Masterprogram / Sivilingeniør 5-årig, Trondheim

Hovedprofil: Marin kybernetikk

– Marin teknikk

Hovedprofilen kombinerer teoretisk og praktisk forståelse av disiplinen reguleringsteknikk. Man oppnår en Marin kybernetikkgrundig innsikt i hvordan andre, relevante disipliner kan modelleres matematisk. Studentene blir dermed i stand til å utvikle avanserte, automatiserte regulerings- og overvåkningssystemer for ulike formål innen offshorevirksomhet, skipsteknikk og fiskeri/havbruk.

For eksempel:

  • marine operasjoner
  • produksjon, distribusjon og bruk av mekanisk og elektrisk energi
  • propulsjon
  • bevegelsesdempning av skip og hurtigbåter
  • navigasjon, styring og manøvrering av skip, offshorekonstruksjoner og undervannsfartøy

Stikkord: styring og manøvrering av skip og offshore-konstruksjoner, elektrisk kraftgenerering og distribusjon, undervannsrobotikk.

Læringsmål for marin kybernetikk

Marin kybernetikk er et studium om hvordan marine og maritime dynamiske systemer kan bli styrt (regulert) automatisk til å oppføre seg i henhold til en spesifisert oppgave under påvirkning av ytre miljøkrefter. For å utvikle kybernetiske reguleringsløsninger, er det nødvendig å oppnå en grundig forståelse av de underliggende fysiske prosesser, kunnskap om modellering og reguleringsteknisk analyse, ferdigheter til å designe tilbakekoblede sløyfer og foroverkoblinger, og ferdigheter til å implementere et maritimt regulerings- og monitoreringssystem.

 Kunnskaper

Etter fullført studium skal studenten ha kunnskap om:

  • Matematiske modeller og modellering av fysiske marine og maritime systemer, beskrevet av differensial- og algebraiske ligninger og representert av tilstandsrommodeller, transferfunksjoner, og hybride modelloppsett, og bruk av simuleringsmodeller som redskaper for modellanalyse og problemløsninger.
  • De gjennomsnittlige og sakte-varierende bevegelsene til skip og offshorefartøy i bølger, vind, og havstrøm under dynamisk posisjonering og sjøgangsoperasjoner, og hvordan disse bevegelsene kan bli styrt ved hjelp av reguleringspådrag fra thrustere og ror.
  • Hvordan karakterisere stabilitet og ytelse i lukkede tilbakekoblede systemer, inkludert kunnskap om viktige begrep slik som lineære og ulineære system, linearisering, egenverdier, Laplace transformasjoner, modellreduksjon, tidsresponser, frekvensresponser, blokkdiagram, Bode diagram, tilbakekoblinger og foroverkoblinger, observere og Kalman filter, LQR/LQG regulatorer, og lineære og ulineære reguleringsalgoritmer.
  • Den generelle topologien og arkitekturen av et maritimt reguleringssystem, fra lavnivå regulering av motorer og propeller til høynivå regulering og optimalisering av den marine operasjonen underlagt regulatoriske krav og brukerbehov.
  • Hvordan spesifisere og utvikle en data-basert hardware arkitektur og software-programmer for implementasjon av simulatorer, regulatorer, og monitoreringssystem.
  • Mangler og konsekvenser av feil i marine reguleringssystem, linke dette til sikkerhetskrav fra klasseselskap og myndigheter, design av redundans og feiltoleranse for bedret robusthet, og metoder for testing, verifikasjon, og sertifisering av funksjoner for feildeteksjon og feilhåndtering i marine reguleringssystem.
  • Hvordan anvende frihetsgrader i reguleringssystemet for å forbedre og optimalisere den miljømessige ytelsen til systemet med hensyn på energiforbruk og miljøutslipp, mens man samtidig muliggjør lønnsom drift innen akseptable sikkerhetsnivå.

Ferdigheter

Etter fullført studium skal studenten kunne:

  • Utvikle fysiske prosess- og reguleringsmodeller for en relevant maritim applikasjon, gjennomføre simuleringer og analyse for evaluering av de dynamiske egenskaper av modellene, analysere reguleringsaspekter, designe og syntetisere regulator- og estimatoralgoritmer, tune regulatorparametre, og analysere de resulterende stabilitets- og ytelsesegenskapene til det sammensatte maritime reguleringssystemet.
  • Bruke moderne modellerings- og simuleringsprogram slik som Matlab/Simulink, LabVIEW, og 20-Sim for modellering, simulering, og analyse av dynamiske system.
  • Designe og implementere et (enkelt) reguleringssystem for en marin applikasjon ved bruk av en anvendelig sanntids-dataplattform, inkludert lavnivå og høgnivå reguleringssløyfer og menneske-maskin brukergrensesnitt.
  • Være i stand til å jobbe uavhengig med mindre utviklingsprosjekt og bidra aktivt i større lagbaserte prosjekt.
  • Skrive oppgaver og rapporter på analyse, design, implementasjon, og testing av marine reguleringssystem.

Generell kompetanse

Som for studieprogrammet