Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου και Εφαρμογές στη Βιοϊατρική

Εισαγωγή στα ΣΑΕ, ιστορική αναδρομή, γραμμικά συστήματα και αρχές συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, μαθηματικά μοντέλα φυσικών συστημάτων, μετασχηματισμός Laplace και συναρτήσεις μεταφοράς, εξισώσεις κατάστασης, συναρτησιακό δομικό διάγραμμα, ιδιότητες συστημάτων ελέγχου με ανάδραση, ανάλυση μεταβατικής απόκρισης, ανάλυση σφαλμάτων, μορφή και δράση βασικών κατευθυντών συστημάτων ελέγχου (P, PD, PI, PID, κ.α.), τόπος των ριζών, απόκριση συχνότητας, ανάλυση Bode, σχεδιασμός βασικών κατευθυντών συστημάτων ελέγχου βάσει προδιαγραφών, τεχνολογική υλοποίηση, εφαρμογές. Έμφαση στις μεθόδους σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου.

Στόχος του μαθήματος είναι να παρουσιάσει στους φοιτητές τις βασικές αρχές που διέπουν την ανάλυση και σχεδίαση των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου (ΣΑΕ) στα πεδία χρόνου και συχνότητας. Τα ΣΑΕ αποτελούν μία από τις σημαντικότερες τεχνολογικές και ερευνητικές περιοχές και συνδέονται με την ανάπτυξη κάθε μορφής σύγχρονης τεχνολογίας, όπως για παράδειγμα η Βιοϊατρική και η Ρομποτική.  Το μάθημα εστιάζεται στην παρουσίαση των κλασσικών μεθόδων ελέγχου σε γραμμικά συστήματα, χρονικά μη μεταβαλλόμενα, με αρκετά παραδείγματα ανάλυσης. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν να:

−  Να καταστρώνουν μαθηματικά μοντέλα κατάλληλα για ανάλυση και σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου (συναρτήσεις μεταφοράς, διαφορικές εξισώσεις και εξισώσεις κατάστασης)

− Να χρησιμοποιούν κατάλληλα μαθηματικά εργαλεία ανάλυσης της ευστάθειας και της δυναμικής απόκρισης ενός συστήματος (θεωρήματα τελικής/αρχικής τιμής, κριτήριο Routh-Hurwitz, ανάλυση σφαλμάτων, γεωμετρικό τόπο ριζών, κ.α.)

– Να σχεδιάζουν συστήματα ελέγχου ανάδρασης για την επίτευξη επιθυμητής δυναμικής συμπεριφοράς  βάσει προδιαγραφών, όπως επί τοις εκατό σφάλμα στη μόνιμη κατάσταση, επί τοις εκατό  απόρριψη διαταραχών,  πλάτος υπερύψωσης, χρόνος αποκατάστασης, κ.α.

– Να προγραμματίζουν και να προσομοιώνουν συστήματα αυτομάτου ελέγχου στο MATLAB και το SIMULINK

− Να εφαρμόζουν τις βασικές αρχές ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων ελέγχου στον τομέα της βιοϊατρικής και της ρομποτικής.

• Βιβλίο [102070437]: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ, FARID GOLNARAGHI, BENJAMIN C. KUO (μεταφρασμένο)
• Βιβλίο [112693275]: Σύγχρονα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 14η Έκδοση, Dorf Richard C., Bishop Robert H. (μεταφρασμένο)
• Βιβλίο [50662327]: Εφαρμοσμένος Έλεγχος: Αρχές, Ανάλυση και Ανάπτυξη με Matlab, Simulink και LabVIEW, Φούρλας Γεώργιος 
• Βιβλίο [12346979]: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ, Ogata K. (μεταφρασμένο)
• Βιβλίο [22688051]: Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου, Shahian B., Savant J.C. JR., Hostetter G.H., Steafani T.R. (μεταφρασμένο)

1. Γραπτή τελική εξέταση (65%)
2. Ασκήσεις (20%)
3. Εργασία σχεδιασμού και προσομοίωσης ολοκληρωμένου συστήματος αυτομάτου ελέγχου στο MATLAB/Simulink (15%)
4.