TTK4190 - Fartøystyring

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen og semesterprøve
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Semesterprøve 30/100 3 timer D
Skriftlig eksamen 70/100 4 timer A

Faglig innhold

Matematisk modellering og simulering av fartøybevegelse i 6 frihetsgrader. Dette inkluderer modellering av skip, flytende plattformer, fly, autonome undervannsfarkoster (AUV) og ubemannede fly (UAV). Introduksjon til aerodynamikk, hydrodynamikk og sjøbelastninger samt modellering av miljøkrefter (bølger, havstrømmer og vind). Kinematikk (Euler-vinkler og kvaternioner),transformasjoner, rotasjonsmatriser, geografiske og skrogfaste koordinatsystemer, stivt-legeme dynamikk og vektoriell mekanikk.

Metoder for konstruksjon og implementering av gaidings-, navigasjons- og styresystemer (GNC) for fartøy i luft og vann. Dette inkluderer simulering og testing av styresystemer med feil under varierende påvirkning av miljøkrefter. Fokus er plassert på klassiske gaidingsprinsipper inkludert siktelinjemetoden og baneplanlegging. Anvendt reguleringsteknikk inkludert lineær-kvadratisk optimalregulering med tilstandsestimering (Kalman filter), ulineær estimatorer, PID styresystemer med utvidelse til ulineære systemer, Lyapunov methoder, glideflate regulering, linearisering ved tilbakekobling, ulineære metoder basert på rekursiv Lyapunov-analyse og passivitetsbaserte metoder. Autopilot design, dynamisk posisjonering, attitydestabilisering, rulldemping, høyde- og dybdestyringssystemer, vibrasjonsdemping, sensor- og navigasjonssystemer samt bølgefiltrering. Estimatorer for integrasjon av globale satelittnavigasjonssystemer (GNSS) og treghetssensorer (gyroer og aksellerometer).

Læringsutbytte

Kunnskap:
Inngående kunnskap om gaidings-, navigasjons- og styresystemer for marine fartøy, fly og ubemannede farkoster (AUV og UAV systemer). Være i stand til å lese samt forstå metoder publisert i litteraturen samt evaluere og sammenligne disse mot metoder som brukes i praktiske systemer.

Ferdighet:
Konstruksjon og analyse av styringssystemer for skip, havkonstruksjoner, undervannsfartøyer, fly og ubemannede farkoster. Være i stand til å simulere fartøybevegelse og reguleringssystemer for fartøyer utsatt for vind-, strøm- og bølgekrefter. Selvstendig gjennomføre mindre utviklingsprosjekter og bidra aktivt i større prosjekter.

Generell kompetanse:
Kommunisere om faglige problemstillinger både med spesialister og allmennheten.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, dataøviner og frivillige regneoppgaver. Dataøvingene programmeres i Matlab/Simulink og målet er å simulere og teste egne utviklede bevegelsestyringssystemer.

Obligatoriske aktiviteter

  • Dataøvinger

Mer om vurdering

Skriftlig eksamen og digital semesterprøve gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. Semesterprøven teller 30% og skriftlig eksamen 70%. I tillegg må de tre dataøvinger være godtkjent. Resultatet for delene samt sluttkarakteren angis med bokstavkarakter. Eksamen gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Dataøvingene, deleksamen og skriftlig eksamen må være bestått for å bestå faget. Dersom studenten også etter utsatt eksamen har sluttkarakteren F/ikke-bestått, må studenten gjenta hele emnet neste studieår.

Spesielle vilkår

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

Forkunnskapskrav

TTK4115 Lineær systemteori og TTK4105 Reguleringsteknikk eller tilsvarende. Det er nødvendig å ha kjennskap til Kalman filtrering og Lyapunov stabilitetsteori (for eksempel kapittel 4 in "Nonlinear Systems" by Hassan K. Khalil, Prentice Hall, 2002).

Kursmateriell

(1) Fossen, T. I. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control. John Wiley & Sons, Ltd, 2011. (2) Beard, R. W. and T. W. McLain. Small Unmanned Aircraft. Theory and Practice. Princeton University Press, 2012.

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra Til
SIE3090 7.5

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen og semesterprøve

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Høst ORD Semesterprøve 30/100 D 11.10.2018 09:00 Sal SU200 , Sal SU204 , Sal SU206 , Sal SU306 , Sal SU315 , Lite rom 205
Høst ORD Skriftlig eksamen 70/100 A 11.12.2018 15:00
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.