۲۹ امرداد ۱۳۹۷

سیستم های کنترل خطی

دانشکده ریاضیات و علوم کامپیوتر/ گروه مهندسی برق وکامپیوتر دانشکده / گروه
کارشناسی مهندسی برق رشته تحصیلی

سیستمهای کنترل خطی  Linear Control Systems                

(463311)

عنوان و کد درس
3 (اصلی) تعداد واحد و نوع
سیگنالها و سیستمها- مدارهای الکتریکی 2 پیش نیاز درس
نیمسال اول تحصیلی 96-97 ترم تحصیلی
BBJG8-CZCQD رمز  schoology درس

نام استاد: دکتر حسین زینل

شماره اتاق: دفتر برنامه ریزی، ساختمان شهید موافق

شماره تماس: 0283-3894407

آدرس ایمیل: hzeynal@gmail.com    و  hzeynal@bzte.ac.ir

دریافت نسخه الکترونیکی طرح درس

 

خلاصه درس:

 در این درس دانشجویان با روش های تحلیل و طراحی سیستم های کنترل خطی تک متغیره در حوزه زمان و فرکانس آشنا خواهند شد. در ضمن، این درس بر اساس استاندارد مساله-محور PBL در قالب سیستم مدیریت آموزشی پیامد-محورOBE  ارائه می گردد.در ضمن، این درس بر اساس استاندارد مساله-محور PBL در قالب سیستم مدیریت آموزشی پیامد-محورOBE  ارائه می گردد.

 

اهداف یادگیری درس:

 :LO1  بکاربردن تبدیل لاپلاس و فضای حالت در مدلسازی سیستمهای دینامیکی  ( تابع تبدیل، نمودار بلوکی،گراف گذر سیگنال)

:LO2      تحلیل پاسخ زمانی سیستمهای  LTI ( پاسخ پله، شیب، ضربه،ترانزینت، مدار مرتبه 1 و 2، خطای حالت ماندگار)

   :LO3  تحلیل پایداری سیستمهای LTI ( روش روث وهرویتز، مکان هندسی ریشه ها)

:LO4 طراحی کردن جبران ساز به کمک مکان هندسی ریشه ها

:LO5            تحلیل کردن سیستمهای کنترلی در حوزه فرکانس  با استفاده از تکنیک های نمودار بود و نایکویست  

LO6           : طراحی کردن کنترلربه کمکMATLAB  و بسته نرم افزاری SIMULINK برای شبیه سازی و تحلیل سیستمهای کنترل خطی

 

ماتریس همپوشانی اهداف یادگیری و حیطه یادگیری(LO->H3)

اهداف یادگیری درس

درکی ، شناختی

(Cognitive)

طراحانه و خلاقانه

(Psychomotor)

مدیریتی و عاطفی

(Affective)

LO1 1    
LO2 2    
LO3 2 2  
LO4 3    
LO5 3    
LO6 3 3 2
توضیح:  1=کم   2= نسیتا"   3= خیلی

 

روش تدریس و یادگیری درس:

مطالب این درس بصورت زیر ارائه می گردد:

 -ترکیب استفاده از اسلایدهای درس و تخته-ماژیک

-استفاده از پایگاه مدیریت یادگیری  Schoology

-حل تمرین و homework

- نرم افزار  MATLAB و بسته  SIMULINK

 

برنامه هفتگی برگزاری کلاس:

دوشنبه ها:8-10 و  13-15 (هفته فرد)، اتاق 205 ،  ساختمان شهید شهریاری

ساعت مشاوره هفتگی و محل:  دو شنبه ها 10-12 در دفتر برنامه ریزی، ساختمان شهید موافق

برنامه هفتگی :

تعداد ساعات تدریس موضوع جلسه هفته #

2

 

معرفی سیستم های کنترل:

-مدل سازی سیستم های نمونه

-معرفی ساختارهای مختلف کنترلی

1

1

4

 

2

نمایش سیستم های خطی:

-تابع تبدیل

-نمودار بلوکی

-گراف جریان سیگنال

2

 

3

4

 

 

2

پاسخ زمانی سیستم های خطی:

-پاسخ ضربه

-پاسخ پله

-پاسخ شیب

-تحلیل پاسخ حالت گذرای سیستم

-مشخصه های پاسخ زمانی مدارهای مرتبه اول و دوم

-خطاهای حالت ماندگار

4

4

4

5

5

5

4

2

تحلیل پایداری:

-تعریف پایداری

-معادله مشخصه

-قطب ها و شرایط پایداری

-بررسی پایداری به روش روث و هرویتز

6

6

6

7

4

 

2

روش مکان هندسی ریشه ها:

-نمودارهای مکان ریشه

-قوانین رسم نمودار مکان ریشه

-تحلیل مکان ریشه ای سیستم های کنترل

8

8

9

4

 

 

2

طراحی به کمک مکان هندسی ریشه ها

-طراحی جبران سازهای بهره تناسبی

-پیش فاز

-پس فاز

-طراحی جبران ساز PID

10

10

10

11

4

 

 

2

 

4

روش های پاسخ فرکانسی:

-نمودار بود

-تعریف سیستم مینیمم فاز و غیر مینیمم فاز

-نمودار نایکویست

-محک پایداری نایکویست

-مشخصه های پایداری

-قطب ها و صفرها بر روی محور موهومی

-نمودار نیکولز

12

12

13

13

14

14

14

2

4

طراحی فرکانسی:

-طراحی کنترل کننده بر مبنای نمودار نایکویست

-طراحی کنترل کننده های  P,PI, PID

-آشنائی با بسته نرم افزاری Simulink

15

15

16

 

سیستم ارزشیابی درس:

هفته برگزاری وزن المان ارزشیابی (%) متد ارزشیابی
هفته# 1-15 5% کوئیزهای شفاهی (تمام فصل ها با /بدون اعلام قبلی)
هفته# 10( 22 آبان 96 ساعت 14-15 اتاق 205) 10% امتحان میان ترم(تا پایان فصل 4: مکان هندسی ریشه ها)

هفته#8 شروع

هفته# 13 تحویل و ارائه

25% پروژه گروهی(طراحی کردن کنترلربه کمکMATLAB  و بسته نرم افزاری SIMULINK)
هفته# 17- 19 60%

امتحان پایان ترم(تمام سرفصل ها)

 

ماتریس همپوشانی ارزشیابی و اهداف یادگیری درس:

LO6 LO5 LO4 LO3 LO2 LO1 متد ارزشیابی
* * * * * * کوئیز شفاهی
      * * * امتحان میان ترم
* * * *     پروژه گروهی
* * * * * * امتحان پایان ترم

 

مراجع و منابع اصلی:

1- K. Ogata, Modern Control Engineering, 5th ed. Prentice-Hall, 2009

2- F. Golnaraghi and B. C. Kuo, Automatic Control Systems, 9th ed. Wiley, 2009

3-G. F. Franklin, D. Powell and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, 6th ed., Prentice-Hall, 2009.

مراجع و منابع فرعی:

1-R. C. Dorf an R. H. Bishop, Modern Control Systems, 12th Ed., Prentice-Hall, 2010.

2- I. Dazzo and C. H. Houpis, Linear Control System Analysis and Design with MATLAB, 5th ed., Marcel Dekker, 2003.

 

محدودیت ها و شرایط تکالیف تحویلی و ضوابط اعطاء وقت اضافه:

  1. تکالیف تحویلی و گزارش ها باید دارای قالب استاندارد ( سه صفحه Cover Pages ابتدای هر گزارش که از وب سایت دانشگاه قابل دانلود می باشد)بهمراه  تاریخ قید شده و امضاء تمام اعضای گروه باشد.
  2. دانشجویان می بایست تکالیف و گزارش ها را در زمان مقرر بصورت فایل نرم softcopy  در پایگاه Schoology درس بفرستد و گزارش پرنیت شده hardcopy را مستقیما" به استاد درس تحویل دهد.
  3. هرگونه دیرکرد در تحویل گزارش و یا پروژه چه softcopy  ویا  hardcopy مشمول خسارت خواهد شد و به ازای هر روز دیرکرد 10% از نمره احتسابی شما برای آن المان ارزشیابی کسر خواهد شد.

قوانین برخورد با تقلب و سرقت علمی :

1-درصورت مشاهده هر یک از مصادیق تقلب در آیتم های ارزشیابی، نمره شما صفر منظور گردیده و از شرکت شما در امتحان پایان ترم ممانعت خواهد شد.
2-سرقت علمی باعث مخدوش شدن چهره علمی و نابودی حیثیت دانشگاه  می شود و خسارتی جبران ناپذیر را برای جامعه علمی کشور در پی خواهد داشت. لذا مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی بوئین زهرا با هر گونه مصادیق سرقت علمی  ( در سایت دانشگاه اعلام شده است)  به شدت برخورد خواهد کرد. در صورت کشف چنین جرایمی نمره دانشجو در هر مرحله از تحصیل  به صفر تغییر یافته و پرونده آموزشی دانشجو معلق و جهت اتخاذ تصمیماتی شدیدتر به شورای انضباطی دانشگاه ارجاع می گردد.