Emne - Navigasjon og fartøystyring - TTK4190
TTK4190 - Navigasjon og fartøystyring
Om emnet
Vurderingsordning
Vurderingsordning: Skriftlig eksamen og hjemmeeksamen
Karakter: Bokstavkarakterer
Vurdering | Vekting | Varighet | Delkarakter | Hjelpemidler |
---|---|---|---|---|
Skriftlig skoleeksamen | 7/10 | 4 timer | C | |
Hjemmeeksamen | 3/10 | 4 timer |
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 og feiltilstand Kalman filter 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 og dataøviner i Matlab. Målet med dataøvingene er å simulere og teste egne utviklede bevegelsestyringssystemer.
Obligatoriske aktiviteter
- Oblig
Mer om vurdering
Skriftlig eksamen og digital semesterprøve gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. Semesterprøven teller 30% og skriftlig eksamen 70%. I tillegg må dataøvingene være godkjent. 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 digital semesterprøve og skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Dataøvingene, deleksamen og skriftlig eksamen må være bestått for å bestå emnet. Dersom studenten også etter utsatt eksamen har sluttkarakteren F/ikke-bestått, må studenten gjenta hele emnet neste studieår.
Anbefalte forkunnskaper
Kjennskap til ulineære systemer (Lyapunov-analyse) f.eks. TTK4150 Ulineære systemer (kapittel 4 i H. K. Khalil, Nonlinear Systems, 3rd ed., Prentice Hall, 2002).
Forkunnskapskrav
TTK4105 Reguleringsteknikk og TTK4115 Lineær systemteori, alternativt et fag som dekker lineær-kvadratisk optimal regulering og estimeringsteori (Kalman filter).
Kursmateriell
- Fossen, T. I. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control. John Wiley & Sons Ltd, 2nd edition, 2021.
- 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 |
Ingen
Versjon: 1
Studiepoeng:
7.5 SP
Studienivå: Høyere grads nivå
Termin nr.: 1
Undervises: HØST 2021
Undervisningsspråk: Norsk
Sted: Trondheim
- Teknisk kybernetikk
- Sivilingeniør- og arkitektutdanning
- Teknologiske fag
Eksamensinfo
Vurderingsordning: Skriftlig eksamen og hjemmeeksamen
- Termin Statuskode Vurdering Vekting Hjelpemidler Dato Tid Eksamens- system Rom *
- Høst ORD Skriftlig skoleeksamen 7/10 C 13.12.2021 15:00 INSPERA
-
Rom Bygning Antall kandidater SL515 Sluppenvegen 14 6 SL311 lyseblå sone Sluppenvegen 14 93 SL311 orange sone Sluppenvegen 14 20 -
Høst
ORD
Hjemme-eksamen
3/10
Utlevering
07.10.2021Innlevering
07.10.2021
13:00
INSPERA
17:00 -
Rom Bygning Antall kandidater - Sommer UTS Skriftlig skoleeksamen 7/10 C INSPERA
-
Rom Bygning Antall kandidater - Sommer UTS Hjemme-eksamen 3/10 INSPERA
-
Rom Bygning Antall kandidater
- * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato. Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.
For mer info om oppmelding til og gjennomføring av eksamen, se "Innsida - Eksamen"