TMR4240 - Marine reguleringssystemer I

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Mappevurdering
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Arbeider 33/100
Skriftlig eksamen 67/100 4 timer D

Faglig innhold

Emnet fokuserer på matematisk modellering og design av reguleringssystemer for ulike typer marine operasjoner, fartøybevegelser, maskinerisystemer og propulsjonssystemer for skip, undervannsfarkoster og andre flytende marine konstruksjoner. Reguleringssystemene omfatter dynamisk posisjonering, thruster-assistert posisjonering, bevegelsesdempning, marine hjelpesystemer, laste- og lossesystemer, maskinerisystemer, propeller, thrustere, ror, elektrisk kraftgenerering og distribusjon i elektriske systemer. Anvendelsesområder vil være innenfor maritim skipsfart, offshore olje og gass, fiskeri, og utforsking av havrommet. Det legges stor vekt på prosessforståelse, herunder matematisk modellering av marintekniske systemer. Det vil bli lagt vekt på å gi en innføring i reguleringsmetoder med anvendelse av klassisk lineær monovariabel/multivariabel regulerings- og estimeringsteori (PID, LQG, Kalmanfiltrering, osv.). Resultater fra ulineær estimering og regulering derav passivitet, linearisering ved tilbakekobling samt Lyapunov-analyse vil bli behandlet. Det vil også bli gitt innføring i prinsipper og krav til realisering og implementering av databaserte reguleringssystemer. Dette omfatter metoder for analyse og design av tidsdiskrete reguleringssystemer, sampling av tidskontinuerlige systemer, egenskaper ved input-output modeller, skiftoperatoren, z-transform, valg av samplingsrate, stabilitetsanalyse, og til slutt signalprosessering, filtrering og feildeteksjon. Aspekter knyttet til ytelse, sikkerhet, myndighets- og klassekrav vil bli diskutert.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studenten være i stand til å utvikle matematiske modeller og reguleringssystemer for propulsjon og bevegelsesstyring av skip, undervannsfarkoster og andre flytende marine konstruksjoner basert på fundamentale fysiske og observerte sammenhenger på en enhetlig systematisk måte.
Studenten skal være i stand til å:

Forstå hva som menes med og bruken av matematiske modeller for design, analyse og verifikasjon av marine reguleringssystemer for skip, rigger, undervannsfarkoster og slanke konstruksjoner.

Kunne utvikle både avanserte numeriske simuleringsmodeller for testing og verifikasjon og forenklede analytiske modeller benyttet i modelbaserte marine reguleringssystemer.

Forstå den grunnleggende strukturen og arkitekturen i marine reguleringssystemer som spenner fra lav-nivå regulering av motorer og propellere til høynivå regulering og optimalisering av referanser tilpasset gjeldende operasjon og ønsket funksjon, begrensninger og oppførsel.

Forstå grunnleggende prinsipper for databasert realisering og implementering av marine reguleringssystemer. Herunder kunne metoder for analyse og design av tidsdiskrete reguleringssystemer, sampling av tidskontinuerlige systemer, egenskaper ved input-output modeller, skiftoperatoren, z-transform, valg av samplingsrate, stabilitetsanalyse, og til slutt signalprosessering, filtrering og feildeteksjon.

Kunne designe og analysere reguleringsalgoritmer for dynamisk posisjonering, thruster-assistert posisjonering, bevegelsesdempning, marine hjelpesystemer, laste- og lossesystemer, maskinerisystemer, propeller, thrustere, ror, elektrisk kraftgenerering og distribusjon i elektriske systemer.

Kunne anvende klassisk lineær monovariabel og multivariabel regulerings- og estimeringsteori (PID, LQG, Kalmanfiltrering, osv.).

Forstå prinsipper for ulineær estimering og regulering derav passivitet, linearisering ved tilbakekobling samt Lyapunov-analyse.

Forstå grunnleggende sikkerhetskrav fra myndigheter og klasseselskaper i forbindelse med testing, verifikasjon og sertifisering av marine reguleringssystemer.

Læringsformer og aktiviteter

Emnet inngår også i et MSc-program for utenlandske studenter. All undervisning vil foregå på engelsk og være felles for sivilingeniør- og MSc-studentene.

Obligatoriske aktiviteter

  • Prosjektarbeider

Mer om vurdering

Mappeevaluering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen som teller 67% og arbeider som teller 33%. Resultatet for delene angis i %-poeng. Vurdering for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter.
Eksamensoppgaver: Oppgavetekst gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.
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

Emne TTK4105 Reguleringsteknikk eller tilsvarende forkunnskaper er en forutsetning.

Kursmateriell

Kompendium: Marine Control Systems: Propulsion and Motion Control of Ships, Underwater Vehicles and Ocean Structures. Department of Marine Technology, NTNU.

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra Til
SIN1549 7.5

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Mappevurdering

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Høst ORD Arbeider 33/100
Høst ORD Skriftlig eksamen 67/100 D 16.12.2017 09:00 R D1-185 Datasal , KJL21 , E4
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.