0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Kvaliteten på emnet er god. Emnet er avansert og bygger på IE203612 Reguleringsteknikk. Det dekker et utvalg av relevante tema innenfor moderne reguleringsteknikk. Emnet fokuserer mye på anvendelse av teori gjennom simuleringsverktøy (Matlab/Simulink), visualisering og presentasjon av resultater i labrapporter, og bruk av teknisk laboratorieutstyr for reguleringsoppgaver (servostyring, invers pendel, dobbel invers pendel, magnetisk levitasjon). Videre benyttes onlineverktøyet Matlab Grader for øvingsoppgaver som kan autorettes i sanntid og gi studentene tilbakemelding. Dette er et populært verktøy for læring blant studentene. Emnet benytter også spennende online ressurser, bl.a. Numbas (til midtsemesterprøve) og Quanser sin app: Experience Control. Pga. pandemien ble undervisningen gjennomført vha. Zoom, som fungerte utmerket. Fra referansegruppens rapport, om kvalitet:<ol><li>Vi likte at vi fikk god trening i å bruke Matlab som del av faget. Dette er et viktig program å kunne i vårt felt, og vi har ikke opplevd noen andre fag i studieprogrammet med like stort fokus på dette.</li><li>Vi likte ikke måten QUBE-delen var oppbygd. Det ble for mye av å bare følge en oppskrift, og læringsutbyttet var for det meste øvelse i problemløsing og å finne elementer i Simulink (som selvsagt er nyttig, men sannsynligvis ikke hovedmålet med QUBEn).</li><li>Covid-19 situasjonen påvirket selvsagt semesteret, og nettundervisning er noe som virker positivt for noen og negativt for andre. Til tross for dette opplevde vi nettundervisningen som generelt positiv.</li></ol> Punkt 1: Dette oppfattes som et generelt standpunkt i klassen. Punkt 2: Studentene varierer litt i synspunkter på hva som er verdifullt for dem ifbm. læring på lab. Utstyret fra Quanser, deriblant Qube-Servo, er bra, og det medfølger gode labeksperimenter ("hefter") som studentene gjennomfører. Studentene oppfordres til å gå utenfor de standardiserte oppgavene beskrevet i heftene og eksperimentere mer om de har lyst. Det er også stort fokus på å knytte det eksperimentelle til fagets teori, bl.a. gjennom labrapporter og refleksjonsnotat. Noen studenter setter pris på at heftene med labøvinger er enkle å gjennomføre steg for steg, mens andre studenter savner mer åpne oppgaver og mer bygging og utforsking. Av denne grunn er det lagt inn et mer åpent prosjektarbeid i slutten av semesteret, som referansegruppen henviser til. Det er meget mulig man kunne hatt mer av slike labøvinger også tidligere i semesteret, men det er en balansegang, da mer åpne øvinger også kan lede til større problemer med gjennomføring i en variert studentmasse. Punkt 3: Studentene var flinke til å være aktive i timene ved Zoom-undervisning og virket fornøyde med opplegget. Digital undervisning vha. Zoom åpner også for noen ekstra muligheter som er vanskeligere å få til i klasserom, bl.a. opptak og lærers bruk av flere enheter samtidig i samme sesjon (lærer kan programmere live på pc og bruke nettbrett til lysark og til å skrive/illustrere på). Særlig tegning/utregning osv. på nettbrett er uovertruffent sammenliknet med tavle, da man kan trekke inn screenshots, bruke mange farger, lett tegne standardfigurer og illustrasjoner (perfekt sirkel, perfekte linjer, osv.), viske ut eller angre skriblerier, osv.

Tilsiktede læringsmål, læringsaktiviteter og pensum er oppdatert og relevant, og ble ytterligere oppdatert dette semesteret ved at to stipendiater har samme høst utviklet to nye moduler som vil innlemmes i emnet i framtiden:<ol><li>Optimal tilstandsestimering og diskret Kalman filter</li><li>Systemidentifikasjon</li></ol>Deler av den første modulen ble testet ut på studentene dette semesteret, og ble godt mottatt. Overordnede læringsmål blir tydelig kommunisert ved oppstart, samt at underordnede læringsmål relatert til tema blir presentert i forkant av hver uke/modul. Emnet passer godt inn i emneveggen til studiet. Et problem er imidlertid at studentene mangler noe grunnlag fra IE203612 Reguleringsteknikk. Etter mitt syn er hovedproblemet at IE203612 Reguleringsteknikk har et for stort pensum og forsøker dekke for mye, med det resultat at studentene lærer lite om hvert tema. Noen tema burde tas ut av Reguleringsteknikk og utsettes til Kybernetikk. Da kun mer tid benyttes til å drille basale kunnskaper og ferdigheter i Reguleringsteknikk. Videre har studentene meget begrensede ferdigheter i bruk av verktøy som Matlab og Simulink når de begynner i Kybernetikk. Også dette mener jeg burde vært introdusert i mye større grad i Reguleringsteknikk. Av denne grunn må starten av semesteret (de første 2-3 uker) benyttes til et solid "oppfriskningskurs" for å sikre at studentene har tilstrekkelig grunnlag til å få nytte av resten av Kybernetikkemnet. Dette kan medføre noe stor arbeidsmengde i begynnelsen av semesteret. Samtidig er det slik at studentene tenderer mot å gjøre langt mer enn minstekravet for å bestå arbeidskrav. Dette har jeg understreket i kommunikasjon med studentene, og innebærer at det er fullt mulig å gjøre mindre arbeid for de som ønsker det. Fra referansegruppens rapport, om læringsutbytte:<ol><li>I stedet for QUBE-delen ville vi gjerne sett et opplegg hvor vi selv skulle funnet ut riktig konfigurasjon av elementer for å få det til å virke. Kanskje kunne prosjektene fra den siste lab-oppgaven implementeres i sammenheng med dette.</li><li>Det hadde ikke vært å forakte om en stud.ass. eller annen læringsassistent var til stede under labben, men siden dette er et tredjeårsemne forstår vi at dette sannsynligvis ikke er mulig å oppdrive.</li></ol> Punkt 1 er besvart ovenfor i feltet om kvalitet. Punkt 2 vil antakelig bli bedre i tiden framover, da flere stipendiater nå er tilgjengelige og kan benytte noe av sin arbeidsplikt til bidrag på lab i emnet. Som emneansvarlig har jeg ikke hatt kapasitet til større bidrag med fysisk tilstedeværelse på lab. I tillegg gjorde pandemien det vanskelig/umulig å benytte lab i vanlig forstand. Studentene fikk derfor låne labutstyr og bruke det 24/7 hele semesteret, som er ganske unikt for å kunne lære seg det man trenger.

Læringsaktivitetene er meget fokuserte på anvendelse av teori og constructive alignment. Det benyttes moderne metoder og digitale verktøy (se under Kvalitet, første rubrikk ovenfor). Studentenes egeninnsats var meget god. Studentene virket motiverte. De var relativt aktive i timene, og undervisningen har dialogpreg i store deler. Læringsmiljøet framstår som godt.

Vurderingsformen er 5-timer digital eksamen i Inspera med alle hjelpemidler tillatt (bortsett fra samarbeid): Studentene kan derfor bruke egen pc, programvare, ressurser i emnet og egenutviklede ressurser osv, mao. slik som arbeid vil utføres i arbeidslivet. Dette gir en realistisk setting og knytter vurderingsformen nært til ønsket læringsutbytte. I tillegg har studentene en rekke obligatoriske innleveringer samt midtsemesterprøver. Arbeidskravene er nøye tilpasset emnets tema, tilsiktede læringsmål, og progresjon underveis.

NTNU:TIA:REST

Institutt for IKT og realfag

Department of ICT and Natural Sciences

Spesifiserte trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Engelsk

Norsk

Anbefalte forkunnskaper

Emnet bygger på IR102412 Fysikk og kjemi for IKT, IE203312 Måleteknikk med statistikk og IE203612 Reguleringsteknikk. IE203612 Reguleringsteknikk eller tilsvarende (reguleringsteknikk i frekvensplanet).

Mer om vurdering

* 5 timers individuell digital eksamen med bruk av Matlab/Simulink og egen pc. Besvarelsen leveres i Inspera.

* 3 timers individuell, obligatorisk digital midtsemesterprøve med bruk av Matlab/Simulink og egen pc må bestås (obligatorisk arbeidskrav).

* Et antall obligatoriske lab-mapper må bestås i løpet av semesteret.

Tillatte hjelpemidler er egen pc. Trykte og håndskrevne hjelpemidler, f.eks. lærebøker, er ikke tillatt.

Kontinuasjonseksamen er muntlig.

Faglig innhold

Lineær systemteori og klassisk reguleringsteknikk.
Modellering, analyse og regulering i tilstandsrommet.
Kvadratiskoptimal regulering og -estimering (kontinuerlig Kalmanfilter).
Andre tema vil bli gjennomgått, f.eks. analyse og regulering av digitale systemer, tidsdiskret Kalman filter, modellprediktiv regulering (MPC), eller genetiske algoritmer for optimering av parametre.

Kursmateriell

Nise, N.S.: Control Systems Engineering, 7th Edition Global Edition, Wiley (2015)

Tewari, A.: Modern Control Design with Matlab and Simulink, Wiley (2002)

Læringsformer og aktiviteter

Pedagogiske metoder:

Emnet benytter seg av følgende pedagogiske opplegg:

* Workshops bestående av forelesninger, individuelle- og gruppebasert oppgaveløsing, praktiske demonstrasjoner, case-studier, presentasjoner og diskusjon, med fokus på simulering, praktisk anvendelse, og undersøkende og konstruerende læring.

* Obligatorisk lab hver 14. dag med øvingsoppgaver som samles i mappe til levering.

* Obligatorisk midtsemesterprøve.

Lab og midtsemesterprøve må bestås for rett til å ta eksamen. Dette motiverer studenten til jevn studieprogresjon og målrettet arbeid fra første dag. Tilbakemeldingene fra lab og midtsemesterprøve gir mulighet til å justere kursen underveis både for lærer og student.

Obligatoriske arbeidskrav:

* Lab-mapper må bestås
* Midtsemesterprøve må bestås.

Emnet har kursmateriell på engelsk. Undervisningen gjennomføres på norsk dersom det ikke er utenlandske studenter i klassen.

Læringsutbytte

Læringsutbytte - Kunnskap:

* forklare styrker og svakheter ved å bruke lineariserte modeller.

* beskrive og sammenlikne klassisk og moderne reguleringsteknikk.

Læringsutbytte - Ferdigheter:

* analysere stabilitet og ytelse til lineære, tidsinvariante, kontinuerlige og digitale systemer.

* vurdere styrbarhet og observerbarhet og konstruere tilstandsregulatorer og tilstandsestimatorer basert på polplassering eller kvadratisk optimalisering for kontinuerlige og digitale systemer.

* bruke avanserte metoder for optimal og robust regulering, for eksempel modellprediktiv regulering (MPC), eller andre metoder.

Læringsutbytte - Kompetanse:

* anvende datamaskiner og programverktøy (Matlab/Simulink) for simulering (modellering, analyse, regulering) og visualisering av systemers dynamikk.

* skriftlig og muntlig presentere problemstillinger, løsningsmetoder, og resultater på en profesjonell og tilnærmet vitenskapelig måte.

Obligatorisk arbeidskrav

Midtsemesterprøve

Kybernetikk

Ingeniør

Bachelor i ingeniørfag - Automatiseringsteknikk

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(7951)/FieldValuesAsText

Kvaliteten på emnet er god. Emnet er avansert og bygger på IE203612 Reguleringsteknikk dekker et utvalg av relevante tema innenfor moderne reguleringsteknikk. Nytt av året var en bolk om diskret kalmanfilter, samt bruk av en metode fra kunstig intelligens, genetisk algoritme, for optimering av reguleringssystem (PID-regulator). Emnet fokuserer mye på anvendelse av teori gjennom simuleringsverktøy (Matlab/Simulink), visualisering og presentasjon av resultater i labrapporter, og bruk av teknisk laboratorieutstyr for reguleringsoppgaver (servostyring, invers pendel, dobbel invers pendel, magnetisk levitasjon). Videre benyttes onlineverktøyet Matlab Grader for øvingsoppgaver som kan autorettes i sanntid og gi studentene tilbakemelding. Dette er et populært verktøy for læring blant studentene. Nytt av året er også at emnet tok i bruk andre online ressurser, bl.a. Numbas og Quanser sin app Experience Control. Fra referansegruppens rapport, om kvalitet:<ul><li>Most learning exercises were valuable, but not all of them. In particular, some exercises from Tewari, Quanser labs and the active suspension app example were not very good.</li><li>Inconsistent workload throughout the semester. Perhaps a bit too heavy early on?</li></ul> Punkt 1: Studentene varierer litt i synspunkter på hva som er verdifullt for dem. Læreboken i Tewari forutsetter en del basiskunnskap som til dels mangler hos studentene (se Læringsutbytte nedenfor). Utstyret fra Quanser er bra, men det har vært vansker på labben fordi nødvendige lisenser og oppsett ikke var på plass ved starten av semesteret. Beklageligvis er erfaringen at det alltid er problemer i begynnelsen av semesteret (siste tre år). Appen om "suspension" er Quansers Experience Control app, som ble benyttet i en marginal del av emnet. Appen hadde noen småfeil, som studentene oppdaget. Dette var bra for læringen, da studentene måtte tilegne seg kunnskap for å forstå problemet, og hva som var galt. Punkt 2: Variabel arbeidsmengde drøftes litt i punktet under.

Tilsiktede læringsmål, læringsaktiviteter og pensum er oppdatert og relevant, og ble ytterligere oppdatert dette semesteret med både diskret kalmanfilter, som er meget nyttig å lære om, samt en mer utradisjonell metode for PID-regulering, nemlig å benytte en intelligent algoritme (genetisk algoritme) som alternativ til tuning av PID-parametre. Overordnede læringsmål blir tydelig kommunisert ved oppstart, samt at underordnede læringsmål relatert til tema blir presentert i forkant av hver uke/modul. Emnet passer godt inn i emneveggen til studiet. Et problem er imidlertid at studentene mangler noe grunnlag fra IE203612 Reguleringsteknikk. Etter mitt syn er hovedproblemet at IE2036 Reguleringsteknikk har et for stort pensum og forsøker dekke for mye, med det resultat at studentene lærer lite om hvert tema. Noen tema burde tas ut av Reguleringsteknikk og utsettes til Kybernetikk. Da kun mer tid benyttes til å drille basale kunnskaper og ferdigheter. Videre har studentene meget begrensede ferdigheter i bruk av verktøy som Matlab og Simulink når det begynner i Kybernetikk. Også dette mener jeg burde vært introdusert i mye større grad i Reguleringsteknikk. Av denne grunn må starten av semesteret (de første 2-3 uker) benyttes til et solid "oppfriskningskurs" for å sikre at studentene har tilstrekkelig grunnlag til å få nytte av resten av Kybernetikkemnet. Dette kan medføre noe stor arbeidsmengde i begynnelsen av semesteret. Samtidig er det slik at studentene tenderer mot å gjøre langt mer enn minstekravet for å bestå arbeidskrav. Dette har jeg understreket i kommunikasjon med studentene, og innebærer at det er fullt mulig å gjøre mindre arbeid for de som ønsker det. Fra studentene, om læringsutbytte:<ul><li>Having access to all obligatory exercises early on could make it possible for students to adjust the workload according to their own needs.</li><li>Physical Quanser labs currently consist of following a list. Should be reworked so that students could learn more from them, or perhaps replaced with another type of exercise.</li></ul> Punkt 1: Studentene har i stor grad hatt dette, bl.a. gjennom kompendium fra tidligere semestre. Imidlertid ble semesteret i stor grad endret i år, ved at to nye tema ble innført, og den siste tredelen av emnet var derfor nytt. Punkt 2: Det er riktig at gjennomføringen av eksperimenter er detaljert beskrevet i labmanualer. Imidlertid legger emnet stor vekt på tolkning og drøfting av resultater, og demonstrasjon av forståelse, gjennom labrapporter. Det er altså ikke å gjennomføre trinn-for-trinn-instruksjonene som er det sentrale. Dette har vært forsøkt kommuniserte til studentene mange ganger. Videre ble det gitt nye laboppgaver på slutten av semestret. Dette utstyret er imidlertid av slik art at det må gå på omgang, og vi er derfor avhengig av å benytte "hovedutstyret" (Quanser Qube-Servo) til brorparten av semesteret, fordi der har vi utstyr til mange (12 grupper i parallel). På sikt kan det være mulig å utvide labøvingene fra standardoppsett til mer avanserte oppgaver, men dette har det ikke vært kapasitet til å utvikle ennå.

Læringsaktivitetene er meget fokuserte på anvendelse av teori og constructive alignment. Det benyttes moderne metoder og digitale verktøy (se under Kvalitet, første rubrikk ovenfor). Studentenes egeninnsats er meget god. Studentene virker motiverte. De er relativt aktive i timene, og undervisningen har dialogpreg i store deler. Læringsmiljøet framstår som godt.

Vurderingsformen er 5-timer digital eksamen i Inspera med alle hjelpemidler tillatt (bortsett fra samarbeid): Studentene kan derfor bruke egen pc, programvare, ressurser i emnet og egenutviklede ressurser osv, mao. slik som arbeid vil utføres i arbeidslivet. Dette gir en realistisk setting og knytter vurderingsformen nært til ønsket læringsutbytte.

Hjelpemidler iht. emnebeskrivelse

* 5 timers individuell digital eksamen med bruk av Matlab/Simulink og egen pc. Besvarelsen leveres i Inspera.

* 3 timers individuell, obligatorisk digital midtsemesterprøve med bruk av Matlab/Simulink og egen pc. Besvarelsen leveres i Inspera og må bestås (obligatorisk arbeidskrav).

* Et antall obligatoriske lab-mapper må bestås i løpet av semesteret.

Tillatte hjelpemidler er egen pc. Trykte og håndskrevne hjelpemidler, f.eks. lærebøker, er ikke tillatt.


Følgende hovedtema vil bli gjennomgått:
 
Lineær systemteori og klassisk reguleringsteknikk.
 
Modellering, analyse og regulering i tilstandsrommet.
 
Kvadratiskoptimal regulering og -estimering (kontinuerlig Kalmanfilter).
 
Analyse og regulering av digitale systemer.
 
 
Andre tema kan bli gjennomgått, f.eks. tidsdiskret Kalman filter, modellprediktiv regulering (MPC) eller genetiske algoritmer for  optimering av parametre.


Pedagogiske metoder:

Emnet benytter seg av følgende pedagogiske opplegg:

* Workshops bestående av forelesninger, individuelle- og gruppebasert oppgaveløsing, praktiske demonstrasjoner, case-studier, presentasjoner og diskusjon, med fokus på simulering, praktisk anvendelse, og undersøkende og konstruerende læring.

* Obligatorisk lab hver 14. dag med øvingsoppgaver som samles i mappe til levering.

* Obligatorisk midtsemesterprøve.

Lab og midtsemesterprøve må bestås for rett til å ta eksamen. Dette motiverer studenten til jevn studieprogresjon og målrettet arbeid fra første dag. Tilbakemeldingene fra lab og midtsemesterprøve gir mulighet til å justere kursen underveis både for lærer og student.

Obligatoriske arbeidskrav:

* Lab-mapper må bestås
* Midtsemesterprøve må bestås.

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(6416)/FieldValuesAsText

Kybernetikk - IE303412