Στο πλαίσιο του μαθήματος επιδιώκεται η εκμάθηση των βασικών αρχών των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου που σχετίζονται με τη σύνθεση, την ανάλυση και τη σχεδίαση φυσικών συστημάτων. Βασικοί στόχοι είναι η κατανόηση των διαφόρων τεχνικών ελέγχου και των βασικών δομικών στοιχείων (βαθμίδων) ενός τυπικού συστήματος, η εξέταση της συμπεριφοράς των επιμέρους συνιστωσών των διαφόρων τύπων φυσικών συστημάτων, η διερεύνηση θεμάτων που σχετίζονται με την ευστάθεια συστημάτων ελέγχου και η κατανόηση τεχνικών γραμμικοποίησης μη γραμμικών συστημάτων. Η συνύπαρξη των παραπάνω γνώσεων μαζί με πλήθος παραδειγμάτων και ασκήσεων αποσκοπεί στο να αποκτήσει ο ενδιαφερόμενος γρήγορη εξοικείωση με χρήσιμες εφαρμογές των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.

Ο φοιτητής / τρια με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος θα είναι σε θέση να:

• Αναγνωρίζει και να αποτυπώνει τη ροή πληροφορίας με τη μορφή δομικού διαγράμματος
• Προσδιορίζει την απόκριση απλών δυναμικών συστημάτων, στο πεδίο του χρόνου και της συχνότητας
• Αναγνωρίζει τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν τα ΣΑΕ
• Καταστρώνει σχέδια διασύνδεσης επιμέρους δομικών στοιχείων και διατάξεων για τη σύνθεση συστημάτων ελέγχου
• Μελετά την ευστάθεια των συστημάτων ελέγχου
• Αναπτύσσει και σχεδιάζει απλές εφαρμογές συνδυαστικών και ακολουθιακών συστημάτων αυτοματοποίησης που χρειάζονται σε Μηχανολογικά συστήματα
• Σχεδιάζει και να προγραμματίζει εφαρμογές αυτοματισμού χρησιμοποιώντας Μικρο-ελεγκτές και Προγραμματιζόμενους Λογικούς Ελεγκτές (PLC)

• Ικανότητα κατανόησης των βασικών εννοιών των ΣΑΕ
• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών μέσω βιβλιογραφικής έρευνας
• Επεξεργασία δεδομένων και κρίση στην λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη και Ομαδική Εργασία
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Ικανότητα σχεδιασμού και υλοποίησης των κατάλληλων ηΣΑΕ για μηχανολογικές εφαρμογές.

Θεωρία

Η έννοια του αυτοματισμού. Η έννοια Σ.Α.Ε. Απλά παραδείγματα από τη πράξη της τεχνολογίας. Βασικές αρχές των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, αρχές σχεδιασμού και διάφορα κριτήρια εκτίμησης της απόδοσης. Ανάλυση διαφόρων τύπων φυσικών συστημάτων με έμφαση στις επιμέρους συνιστώσες τους και στους φυσικούς νόμους που διέπουν τη λειτουργία τους. Ανασκόπηση του απαραίτητου μαθηματικού υποβάθρου και εφαρμογή μαθηματικών υπολογισμών στα Σ.Α.Ε. (χρήση μετασχηματισμών Laplace και συναρτήσεων μεταφοράς, χρήση άλγεβρας Boole και πινάκων). Ανάλυση γραμμικών συστημάτων, τεχνικές γραμμικοποίησης, ανάλυση των συστημάτων στο πεδίο της συχνότητας, συναρτήσεις μεταφοράς, διαγράμματα βαθμίδων, διαγράμματα ροής σημάτων. Ανάδραση και επίδραση αυτής στα χαρακτηριστικά των συστημάτων. Χρονική απόκριση συστημάτων 1ης και 2ης τάξης, σφάλματα στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και τύποι σφαλμάτων. Ευστάθεια και κριτήρια ευστάθειας. Γεωμετρικός τόπος ριζών, με έμφαση στην επίδραση των πόλων του συστήματος στην απόλυτη και σχετική ευστάθεια αυτού. Αρμονική απόκριση, διαγράμματα Bode και Nyquist. Συστατικές μονάδες ηλεκτρικών αυτοματισμών, σχεδίαση και σύνθεση ηλεκτρικών αυτοματισμών. Συστατικές μονάδες πνευματικών και υδραυλικών αυτοματισμών, σχεδίαση και σύνθεση πνευματικών και υδραυλικών αυτοματισμών. Συστατικές μονάδες ηλεκτρονικών αυτοματισμών. Χρήση των μικροεπεξεργαστών και των μικροϋπολογιστών στους αυτοματισμούς. Σύνθετοι αυτοματισμοί, σημαντικά παραδείγματα από την πράξη της τεχνολογίας.

Εργαστήριο

Σχεδίαση και σύνθεση ηλεκτρικών, πνευματικών και υδραυλικών αυτοματισμών. Προγραμματισμός μικροεπεξεργαστών και μικροϋπολογιστών ως τμημάτων βιομηχανικών αυτοματισμών. Ασκήσεις στη χρήση πλήρων αυτοματισμών στη πράξη. Εισαγωγή στη χρήση του υπολογιστικού περιβάλλοντος (μεταβλητές, διανύσματα, συναρτήσεις, διαγράμματα, κ.α.), τη χρήση του για αυτόματο έλεγχο (πίνακες, ορισμός και πράξεις πολυωνύμων, ειδικές συναρτήσεις, κ.α.), τη μοντελοποίηση δυναμικών συστημάτων (συνάρτηση μεταφοράς, μοντέλο πόλων-μηδενικών, μερικά κλάσματα, χώρος κατάστασης), τη μελέτη απόκρισης συστημάτων στο πεδίο του χρόνου και της συχνότητας (διαγράμματα Bode, Nyquist, Nichols, κρουστική και βηματική απόκριση), τη μελέτη ευστάθειας και αστάθειας συστημάτων.

Λογισμικό Λογιστικών φύλλων. Λογισμικό δημιουργίας γραφικών παραστάσεων από δεδομένα.

Χρήση ηλεκτρονικών διαφανειών στις παραδόσεις.

Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας (θεωρίας και εργαστηρίων) μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class.

Εργαστηριακή εκπαίδευση με τη χρήση κατάλληλων διατάξεων και εξειδικευμένου λογισμικού (Matlab, Octave)

Οι διαφάνειες του Θεωρητικού μέρους του μαθήματος και οι ασκήσεις του αντίστοιχου εργαστηριακού μέρους, διατίθενται μέσω της Ηλεκτρονικής Πλατφόρμας eclass

Ι. Γραπτή τελική εξέταση θεωρίας που περιλαμβάνει:

-Επίλυση προβλημάτων

ΙΙ. Εξέταση εργαστηρίου που περιλαμβάνει:

• Διενέργεια πειραμάτων και επεξεργασία - ανάλυση αποτελεσμάτων.
• Εκπόνηση ομαδικών εργασιών με μετρήσεις που διεξάγονται στο εργαστήριο.
• Ενδιάμεση και τελική εξέταση στο εργαστήριο.

Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται με βαρύτητα 70% του βαθμού εξέτασης της θεωρίας και 30% του βαθμού εργαστηρίου με όρους και προϋποθέσεις που ανακοινώνονται της ηλεκτρονικής πλατφόρμας (eclass) του μαθήματος στην έναρξη κάθε εξαμήνου.

• Σύγχρονα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 13η Έκδοση, Dorf Richard C.,Bishop Robert H., Έκδοση: 13η Έκδοση/2017, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
• Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Βελώνη Α., Κανδρής Δ., Έκδοση: 2017, Εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε, 2017.
• Συστήματα αυτομάτου ελέγχου, Π. Β. Μαλατέστας, Έκδοση 2η/2017, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ.
• Matlab, Παπαοδυσσεύς Κ.-Καλοβρέκτης Κ.-Μυλωνάς Ν., Έκδοση: 1η/2016, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
• Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου, Norman S. Nise, Έκδοση:7η/2016, Εκδόσεις ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ ΦΟΥΝΤΑΣ.
• Βιομηχανική Πληροφορική, Βελώνη Αναστασία, Έκδοση: 1η/2017, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
• Συστήματα αυτομάτου ελέγχου, R. T. Stefani, B. Shahian, C. Savant, C. J. Hostetter, Έκδοση: 4η/2012, Εκδόσεις Επίκεντρο.
• Σύγχρονα θέματα συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, Υφαντής Απόστολος Κ., Έκδοση: 2η έκδ./2005, ΣΤΕΛΛΑ ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΟΕ
• Θεωρία και προβλήματα στα συστήματα αυτομάτου ελέγχου αναλογικών και ψηφιακών συστημάτων, DiStefano Josheph J.,Stubberud Allen R.,Williams Ivan J., Έκδοση: 2η έκδ./2000, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
• Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Kuo B., Golnaraghi F., Έκδοση: 1η έκδ./2010, ΣΤΕΛΛΑ ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΟΕ
• MathWorks Inc., Control system toolbox user's guide: Matlab, www.mathworks.com, 2012.
• Συστήματα αυτομάτου ελέγχου, K. Ogata, Έκδοση: 5η/2011, Εκδόσεις ΦΟΥΝΤΑ.
• Α. Υφαντή, Εργαστηριακές σημειώσεις συστημάτων αυτομάτου ελέγχου Ι, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πάτρας, 2002.