Αυτόματος Έλεγχος

Διδάσκων: Παναγιώτης Σεφερλής, Αναπληρωτής Καθηγητής

Ο Παναγιώτης Σεφερλής είναι κάτοχος Διδακτορικού τίτλου σπουδών στη Χημική Μηχανική από το Πανεπιστήμιο McMaster του Καναδά (1995). Εργάστηκε για ένα έτος ως αναλυτής συστημάτων προσομοίωσης διεργασιών στην Honeywell Hi-spec solution (Καναδάς). Υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Delft (Delft University of Technology, Ολλανδία) (1997-99), προτού αναλάβει ως Ερευνητής στο Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων (ΙΔΕΠ) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ) (2000-06). Συνεργάζεται ερευνητικά με το Εργαστήριο Ανάπτυξης Ολοκληρωμένων Συστημάτων Διεργασιών του ΙΔΕΠ/ΕΚΕΤΑ από το 2006.

Ανέλαβε καθήκοντα ως Επίκουρος Καθηγητής στο τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Α.Π.Θ. το 2006, όπου και μονιμοποιήθηκε το 2011. Ανέλαβε καθήκοντα ως Αναπληρωτής Καθηγητής το 2014.

Τα κύρια ερευνητικά ενδιαφέροντά του επικεντρώνονται στην ανάπτυξη προηγμένων συστημάτων αυτόματου ελέγχου για μηχανολογικά και ηλεκτρολογικά συστήματα καθώς και συστήματα διεργασιών, στην ολιστική προσέγγιση σχεδίασης μηχανολογικών και παραγωγικών συστημάτων και συστημάτων ελέγχου καθώς και στην ανάλυση ευαισθησίας σε προβλήματα βελτιστοποίησης μεγάλης κλίμακας.

Το διδακτικό του έργο καλύπτει περισσότερα από δέκα έτη διδασκαλίας στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών των μαθημάτων «Αυτόματος Έλεγχος», «Βέλτιστος Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων», «Ψηφιακός Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων», «Σχεδιασμός και Βελτιστοποίηση Διεργασιών», «Προηγμένη Δυναμική και Ταλαντώσεις». Είναι μέλος της διοικούσας επιτροπής του Διαπανεπιστημιακού Μεταπτυχιακού Προγράμματος Erasmus Mundus Master Course in Turbomachinery Aeromechanics.

Είναι συγγραφέας περισσότερων από 140 δημοσιεύσεων σε διεθνή έγκριτα περιοδικά, συλλογικούς τόμους και πρακτικά συνεδρίων. Έχει επιμεληθεί την έκδοση ενός συλλογικού τόμου στον ολοκληρωμένο σχεδιασμό διεργασιών και συστημάτων ελέγχου. Είναι μέλος της συντακτικής ομάδας στα διεθνή έγκριτα περιοδικά “Chemical Product and Process Modelling” και “Chemical Engineering Transactions”. Είναι μέλος του προεδρείου του “International Conference in Process Integration, Modelling and Optimization for Energy Saving and Pollution Reduction» και έχει διατελέσει μέλος της επιστημονικής επιτροπής σε αρκετά διεθνή επιστημονικά συνέδρια.

Έχει διατελέσει επιστημονικώς υπεύθυνος ή μέλος της επιστημονικής ομάδας σε αρκετά ερευνητικά προγράμματα που χρηματοδοτούνται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή (Διεύθυνση Έρευνας) και τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ).

Ομάδα ανάπτυξης περιεχομένου: Δρ. Αθανάσιος Παπαδόπουλος, Πασχαλίνα Μαύρου (Διπλ. Μηχ. Μηχ.), Θοδωρής Δαμαρτζής (Διπλ. Χημ. Μηχ.), Θοδωρής Ζαρογιάννης (Διπλ. Μηχ. Μηχ.), Αλέξης Κυριακίδης (Διπλ. Χημ. Μηχ.), Κώστας Γερμακόπουλος (Διπλ. Μηχ. Μηχ.)

1. Εισαγωγή στα συστήματα αυτόματου ελέγχου.

2. Μαθηματικά μοντέλα συστημάτων.

• Μηχανολογικά, ηλεκτρολογικά, θερμικά, υδραυλικά συστήματα.
• Μετασχηματισμός Laplace – Συνάρτηση μεταφοράς .
• Γραμμικοποίηση συστημάτων – Λειτουργικά διαγράμματα βαθμίδων.

3. Ανάλυση ευστάθειας γραμμικών συστημάτων.

• Ορισμός ευστάθειας δυναμικού συστήματος.
• Συσχέτιση πόλων και ευστάθειας – Κριτήριο Routh-Hurwitz.
• Δυναμικά χαρακτηριστικά τυπικών συστημάτων.

4. Μοντέλα μεταβλητών κατάστασης.

• Κατάστρωση μοντέλου μεταβλητών κατάστασης.
• Επίλυση συστημάτων μεταβλητών κατάστασης – Πίνακας μεταφοράς.
• Σχέση με μοντέλα συνάρτησης μεταφοράς.
• Ευστάθεια σε μοντέλα μεταβλητών κατάστασης.

5. Απόκριση συχνότητας δυναμικών συστημάτων.

• Υπολογισμός και χαρακτηριστικά απόκρισης συχνότητας δυναμικών συστημάτων.
• Διαγράμματα Bode – Διαγράμματα Nyquist.
• Κριτήριο ευστάθειας Bode – Κριτήριο ευστάθειας Nyquist.

6. Μελέτη συστήματος ελέγχου ανάδρασης.

• Επιλογή μεταβλητών και στοιχείων στο βρόχο ανάδρασης.
• Αισθητήρες και ενεργοποιητές.
• Κριτήρια επίδοσης συστήματος ανάδρασης.

7. Ελεγκτής PID.

• Περιγραφή χαρακτηριστικών ελεγκτή.
• Ρύθμιση παραμέτρων ελεγκτή PID για επιθυμητή δυναμική συμπεριφορά.

8. Βελτίωση απόδοσης βρόχου ανάδρασης.

• Έλεγχος διαδοχικών βρόχων – Έλεγχος πρόδρασης – Αντιστάθμιση καθυστέρησης χρόνου.

9. Σχεδίαση ελεγκτών με το γεωμετρικό τόπο ριζών.

• Υπολογισμός και χαρακτηριστικά γεωμετρικού τόπου ριζών δυναμικών συστημάτων.
• Ευστάθεια συστημάτων με χρήση του γεωμετρικού τόπου ριζών.
• Σχεδίαση αντισταθμιστών προήγησης/καθυστέρησης φάσης με το γεωμετρικό τόπο ριζών.

10. Σχεδίαση συστημάτων ελέγχου στο πεδίο συχνότητας.

• Αντισταθμιστές προήγησης, καθυστέρησης – Συστήματα με φίλτρο εισόδου.

11. Σχεδίαση συστημάτων ελέγχου με το μοντέλο μεταβλητών κατάστασης .

• Ελεγξιμότητα, παρατηρησιμότητα
• Ελεγκτές ανάδρασης καταστάσεων – τοποθέτηση πόλων.

12. Συστήματα ελέγχου πολλαπλών βρόχων.

• Αλληλεπίδραση βρόχων
• Σχεδιασμός ελεγκτών πολλαπλών βρόχων ανάδρασης.  

Μαθηματικά: Διαφορικές εξισώσεις, μετασχηματισμοί Laplace.

Ταλαντώσεις μηχανικών συστημάτων: Συμπεριφορά και ιδιότητες απόκρισης δυναμικών συστημάτων.

Φοιτητές σε πρόγραμμα σπουδών Μηχανολόγων Μηχανικών, Μηχανικών Ενέργειας, Αυτοματισμού. Το μάθημα θα είναι χρήσιμο σε φοιτητές τμημάτων Χημικών Μηχανικών και Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. Το περιεχόμενο μπορεί να μελετηθεί ανά ενότητα από Μηχανικούς και ερευνητές που θέλουν να κάνουν μια γρήγορη επανάληψη στα συστήματα αυτόματου ελέγχου.

Στόχοι του μαθήματος είναι η μελέτη και ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς συστημάτων ελέγχου ανάδρασης και η σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου για επιθυμητή δυναμική συμπεριφορά σε μηχανολογικά, ηλεκτρολογικά, θερμικά, υδραυλικά και παραγωγικά συστήματα.

O εκπαιδευόμενος αναμένεται μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος να:

• Αναλύει δυναμικά συστήματα με χρήση συναρτήσεων μεταφοράς, στο πεδίο της συχνότητας και στο πεδίο των μεταβλητών κατάστασης.
• Σχεδιάζει συστήματα ελέγχου ανάδρασης με συναρτήσεις μεταφοράς, στο πεδίο της συχνότητας και των μεταβλητών κατάστασης για την επίτευξη επιθυμητής δυναμικής συμπεριφοράς.
• Εφαρμόζει τις βασικές αρχές ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων ελέγχου σε ηλεκτρολογικά, μηχανολογικά, θερμικά, υδραυλικά και παραγωγικά συστήματα.

1. Dorf R.C. και R.H. Bishop, Σύγχρονα Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου, 11^η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2009.
2. Παρασκευόπουλος Π. Ν. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου – Θεωρία και Εφαρμογές”, 2007.
3. Πετρίδης Β. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου”, Εκδόσεις Π. Ζήτη, 2001.
4. Μαλατέστας Π. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2011.
5. Νταουτίδης Π, Μαστρογεωργόπουλος Σ., και Παπαδοπούλου Σ, 'Έλεγχος Διεργασιών", Εκδόσεις Τζιόλα, 2013.
6. Distefano J. J., A. R. Stubberud, and I. J. Williams. “Θεωρία και Προβλήματα στα Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2000.
7. Stefani R.T., B. Shahian, C.J. Savant, G.H. Hostetter. “Σχεδιασμός συστημάτων ελέγχου ανάδρασης”, Εκδόσεις Επίκεντρο, 2012.
8. Χατζίκος Ε. Β. “MATLAB 7 για Μηχανικούς”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2010.

1. Dorf R.C. και R.H. Bishop, Σύγχρονα Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου, 11^η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2009.
2. Παρασκευόπουλος Π. Ν. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου – Θεωρία και Εφαρμογές”, 2007.
3. Πετρίδης Β. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου”, Εκδόσεις Π. Ζήτη, 2001.
4. Μαλατέστας Π. “Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2011.
5. Νταουτίδης Π, Μαστρογεωργόπουλος Σ., και Παπαδοπούλου Σ, 'Έλεγχος Διεργασιών", Εκδόσεις Τζιόλα, 2013.
6. Distefano J. J., A. R. Stubberud, and I. J. Williams. “Θεωρία και Προβλήματα στα Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2000.
7. Stefani R.T., B. Shahian, C.J. Savant, G.H. Hostetter. “Σχεδιασμός συστημάτων ελέγχου ανάδρασης”, Εκδόσεις Επίκεντρο, 2012.
8. Χατζίκος Ε. Β. “MATLAB 7 για Μηχανικούς”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2010.
9. Franklin G.F., J.D. Powell, A. Emami-Naeini. “Feedback Control of Dynamic Systems”, Prentice Hall, 2002.
10. Goodwin G.C., S.F. Graebe, M.E. Salgado. “Control System Design”, Prentice Hall, 2001.
11. Palm W. J. “Modeling, Analysis and Control of Dynamic Systems”, J. Wiley, 1999.
12. Ogata K. “Modern Control Engineering”, Prentice-Hall, 2001.
13. Marlin T.E. “Process Control”, McGraw-Hill, 1995.
14. Seborg D.E., T.F. Edgar, D.A. Mellichamp. “Process Dynamics and Control”, Wiley, 1989.
15. Smith C.A., and A.B. Corripio. “Principles and Practice of Automatic Process Control”, Wiley, 1997.
16. Stefani R.T., B. Shahian, C.J. Savant, G.H. Hostetter. “Design of Feedback Control Systems”, Oxford University Press. 2002.