Industriell automatisering

Instrumentering
Innføring i målesystemer: bakgrunn, historikk, SI-systemet, sporbarhet, standarder, begreper, definisjoner, egenskaper, oppbygging, matematisk modellering. Statistikk: middelverdi, standardavvik, usikkerhets- og regresjonsanalyse. Signalomforming i målesystemer: målebroer, forsterkerkretser, støy og jording, og smarte transmittere. Måleprinsipper for trykk-, nivå-, strømnings-, og temperaturmåling.

Motordrifter
Halvledere: oppbygging og virkemåte for kraftdiode, tyristor og krafttransistor. Enfase likerettere: diodelikeretter, halv- og helstyrt tyristorlikeretter. Choppere: nedtransformerende (step-down, buck), opptransformerende (step-up, boost) og fullbro omformere. Frekvensomformere: spenningsstyrt PWM, spenningsstyrt kvasifirkant, strømstyrt kvasifirkant. Likestrømsmaskiner: oppbygging og virkemåte. Asynkronmaskiner: oppbygging, virkemåte og frekvensomformerdrift.

Multivariable systemer
Innføring i regulering av multivariable systemer. Dimensjonering og utforming av tilbakekoplingssløyfer ved bruk av stasjonære analysemetoder som egenverdi-, singulærverdi- og RGA – analyse. Strategier for innstilling av regulatorer i multivariable systemer med fokus på enkelsløyferegulering, dekobling og tilstandstilbakekobling. Eksperimentell og matematisk modellering av fysiske multivariable prosesser. Stabilitetsteori og stabilitetsundersøkelser. Utforming av grunnleggende tilstandsestimatorer. Innføring i grunnleggende metoder for systemidentifikasjon.

Robotteknikk
Grunnleggende innføring i industriell robotikk med fokus på robotmanipulatorer. Definisjon av lokale koordinatrammer og rotasjonsmatriser. Denavit-Hartenberg-konvensjonen for beregning av direktekinematikk. Teknikker for beregning av arbeidsområde, singulariteter og inverskinematikk. Interpolering av punkt-til-punkt - bevegelser med polynomer og banefølging med leddregulering. Objektgjenkjenning og posisjonering med robotsyn. Bruk av ROS (Robot Operating System) for programmering og anvendelse av robotmanipulatorer.

Kunnskap: Kandidaten kan forklare
- de vanligste begreper og definisjoner benyttet i målesystemer.
- oppbyggingen og egenskapene til typiske målesystemer.
- de vanligste prinsipper for statistisk analyse av måledata.
- de vanligste prinsipper for signalomforming i målesystemer.
- de vanligste prinsipper for støybegrensing og jording.
- de vanligste prinsipper for måling av trykk, nivå, strømning, og temperatur.
- fordeler, ulemper og begrensninger for de ulike måleprinsippene.
- oppbygging og virkemåte for kraftelektroniske halvledere.
- oppbygging og virkemåte for ulike kraftelektroniske omformere.
- oppbygging og virkemåte for likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.
- hensikten med de spesifikke løsningene som benyttes i multivariable reguleringssystemer.
- hvilke utfordringer som er knyttet til regulering av multivariable systemer.
- hvordan stasjonær- og dynamisk analyse kan bidra til utformingen av tilbakekoplingssløyfer.
- de ulike reguleringsstrategiene som kan benyttes for styring av multivariable systemer.
- hensikten med tilstandsestimering og systemidentifikasjon for utforming av reguleringssystemer.
- oppbygging og hensikt med bruk av industriroboter.
- begrepet kinematikk i sammenheng med roboter.
- hensikten med og den overordnede funksjonaliteten til ROS (Robot Operating System).
- rollen baneplanlegging har i robotoperasjoner.
- virkemåte og bruksområde for robotsyn.

Ferdigheter: Kandidatene kan
- modellere og kalibrere måleomformere.
- analysere måledata med statistiske metoder.
- designe og analysere elektroniske kretser for signalomforming.
- vurdere hvilke måleprinsipper er aktuelle for en gitt situasjon for trykk-, nivå-, strømnings-, og temperaturmåling.
- analysere ulike kraftelektroniske omformere med ulike typer last.
- analysere likestrømsmaskiner og asynkronmaskiner.
- analysere kombinasjoner av omformere og elektriske maskiner
- modellere multivariable systemer, og utlede systemligninger både i tilstandsrommet og som overføringsmatriser.
- analysere multivariable systemer med stasjonære og dynamiske metoder, og benytte resultatene til å utforme tilbakekoplingssløyfer og regulatoroppsett
- dimensjonere multivariable reguleringssystemer både med PID-sløyfer og med full tilstandstilbakekopling.
- benytte grunnleggende estimatormetoder for å implementere reguleringsstrategier med utgangspunkt i komplett tilstandsinformasjon.
- identifisere enkle prosessmodeller ved hjelp av sprang-, impuls- og frekvensrespons.
- utvikle enkle resonnementer om sammenheng mellom teoretiske resultater og praktisk anvendelse.
- skissere utformingen av arbeidsstasjoner for industriroboter.
- beregne posisjon og hastighet for en generell robotmanipulator.
- løse det inverse kinematikkproblemet for spesifikke robotmanipulatorer.
- generere glatte bevegelser for robotmanipulatorer og implementere disse i programvare.
- benytte robotsyn til å estimere posisjonen til objekter.
- programmere enkle gripeoppgaver for robotmanipulatorer
- programmere robotmanipulatorer i ROS (Robot Operating System)

Generell kompetanse: Kandidaten har en kombinasjon av teoretisk forståelse og praktiske ferdigheter innenfor nevnte tema som skal sikre et fundament for løsing av praktiske problemer i en yrkessituasjon - og for videre utdanning i emnet.

Forelesninger, hjemmeøvinger, case-øving og laboratorieøvinger.