Automaatiotekniikan laskentatyökalut (477604S)

Software and Calculation Tools in Control Engineering (477604S)

korvaa syksystä 2008 alkaen kurssin "tietokoneavusteinen säätösuunnittelu" (470463A) [R.I.P.]

  • Kurssin tarjoaa systeemitekniikan laboratorio

  • Kurssi luennoidaan suomeksi vuosittain 1. syysperiodilla.
Ajankohtaista asiaa (päivitetty 6/10/2009):
  • Tässä kooste 6/10 kerätystä kurssipalautteesta.
  • Luennoilla esitettyjä esimerkkejä löytyy täältä.
  • Tiistaisin ja keskiviikkoisin klo 9:15 alkaen, paikkana mikroluokka (PR174, prosessikäytävä, Linnanmaa)
  • Lue kurssin taustatiedoksi MikroPC:n pikatesti "MATLAB - Lukujen valtias", n. yhden A4:n pituinen silmäys MATLABiin.
  • Lukuvuoden 2009-2010 tentit 9/10, 20/11 ja 22/1, kts. osaston tentit.
  • Huom! Osasto järjestää uuden MATLAB-ohjelmoinnin kurssin (I-periodilla perjantaiaamuisin, kts. 3. vsk lukujärjestys). Suosittelemme!
Kurssilla käsitellään säätösysteemien simulointia, analysointia ja säätösuunnittelua MATLABin avulla. Taustatietoina suositellaan ainakin Säätöjärjestelmien analyysi ja suunnittelu, tai vastaavat tiedot.

Kurssin sisällöstä vastaa yliassistentti Enso Ikonen (luennot, kurssin sisältöön liittyvät kysymykset) sähköposti:  www: http://cc.oulu.fi/~iko.

Yliassistentti Harri Aaltonen hoitaa laskuharjoituksia, laskuharjoituksille on omat www-sivut.

Vuoden 2009 lähiopetus koostuu luennoista ja harjoituksista, yhteensä 35h. Runko ja aikataulu ohessa.

ti 8/9 9-12 Johdanto, MATLABin perusteet: matriisit Enso
ke 9/9 9-11 MATLABin perusteet: harjoitukset Harri
  11-13 MATLABin perusteet: ohjelmointi Enso
ti 15/9 9-12 LTI-systeemit MATLABissa Enso
ke 16/9 9-11 Simulink Harri
  11-13 Simulink - harjoitukset Harri
ti 22/9 9-12 Juuriuramenetelmä Enso
ke 23/9 9-10 Säätösuunnittelu juuriuramenetelmän avulla Enso
  10-13 Säätösuunnittelu juuriuramenetelmän avulla - harjoitukset Harri
ti 29/9 9-11 Suunnittelu taajuustasossa (Bode) Enso
  11-12 Suunnittelu taajuustasossa - harjoitukset Harri
ke 30/9 9-10 Säätösuunnittelu MATLABilla (Nyquist, PID) Enso
  10-13 Säätösuunnittelu MATLABilla - harjoitukset Harri
ti 6/10 9-10 Differentiaaliyhtälöt, optimointi Enso
  10-11 Identifiointi Harri
  11-12 Kertausta, ohjeita kurssin suorittamisesta, palaute Enso
ke 7/10 9-13 Harjoituksia ja esimerkkejä Enso ja Harri

Kurssimateriaali koostuu luentorungosta ja harjoitusmateriaalista. Luennoilla ja harjoituksissa esitetään lisäksi täydentävää aineistoa (esimerkkejä, perusteita, syventävää asiaa, jne). Keskeisenä työkaluna käytetään MATLAB-ohjelmistoa (Simulink / Control System Toolbox).

Syksyllä 2008 kurssi toimi myös opetusharjoittelukohteena (OAMK/AMOK), harjoittelua varten laadittu ydinsuunnitelma löytyy täältä.
Kurssi suoritetaan tenttimällä tai näyttökokeena.

Tentissä koetamme arvioida sekä perehtyneisyyttäsi kurssimateriaaliin että harjaantuneisuuttasi MATLABin käytössä säätösuunnitteluun. Kurssiin ei kuulu kotitehtäviä, harjoitustöitä, tms., eikä luennoille/harjoituksiin osallistuminen ole pakollista. Tentti pyritään tekemään sellaiseksi että läpäisemiseen riittää perehtyminen kirjalliseen materiaaliin ja pienimuotoinen omaehtoinen harjoittelu, mutta kiitettävään arvosanaan tarvitaan myös luennoilla/harjoituksissa esitetyn täydentävän sisällön hallintaa. Tentissä voi vastata viiteen kysymykseen, à 10 pistettä. Tenttipäivät löytyvät osaston tenttilistasta.

Näyttökoe on vaihtoehto tentille. Näyttökokeessa opiskelija osoittaa osaamistaan ratkaisemalla valvotusti annetun tehtävän. Tarkoituksena on arvioida tekijän tiedot ja taidot käytännöllisen ongelman ratkaisussa. Näyttökoe koostuu esitehtävästä sekä näyttötehtävästä. Esitehtävä valmistellaan etukäteen itsenäisesti ja esitellään lyhyesti näyttötilaisuuden alussa. Näyttötehtävä tehdään näyttötilaisuudessa arvioijien seuratessa työn suorittamista. Tehtävät arvostellaan siten että esitehtävästä voi saada max 20 pistettä ja näyttötehtävästä max 40 pistettä. Arvostelun lähtökohtana on että MATLAB/Simulinkin perusteilla sekä osaamalla rakentaa ja simuloida onnistuneesti sekä avointa että suljettua piiriä saattaisi jo päästä läpi, mutta asiallisempaan arvosanaan vaaditaan näyttöä säätösuunnittelun tekniikoiden hallinnasta. Näyttökokeesta on tarkempi ohje täällä. Näyttöjä voi antaa kurssin luentoja/harjoituksia seuraavan periodin aikana (2. periodi).

Arvosanat määräytyvät seuraavasti:

  • arvosana 0 ... < 20 pistettä (hylätty)
  • arvosana 1 ... ≥ 20 pistettä (tyydyttävä)
  • arvosana 2 ... ≥ 24 pistettä (erittäin tyydyttävä)
    arvosana 3 ... ≥ 30 pistettä (hyvä)
    arvosana 4     ... ≥ 36 pistettä (erittäin hyvä)
    arvosana 5     ... ≥ 42 pistettä (kiitettävä)

Vanhoja tenttejä löytyy täältä: Syksy 2005-I ja Syksy 2005-II.

Vastauksia usein esitettyihin kysymyksiin:

  1. Mistä MATLABin saa? MATLABin opiskelijalisenssiä voit tiedustella Harri Aaltoselta. MATLAB on käytettävissä monilta tietohallinnon (ent. atk-keskus) koneilta. Kysy tarkempia tietoja tunnuksista/ohjelmista tietohallinnosta.
  2. En päässyt luennoille. Mistä saan luennoilla esitetyn täydentävän materiaalin? Luentoaineisto esitetään luennoilla, enkä jaa sitä jälkikäteen netissä, sähköpostitse tai paperilla. Kannattanee kysyä niiltä jotka pääsivät paikalle, tai katsoa alkuperäisistä lähteistä (kts. täydentävä aineisto). Luennoilla läpikäydyn lisämateriaalin keskeisiä aiheita päivitetään myös näille sivuille sitä mukaa kun luennot etenevät.
  3. Millainen näyttökoe on? Näyttökoe on vaihtoehto perinteiselle tentille, eräänlainen suullinen tentti. Etukäteen sovittuna aikana tenttijä istutetaan tietokoneen ääreen, hänelle annetaan säätösuunnittelutehtävä, ja hänen tulee ratkaista se käyttäen hyväksi MATLABin säätösuunnittelun työkaluja. Työn suoritusta sen eri vaiheissa seurataan ja arvostellaan.
  4. How can I pass the course in English? We can prepare the exams in English, if you let us know in advance. Material similar to the lectures/exercises/lecture notes (which are in Finnish) can be found from the help-sections of the Matlab-program itself. In particular, see the "Getting Started" -sections for 'MATLAB', 'Simulink' and 'Control Systems Toolbox'. Many control system books contain Matlab-problems very similar to the ones considered in this course, see, e.g., the book by Dorf and Bishop. The course description is here. Here's a brief translation of the lecture titles: 1-2. Matlab basics (matrices, programming), 3. LTI-systems in Matlab, 4. Simulink, 5-6. Control design with root locus, 7-8 Control design in the frequency domain (Bode), 9. Differential equations, optimization, identification.

Kurssista saatua opiskelijapalautetta on koostettu vuosilta 2005, 2006, 2007, 2008 ja 2009.


() E.I. 17. elokuuta 2009