0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Faget blir lagt ned høsten 2020 og mange av punktene i handlingsplan og andre forbedringer blir implementert i nye fag som skal kjøres for første gang høsten 2021. Emneansvarlig/faglærers vurdering av kvaliteten i emnet:Emnet er obligatorisk for studenter på spesialiseringen Automatiseringsteknikk, der hvert kull har en størrelse på 36 studenter. I år var totalt 39 studenter oppmeldt i emnet. Emnet er delt inn i 4 moduler, der hver av faglærerne har hatt ansvaret for 2 moduler hver. Cevdet Islek har undervist Motordrifter og Instrumentering, mens Irja Gravdahl har undervist Multivariable systemer og Robotteteknikk.  Multivariable systemer og motordrifter delen blir lagt ned helt og skal ikke undervises mer, mens instrumentering og robotteknikk delen vil fortsette som egne fag med 7,5 sp hver i høsten 2021.

Emnets læringsmål:Kunnskap: Kandidaten kan forklare- de vanligste begreper og definisjoner benyttet i målesystemer.- oppbyggingen og egenskapene til typiske målesystemer.- de vanligste prinsipper for statistisk analyse av måledata.- de vanligste prinsipper for signalomforming i målesystemer.- de vanligste prinsipper for støybegrensing og jording.- de vanligste prinsipper for måling av trykk, nivå, strømning, og temperatur.- fordeler, ulemper og begrensninger for de ulike måleprinsippene.- oppbygging og virkemåte for kraftelektroniske halvledere.- oppbygging og virkemåte for ulike kraftelektroniske omformere.- oppbygging og virkemåte for likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.- hensikten med de spesifikke løsningene som benyttes i multivariable reguleringssystemer.- hvilke utfordringer som er knyttet til regulering av multivariable systemer.- hvordan stasjonær- og dynamisk analyse kan bidra til utformingen av tilbakekoplingssløyfer.- de ulike reguleringsstrategiene som kan benyttes for styring av multivariable systemer.- hensikten med tilstandsestimering og systemidentifikasjon for utforming av reguleringssystemer.- oppbygging og hensikt med bruk av industriroboter.- begrepene kinematikk og dynamikk i sammenheng med roboter.- hensikten med og den overordnede funksjonaliteten til ROS (Robot Operating System).- rollen baneplanlegging har i robotoperasjoner.- virkemåte og bruksområde for robotsyn. Ferdigheter: Kandidatene kan- modellere og kalibrere måleomformere.- analysere måledata med statistiske metoder.- designe og analysere elektroniske kretser for signalomforming.- vurdere hvilke måleprinsipper er aktuelle for en gitt situasjon for trykk-, nivå-, strømnings-, og temperaturmåling.- analysere ulike kraftelektroniske omformere med ulike typer last.- analysere likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.- analysere kombinasjoner av omformere og elektriske maskiner- modellere multivariable systemer, og utlede systemligninger både i tilstandsrommet og som overføringsmatriser.- analysere multivariable systemer med stasjonære og dynamiske metoder, og benytte resultatene til å utforme tilbakekoplingssløyfer og regulatoroppsett- dimensjonere multivariable reguleringssystemer både med PID-sløyfer og med full tilstandstilbakekopling.- benytte grunnleggende estimatormetoder for å implementere reguleringsstrategier med utgangspunkt i komplett tilstandsinformasjon.- identifisere enkle prosessmodeller ved hjelp av sprang-, impuls- og frekvensrespons.- utvikle enkle resonnementer om sammenheng mellom teoretiske resultater og praktisk anvendelse.- skissere utformingen av arbeidsstasjoner for industriroboter.- beregne posisjon, hastighet og akselerasjon for en generell robotmanipulator.- løse det inverse kinematikkproblemet for spesifikke robotmanipulatorer.- utlede dynamiske likninger for generelle robotmanipulatorer.- generere baner for robotmanipulatorer og implementere disse i programvare.- benytte robotsyn til å estimere posisjonen til objekter.- programmere enkle gripeoppgaver for robotmanipulatorer- programmere robotmanipulatorer i ROS (Robot Operating System) Generell kompetanse: Kandidaten har en kombinasjon av teoretisk forståelse og praktiske ferdigheter innenfor nevnte tema som skal sikre et fundament for løsing av praktiske problemer i en yrkessituasjon - og for videre utdanning i emnet.

Forelesninger:Hver av faglærerne hadde 6 timer undervisning hver uke, der de første 6 uker var dedikert til Instrumentering og Multivariable systemer og de resterende 6 ukene var viet til Motordrifter og Robotteknikk. Totalt hadde dermed studentene 12 timer undervisning i emnet per uke. Undervisningsformen varierte mellom tavleundervisning, PowerPoint, dokumentkamera, videosnut og simuleringer. Årets oppmøte i forelesning som tidligere år var dårlig i forhold til antall oppmeldte studenter, 36 studenter som tok emnet for første gang. Gjennomsnittlig var oppmøte på rundt 15 studenter. Læremateriell:Læremateriell i emnet har bestått av en rekke kompendier, utvalgte kapitler fra lærebøker, støttelitteratur og diverse notater. Det har ikke vært en dedikert pensumbok i emnet som helhet, og det virker umulig å finne en slik bok grunnet det store spennet i de 4 modulene som inngår i emnet. Derimot har det også manglet pensumbok i hvert enkelt emnedel, som har gjort pensum noe spredt. Dette har også være en tilbakemelding fra studentene om at det kan være vanskelig å få oversikt over pensum. Vi skal gjøre noe med det når nye fag skal undervises høsten 2021. Da blir det lettere å finne en dedikert bok når dette faget er splittet til flere nye fag med 7,5 sp hver. Øvingsopplegg:Totalt var det 16 øvinger i emnet, der 12 krevdes godkjent for å få tilgang til eksamen. Hver emnedel hadde 4 øvinger, men det var satt krav til at man måtte ha 3 godkjente øvinger fra hver emnedel. Alle studenter som var oppmeldt i faget fikk godkjent øvingsopplegg, inkludert studenter som hadde godkjent øvingsopplegg fra tidligere år. Referansegruppa syntes øvingsopplegget generelt fungerte godt i forhold til forelesning, og det var god overenstemmelse mellom forelesning og øving. Laboratorier:Emnedel Instrumentering, Motordrifter og Robotteknikk hadde henholdsvis 3, 1 og 1 obligatoriske lab-oppgaver. Labøvingen i instrumenteringen kunne ha vært bedre koblet mot faget, var tilbakemeldingen fra studentene. Angående labøvingen i robotteknikk, fant studentene laben noe forvirrende, da de hadde lite teoretisk bakgrunn. Studentene følte at de fikk lite utbytte av denne laben.  Assistenter:Emnet har i år hatt 3 studentassistenter, Stig Hope Eriksen, Kristoffer Jin og Mina Helena Rørvik Haver. De hadde ansvaret for veiledningstimer og godkjenning av øvinger i faget inkludert labøvinger. Samarbeidet fungerte godt. Det var en veldig stor avlastning for faglærere og kunne konsentrere seg fullt om undervisningsopplegget. Avdelingsingeniør Kristian Strøm hadde hovedansvar for labøvingene.

Faget ble høsten 2020 avsluttet med skriftlig hjemmeeksamen pga. pågående koronasituasjonen. Bokstavkarakterer ble benyttet i vurderingen. Studentene hadde alle hjelpemidler tillatt under hjemmeeksamen. Det ble lagt mer vekt på teorioppgaver, siden studentene hadde alle hjelpemidler tilgjengelige under hjemmeeksamen. Årets eksamen var tirsdag 02. desember 09:00-15:00, og bestod av en del knyttet til hver emnedel som telte 25% hver. Totalt leverte 37 studenter besvarelse av 39 studenter som hadde anledning til å gå opp til eksamen. 2 studenter valgte å trekke seg/ikke møtte opp under eksamen. Referansegruppen i faget har bestått av studentene Eirik Furuholt, Aron Strøm Werkland og Jonas Fillan. Det har totalt vært 3 møter i løpet av semesteret og et ytterligere møte i forkant av eksamen. Hovedkonklusjonen fra disse møtene er at faget har generelt fungert godt, men at det fortsatt har noe forbedringspotensial. Kommunikasjon mellom faglærere og referansegruppen har vært god, og flere tiltak har vært gjennomført som en følge av disse. Studentevauleringen fra i år er vedlagt, bare 10 studenter har svart på undersøkelsen. Referansegrupperapporten fra referansegruppen er også vedlagt.

NTNU:TIA:REST

Institutt for teknisk kybernetikk

Department of Engineering Cybernetics

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

Norsk

Anbefalte forkunnskaper

TALM1003 Matematikk 1, TALM1004 Matematikk 2, TALM1008 Fysikk/kjemi, TELE1002 Elektrisitetslære, TELE2001 Reguleringsteknikk, TELE2002 Elektronikk, TELE2008 Styresystemer og reguleringsteknikk.

Mer om vurdering

3 av 4 hjemmeøvinger i hver av de 4 modulene skal være godkjente (totalt 12 av 16). En case-øving i multivariable systemer-modulen skal være godkjent. 6 av 6 laboratorieøvinger skal være godkjente. Obligatorisk oppmøte.

Forkunnskapskrav

Faglig innhold

Instrumentering
Innføring i målesystemer: bakgrunn, historikk, SI-systemet, sporbarhet, standarder, begreper, definisjoner, egenskaper, oppbygging, matematisk modellering. Statistikk: middelverdi, standardavvik, usikkerhets- og regresjonsanalyse. Signalomforming i målesystemer: målebroer, forsterkerkretser, støy og jording, og smarte transmittere. Måleprinsipper for trykk-, nivå-, strømnings-, og temperaturmåling.

Motordrifter
Halvledere: oppbygging og virkemåte for kraftdiode, tyristor og krafttransistor. Enfase likerettere: diodelikeretter, halv- og helstyrt tyristorlikeretter. Choppere: nedtransformerende (step-down, buck), opptransformerende (step-up, boost) og fullbro omformere. Frekvensomformere: spenningsstyrt PWM, spenningsstyrt kvasifirkant, strømstyrt kvasifirkant. Likestrømsmaskiner: oppbygging og virkemåte. Asynkronmaskiner: oppbygging, virkemåte og frekvensomformerdrift.

Multivariable systemer
Innføring i regulering av multivariable systemer. Dimensjonering og utforming av tilbakekoplingssløyfer ved bruk av stasjonære analysemetoder som egenverdi-, singulærverdi- og RGA  analyse. Strategier for innstilling av regulatorer i multivariable systemer med fokus på enkelsløyferegulering, dekobling og tilstandstilbakekobling. Eksperimentell og matematisk modellering av fysiske multivariable prosesser. Stabilitetsteori og stabilitetsundersøkelser. Utforming av grunnleggende tilstandsestimatorer. Innføring i grunnleggende metoder for systemidentifikasjon.

Robotteknikk
Grunnleggende innføring i industriell robotikk med fokus på robotmanipulatorer. Definisjon av lokale koordinatrammer og rotasjonsmatriser. Denavit-Hartenberg-konvensjonen for beregning av direktekinematikk. Teknikker for beregning av arbeidsområde, singulariteter og inverskinematikk. Interpolering av punkt-til-punkt - bevegelser med polynomer og banefølging med leddregulering. Objektgjenkjenning og posisjonering med robotsyn. Bruk av ROS (Robot Operating System) for programmering og anvendelse av robotmanipulatorer.

Kursmateriell

Forelesningsnotater. Øvinger og laboratorieoppgaver med løsningsforslag. Lærebok oppgis ved studiestart.



Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, hjemmeøvinger, case-øving og laboratorieøvinger.

Læringsutbytte

Kunnskap: Kandidaten kan forklare
- de vanligste begreper og definisjoner benyttet i målesystemer.
- oppbyggingen og egenskapene til typiske målesystemer.
- de vanligste prinsipper for statistisk analyse av måledata.
- de vanligste prinsipper for signalomforming i målesystemer.
- de vanligste prinsipper for støybegrensing og jording.
- de vanligste prinsipper for måling av trykk, nivå, strømning, og temperatur.
- fordeler, ulemper og begrensninger for de ulike måleprinsippene.
- oppbygging og virkemåte for kraftelektroniske halvledere.
- oppbygging og virkemåte for ulike kraftelektroniske omformere.
- oppbygging og virkemåte for likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.
- hensikten med de spesifikke løsningene som benyttes i multivariable reguleringssystemer.
- hvilke utfordringer som er knyttet til regulering av multivariable systemer.
- hvordan stasjonær- og dynamisk analyse kan bidra til utformingen av tilbakekoplingssløyfer.
- de ulike reguleringsstrategiene som kan benyttes for styring av multivariable systemer.
- hensikten med tilstandsestimering og systemidentifikasjon for utforming av reguleringssystemer.
- oppbygging og hensikt med bruk av industriroboter.
- begrepet kinematikk i sammenheng med roboter.
- hensikten med og den overordnede funksjonaliteten til ROS (Robot Operating System).
- rollen baneplanlegging har i robotoperasjoner.
- virkemåte og bruksområde for robotsyn.

Ferdigheter: Kandidatene kan
- modellere og kalibrere måleomformere.
- analysere måledata med statistiske metoder.
- designe og analysere elektroniske kretser for signalomforming.
- vurdere hvilke måleprinsipper er aktuelle for en gitt situasjon for trykk-, nivå-, strømnings-, og temperaturmåling.
- analysere ulike kraftelektroniske omformere med ulike typer last.
- analysere likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.
- analysere kombinasjoner av omformere og elektriske maskiner
- modellere multivariable systemer, og utlede systemligninger både i tilstandsrommet og som overføringsmatriser.
- analysere multivariable systemer med stasjonære og dynamiske metoder, og benytte resultatene til å utforme tilbakekoplingssløyfer og regulatoroppsett
- dimensjonere multivariable reguleringssystemer både med PID-sløyfer og med full tilstandstilbakekopling.
- benytte grunnleggende estimatormetoder for å implementere reguleringsstrategier med utgangspunkt i komplett tilstandsinformasjon.
- identifisere enkle prosessmodeller ved hjelp av sprang-, impuls- og frekvensrespons.
- utvikle enkle resonnementer om sammenheng mellom teoretiske resultater og praktisk anvendelse.
- skissere utformingen av arbeidsstasjoner for industriroboter.
- beregne posisjon og hastighet for en generell robotmanipulator.
- løse det inverse kinematikkproblemet for spesifikke robotmanipulatorer.
- generere glatte bevegelser for robotmanipulatorer og implementere disse i programvare.
- benytte robotsyn til å estimere posisjonen til objekter.
- programmere enkle gripeoppgaver for robotmanipulatorer
- programmere robotmanipulatorer i ROS (Robot Operating System)

Generell kompetanse: Kandidaten har en kombinasjon av teoretisk forståelse og praktiske ferdigheter innenfor nevnte tema som skal sikre et fundament for løsing av praktiske problemer i en yrkessituasjon - og for videre utdanning i emnet.

Obligatorisk laboratoriearbeid

Obligatoriske øvinger

Obligatorisk case-øving

Industriell automatisering

Teknisk kybernetikk

Tekniske fag

Bachelor i ingeniørfag, elektro

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(9825)/FieldValuesAsText

Industriell automatisering - TELE3003