (E. Ikonen, 2013):

·       Luentomateriaali (luvut 1-10) 2078KB.
Tiedosto on salattu, salauksen purku ja fontit toimivat ainakin Adobe Reader X:llä ja PDF-XChange Viewerillä. Salasana annetaan luennolla. Chrome-selaimella on ollut ongelmia.
Tarvittaessa minulta saa paperiversion kopioitavaksi (TF319-3).

Kurssin 2022-toteutuksen aikataulu:

Kertausta Laplace-tasossa toimimisesta ja Matlabin käyttö säätösuunnittelussa:

i          ti 11.1.2022 klo 10.15-12 Luvut 1.1-1.2 (Kurssi-info, säätö- ja systeemitekniikasta, Laplace muunnos) [tallenne]

ii          ke 12.1. klo 10.15-12 Luku 1.3 (KT1a-d, siirtofunktiot, lohkokaaviot). [tallenne]

iii          pe 14.1. klo 8.15-10 Luku 1.4 (Matlabin alkeet, Matlab CST) [tallenne]

iv          ti 18.1. Luku 2.2 (1. ja 2. kertaluvun systeemien navat vs. vasteet aikatasossa) [tallenne]

v          ke 19.1. Luku 2.3 (aikatason suorituskyky, puolitussääntö) [tallenne]

vi          pe 21.1. Luvut 2.4-5 (Simulink) CTMS-harjoitus (Simulink). [tallenne]

Suljettu piiri ja PID:

vii          ti 25.1. Luvut 3.2-3.4 (takaisinkytkentä, kuuden kopla). Lisämateriaalina tässä  Hans Aallon kepeä johdatus säätötekniikkaan (8 s). [tallenne]

viii          ke 26.1. Luku 3.5-3.6 (Myötäkytkentä, juuriura). [tallenne]

ix          pe 28.1. Luku 4 (PID-säädin/PID-säätö). [tallenne]

x          ti 1.2. Luvut 5.2-5.3 (PID-virityksen tarve, Ziegler-Nicholsin menetelmät). [tallenne]

xi          ke 2.2. Luvut 5.4-5.8 (Lambda-viritys). [tallenne]

xii          pe 4.2. PID-viritys/harjoituksia. CTMS-harjoituksia. PID-virityksen mainio yhteenvetovideo on tässä (12min).  [tallenne]

Diskreetit järjestelmät, välikoe 1:

xiii          ti 8.2. Luku 6 (Z-muunnos ja diskretointi). [tallenne 2021, relevantti sisältö välillä 13min – 1h 34 min]

xiv          ke 9.2. (L4)/ pe 11.2. (L4) Välikoe 1.

Taajuustason suunnittelu:

xv          ti 15.2. Luvut 7.2-7.4 (Taajuusvaste, polaarikuvaaja, Bode-kuvaaja) [tallenne]

xvi          ke 16.2. Luvut 7.4-7.5 (Bode-kuvaajan piirto käsin, Butterworth-filtterisuunnittelua). [tallenne] Filtterisuunnittelua ei ole kurssikirjassa, tässä kalvot [pdf].

xvii          pe 18.2.  Luku 8.2  (Nyquistin stabiilisuuskriteeri) [tallenne].

xviii          ti 22.2. Luvut 8.3 (Säätösuunnittelun robustisuuskriteerit) + Bode/Nyquist-säätösuunnittelun harjoituksia. [tallenne]

xix          ke 23.2. Luku 9 (Loop shaping, lead/lag-piirit) [tallenne]

xx          pe 25.2. Luvut 9.4-9.5 (PID-suunnitteluesimerkki). [tallenne]

Identifiointi, välikoe 2:

xxi          ti 1.3. Osia luvuista 6 ja 10 (Diskretointi + identifiointi). Muistakaa kurssipalaute (tässä on linkki ohjeistukseen, palaute annetaan kirjautumalla Peppi-järjestelmään. Muutenkin sitä voi toki antaa). [tallenne]

xxii          ke 2.3. (L4)/ pe 4.3. (L4) Välikoe 2.

Kurssin läpäisy tapahtuu tenttimällä välikokein. Välikokeeseen tulee neljä kysymystä, joista kolmeen saa vastata. Kysymykset tulevat pääosin tästä joukosta: VK1, VK2 sekä luennoilla annettavista kotitehtävistä. Välikokeet järjestetään luentotuntien aikana, kesto 2h. Ennakkoilmoittautumista ei tarvita, tentin uusinta tai tenttiajan siirto ei onnistu. Muista toteutusmahdollisuuksista (esim. etätoteutus, erityisjärjestelyt) voi olla yhteydessä opettajaan.

 

Arvosanarajat ovat:

·       <12p. =>  hylätty

·       ≥12p. => 1

·       ≥15p. => 2

·       ≥18p. => 3

·        ≥22p. => 4

·        ≥26p. => 5 (max 30p)

Vaihtoehtoisesti kurssin voi suorittaa loppukokeella akvaariotenttinä. Siinä saa vastata kuuteen kysymykseen seitsemästä, kesto 3h. Kysymykset generoituvat satunnaisesti kysymyspankista. Järjestelmä toimittaa vastaukset opettajalle arvioitavaksi. Tentit arvioidaan hetimiten kun ehditään, kesälomakaudella voi tulla pidempiä viiveitä.

Loppukokeeseen voi varata ajan vaikkapa tästä: https://exam.oulu.fi/enroll/exam/8690?code=477622A. Sen voi tehdä milloin itse sopivaksi katsoo. Tentti tehdään paperitenttinä, koska piirtotauluja on toistaiseksi vain rajallisessa määrässä tenttikoneita. Paperitenteille suositellaan maanantaipäiviä, tarvittaessa paperitentti kuulemma onnistuu muinakin päivinä. Paperitentti on tehtävä Linnanmaan kampuksella. Tarvittaessa tenttiminen exam-järjestelmässä onnistuu muuallakin, ota yhteyttä opettajaan.

Tenteissä on funktiolaskin sallittu, ei omia muistiinpanoja/ oheismateriaaleja. Väli- tai loppukokeissa ei ole Matlabia käytettävissä. Kysymyksiin, joissa tarvitaan Laplacemuunnostaulukkoa, on liitetty tämä taulukko.

Etäsuorittamistavat (nämä eivät ole käytössä 14.5.2020 alkaen!): Niin kauan kuin akvaariotentin tekeminen ei ole mahdollista, voi kurssin a) suorittaa tai arvosanaa korottaa arvioitavan tehtävän avulla tai b) jos aiemmista tenteistä on koossa 10 pistettä, voi kurssin suorittaa myös lisätehtävillä jolloin arvosanaksi tulee 1. Molempiin tapoihin ohjeet löytyvät tästä. Tehtävässä voi hyödyntää kertausta linearisoinnista sekä Matlab-demoa ode-yhtälöiden ratkaisemisesta (tiedosto1 ja tiedosto2).

Toteutus 2022

13 opiskelijaa antoi palautetta 2022-toteutuksesta. Kiitos kaikesta palautteesta! Palautetta ohjaavat kysymykset perustuivat Peppi-järjestelmän palautemallin viiteen osioon: 1) Kurssin viestintä oli jotensakin kohdallaan, 80% piti sitä selkeänä ja riittävänä. Osa kaipasi siirtymistä Moodleen, mikä pitääkin laittaa harkintaan. Kritiikkiä tuli myös siitä, että joiltain osin oletettiin opiskelijoiden seuraavan luentoja. Hmm? 2) Kurssin tavoitteet koettiin selviksi ja vastaavan opintosuunnitelmaa (80%), mutta vain puolet koki saavuttaneensa ne ja niiden tukeneen omia valmiuksiaan. Ikävä kyllä, tenttiarvioinnin perustella tuo lienee totta. 3) Opetusmenetelmiä (työskentelytavat, tuki ja palaute, digi, arviointi) piti sopivina noin puolet, mutta tentin arviointia pidettiin tiukkana. Pitäisin kuitenkin tarkoituksenmukaisena, että kurssin keskeisten sisältöjen hallinta varmistetaan tentissä. Laajahkoista kertausosioista huolimatta puutteet aiemmassa osaamisessa taisivat joillekin kostautua ja tentin vaatimustaso yllättää. Tenttiahdistusta olen yrittänyt purkaa kertomalla kysymykset jo etukäteen ja mahdollistamalla tenttimisen akvaariossa ympäri vuoden. 4) Kuormituksen koki sopivaksi 60%:lle. 5) Yleispalautteessa pidettiin luentonauhoitteita hyvänä juttuna. Tuo motivoi yrittämään myös tulevien f2f-luentojen nauhoitusta. Matlabin roolia osin kummasteltiin, koska sitä ei tentissä tarvittu. Itse ajattelen, että Matlabin tehtävän kurssilla on tukea ymmärrystä (käsinlaskennan tarkistaminen, piirrokset), jolloin softan käytön arviointi ei ole keskeinen tavoite. Jos Matlab saadaan exam/akvaario-ohjelmistoihin, niin sen käyttömahdollisuus myös tentissä olisi tervetullut lisä. /Enso

Toteutus keväällä 2021

·        Tässä linkki vuoden 2021 toteutuksen www-sivulle ja mm. luentonauhoitteisiin.

·        Tässä kooste palautteesta, jota tuli palatejärjestelmään 15 opiskelijalta (8.4.2021). Mukana on vain huomioita, joita useampi opiskelija on antanut. 

·        Kurssin sisältö ja tavoitteet koettiin tarpeellisiksi (keskiarvo 3.4-4.0, skaalalla 1-5).

·        Opetusmenetelmät, materiaali ja kuormitus saivat keskimäärin hyväksyvän arvion (ka. 3.1-3.5). Sanallisessa palautteessa positiivista viestiä tuli ennen kaikkea opetuksen nauhoittamisesta ja laittamisesta saataville (7 kpl), samoin etäopetusta pidettiin laadukkaana ja ymmärrettävänä. Myös Matlabin käyttämisestä tuli tyytyväistä palautetta. Harjoituksia toivottiin lisää. Matlab-harjoituksia ehdotettiin annettavaksi jo ennen luentoja, niin että olisi helpompi kysyä ongelmatilanteissa. Muutamassa palautteessa luentomateriaalia pidettiin aivan mahdottoman vaikeaselkoisena.

·        Kriittisin palaute (ka. 2.93) tuli arviointimenetelmien osalta, missä 7 opiskelijaa arvioi, että menetelmät tukivat oppimista (jokseenkin samaa mieltä), mutta 3 oli jopa täysin eri mieltä. Sanallisen palautteen perusteella krittiikki kohdistui nimenomaan välikokeiden järjestämiseen yliopiston tiloissa korona-ajasta huolimatta. Valmiit tenttikysymykset auttoivat suuntaamaan opiskelua sekä vähensivät stressiä.

·        Kiitos palautteesta! Pitää miettiä miten saisin paremmin motivoitua Matlabin omaehtoista käyttöä, toisenlainen rytmittäminen on harkitsemisen arvoinen juttu. Arviointijärjestelyiden osalta noudatin yliopiston koronaohjeistusta ja pyrin toteuttamaan sitä mahdollisimman tarkoituksenmukaisella tavalla. Mukavaa, että älysin nauhoittaa luennot, koska niistä on selvästikin ollut apua opiskelussa. Toivottavasti löytyy keino pitää nauhoitteet saatavilla myös jatkossa. /Enso.

Toteutus keväällä 2020

·        Yhteenvetoa palautteesta avoimiin kysymyksiin (21/2/2020, 18 vastausta): Kurssilla koettiin opitun säätöjärjestelmistä yleensä sekä PID-säädöstä erityisesti. Moni koki Matlab osaamisensa parantuneen.Tenttikysymysten julkistamista etukäteen pidettiin hyvänä juttuna. Samoin luentomateriaalin välitöntä julkistamista kurssin sivuilla kiiteltiin, osa toivoi kalvojen julkaisua jo ennen luentoja. Kurssin huomattiin rakentuvan aiempien kurssien osaamisen päälle ja useampi opiskelija valitteli heikkoa pohjaosaamista. Toivomuslistalla olivat arviointiin vaikuttavat kotitehtävät. Jonkin verran kritiikkiä tuli siitä, että Matlabia käytettiin paljon, mutta sen osaaminen ei kuitenkaan vaikuttanut suoraan arviointiin. Kurssin arvosanaksi sain opiskelijoilta 4 (moodi 4, ka 3.7).
   Kiitos palautteesta, sitä voi edelleenkin antaa palaute.oulu.fi:n kautta. Arvioitavien kotitehtävien järjestäminen näinkin suurelle opiskelijajoukolle on resurssikysymys, mutta pidetään asia mielessä jatkossa. Säätöjärjestelmien kolmen kurssin muodostamaan kokonaisuuteen on nyt kiinnitetty enemmän huomiota ja muutoksia on luvassa jo ensi lukuvuonna.

Toteutus keväällä 2019:

·        Yhteenveto palautteesta avoimiin kysymyksiin (26/2/2019, 11 palautetta). Kurssilla koettiin opitun ennen kaikkea sitä, mikä säätöjärjestelmien analyysissä jäi ymmärtämättä (60%) sekä PID-säätöä (50%). Matlabin käyttöä mainittiin hyvänä asiana (50%), tosin joidenkin mielestä sitä oli jo liikaakin (20%). Netistä löytyvät luentodiat olivat positiivinen juttu (50%) ja luentoja pidettiin johdonmukaisina, selkeinä ja rauhallisina (50%). Esimerkkejä ja kotitehtäviä kaivattiin lisää (50%), useampi olisi halunnut tehdä kotitehtäviä vaikka ilman tenttipisteitä. Kurssin arvosanaksi sain opiskelijoilta 4 (2=1kpl, 3=2kpl, 4=5kpl, 5=3kpl).
   Kiitos palautteesta! Ottaen huomioon että 67 ilmoittautuneesta vain parikymmentä seurasi luentoja loppuun asti, kurssissa riittää vielä kehittämistä. Yksittäisiä palautteita ei ole koostettu yllä, mutta niissäkin oli hyödyllisiä huomioita.

Enso 7.3.2022