TMR4243 - Marine reguleringssystemer II

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Mappevurdering
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Arbeider 40/100
Skriftlig eksamen 60/100 4 timer A

Faglig innhold

Emnet vil gi innsikt og kunnskap til å analysere, utvikle, og teste avanserte marine reguleringssystemer. Det vil dekke matematisk modellbasert design av robuste ulineære regulator- og observeralgoritmer anvendelege for automatisk styring av skip, undervannsfarkoster, marine strukturer, maskineri- og propulsjonssystemer, og andre maritime system.

Emnet består av forelesninger på ulineær systemteori og ulineære regulator- og observerdesign relevante for marine applikasjoner, for eksempel:
1) Observer og estimeringsteori, observerbarhet, sensorfusjon, osv.
2) Adaptive regulatoralgoritmer for ulineære system (adaptiv backstepping og modell-referert adaptiv regulering) og persistent eksitasjon for parameter konvergens.
3) Robuste ulineære reguleringsmetoder (ulike backstepping metoder, ISS design, sliding-mode design, passivitetsbasert regulering, ulineær PID og integralregulering, m.m.)
4) Manøvreringsbaserte regulatoralgoritmer og banefølging for marine farkoster (baneparametrisering, banegenerering, gaidingsprinsipper, og relevante regulatoralgoritmer)

Emnet vil videre gjennomføre fleire praktiske laboratoriesamlinger basert på tilgjengelege laboppsett i Marine HIL Simulation Lab (HIL-Lab) og Marine Cybernetics Lab (MC-Lab) for eit flytande modellskip. Studentane vil jobbe med laboppgaver for å opparbeide ferdigheter med praktiske marine reguleringssystem. Laboratorieøvingene skal resultere i ein prosjektrapport som teller med i endeleg karakter.

Læringsutbytte

Ved avslutning av faget skal studenten vere i stand til å:
- Diskutere vilkår for at løysinger av tidsinvariante (autonome) og tidsvariante (ikkje-autonome) ordinære differensiallikninger skal eskistere, vere unike, og vere komplette.
- Klassifisere dei lokale, globale, uniforme, og asymptotiske stabilitetsegenskapane til ulineære system ved hjelp av Lyapunov og ulike innvariansteoremer.
- Relatere begrensa forstyrrelser til “input-to-state stability” (ISS) for det ulineære systemet og konvertere dette til ekvivalente vilkår for Lyapunov funksjonane.
- Diskutere dei vanlegaste reguleringsformål, definere konseptet "Control Lyapunov Function" (CLF), og anvende ein CLF-basert metodikk for å utforme ein reguleringsalgoritme i samsvar med ein spesifisert problemerklæring.
- Demonstrere ferdigheter til å utforme regulatoralgoritmer basert på backstepping, og integralregulering, og alternativt sliding-mode regulering, korleis designe adaptive regulatoralgoritmer, or korleis formulere eit reguleringsformål og designe ein regulatoralgoritme som eit manøvreringsproblem.
- Nytte grunnleggande ulineær reguleringsteori og ein spesialisert metodikk slik som adaptiv regulering, formasjonsstyring, eller manøvreringsbasert regulering, og basert på dette utvikle eit reguleringssystem for ein marin applikasjon.

- Gjennomføre labarbeid som eit gruppesamarbeid, løyse praktiske marine reguleringsproblem, og rapportere resultatene i ein prosjektrapport med ein tydelig og konsis framstilling av resultater, vurderinger, og konklusjoner.
- Muntleg presentere resultatene av eit praktisk laboratoriearbeid på ein klar og effektiv måte innen tidsgrenser.
- Gjennomføre akademiske studier og skriftleg arbeid på ein ærleg og etisk måte, uten noko form for plagiering og upassande oppførsel i arbeidsoppgaver, prosjektrapporter, og presentasjoner.

Læringsformer og aktiviteter

Felles forelesninger og fleire praktiske marine labøvinger, som gir grunnlag for ein prosjektrapport.

Obligatoriske aktiviteter

  • Prosjektrapport

Mer om vurdering

Mappeevaluering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen 60% og arbeider 40%. Resultatet for delene angis i %-poeng. Vurdering for hele mappen angis med bokstavkarakter.
Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.
Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Forkunnskapskrav

TTK4105 Reguleringsteknikk og TMR4240 Marine reguleringssystemer I (eller tilsvarande) er ein forutsetning.

Kursmateriell

Lærebøker:
- Khalil, H. K. (2015). Nonlinear Control – Global edition, Pearson Education Ltd, England.
- Lavretsky, E. og K. A. Wise (2013). Robust and Adaptive Control (With Aerospace Applications). Springer-Verlag, London, 2013. Avtales enkelte kapitler. (Tilgjengelig som ebok).
- Skjetne, R. (2005). The Maneuvering Problem, NTNU Ph.D. thesis 2005:1, Dept. engineering cybernetics.

Forelesninger og utvalgte artikler.

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Mappevurdering

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Vår ORD Arbeider 40/100
Vår ORD Skriftlig eksamen 60/100 A
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.