Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Korszerű elektronika irányítási módszerei

    A tantárgy angol neve: Control Methods of Moder Electronics

    Adatlap utolsó módosítása: 2019. március 14.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Szakfelelős: Gépészmérnöki Kar

    Mechatronikai Mérnöki Szak

    MSc képzés, Okoseszközök specializáció

    Kötelező tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUM035   2/0/2/f 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sütő Zoltán, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala https://www.aut.bme.hu/Course/VIAUM035
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Sütő Zoltán, docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

    Dr. Stumpf Péter Pál, docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

     

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Teljesítményelektronika és villamos hajtások
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM (Training.Code=("5N-A7") VAGY Training.Code=("5N-M7"))

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse a korszerű elektronikai rendszerek, elsősorban a kapcsolóüzemű áramkörök tervezéséhez szükséges modellezési módszerekkel, modern irányítási algoritmusokkal és implementációs  módszerekkel. Bemutatatásra kerülnek a változó struktúrájú áramkörök nemlineáris tulajdonságai, speciális állapotai és átmeneti folyamatai. A tantárgy gyakorlati kurzusain hangsúlyos szerepet kapnak a beágyazott irányító szoftver modell alapú fejlesztési eszközei, a kódgenerálás szoftver lehetőségei, a valós idejű HIL (Hardware-In-the-Loop) szimulációs tesztkörnyezetek tervezése és alkalmazása, valamint a magaszintű PLC (Programmable Logic Controller) irányítás eszközei és módszerei.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Heti ütemterv:

    1. Bevezetés. A nemlineáris rendszerek, a nemlinearitások forrásai.
    2. A nemlineáris dinamikai rendszerek folytonos és diszkrét idejű leírási módjai, lehetséges állapotai.
    3. Változó struktúrájú rendszerek. Különféle kapcsolóelemek be- és kikapcsolási folyamatai és modellezése.
    4. A reaktív elemek modellezési kérdései. az induktív elemek telítési modelljei, a különböző villamos gép típusok nemlinearitási kérdései.
    5. Két- és háromszintű hídágmodellek működése. A szaggatott áramvezetés és a holtidő figyelembe vétele.
    6. Többszintű átalakítók feszültség- és áramkiegyenlítési kérdései.
    7. Egyszerű kaszkád szabályozások, a háromfázisú rendszerek vektor szabályozása.
    8. 1. összegző értékelés
    9. Egy és háromfázisú hálózatra kapcsolódó átalakítók irányítási elvei, hálózati szinkronizálás.
    10. Modern prediktív szabályozások.
    11. Irányító szoftverek implementációs kérdései, ütemezési feladatok, állapotgép.
    12. Valós idejű HIL (Hardware-In-the-Loop) szimuláció.
    13. Ipari PLC alkalmazása az elektronikai rendszerek vezérlésére, ipari hajtásrendszerekkel történő kommunikáció.
    14. 2. összegző értékelés

    A tantárgy sikeres teljesítésével elsajátítható kompetenciák:

    A. Tudás

    1. Ismeri a nemlineáris rendszerek folytonos és diszkrét idejű leírási módjait.
    2. Tisztában van a nemlinearitások forrásaival, a nemlineáris dinamikai rendszerek lehetséges állapotaival.
    3. Átfogó ismeretekkel rendelkezik a különféle kapcsolóelemek be- és kikapcsolási folyamatairól és modellezési kérdéseiről.
    4. Ismeri a reaktív elemek modellezési kérdéseit, az induktív elemek telítési modelljeit a különböző villamos gép típusokra.
    5. Átlátja a két- és háromszintű hídágmodellek működését az ideális kapcsolótól a szaggatott áramvezetést és a holtidőt is figyelembe vevő modellekig.
    6. Tisztában van a többszintű átalakítók feszültség- és áramkiegyenlítési problémáival, és megoldásaival.
    7. Érti az egyszerű kaszkád szabályozások elvét, a háromfázisú rendszerek vektor szabályozását.
    8. Tájékozott a modern prediktív szabályozások alapjaival, terminológiájával kapcsolatban.
    9. Átlátja az egy és háromfázisú hálózatra kapcsolódó átalakítók irányítási elveit, a hálózati szinkronizálás lehetőségeit, működését.
    10. Tisztában van az irányító szoftverek implementációs kérdéseivel, az ütemezési feladatokkal, az állapotgép szerepével.
    11. Ismeri a korszerű PLC-k működését, felépítését, alkalmazási lehetőségeit.
    12. Tájékozott az ipari hajtásrendszerekkel történő kommunikációhoz használható rendszerekkel kapcsolatban.

    B. Képesség

    1. Elemzi az elektronikai rendszerrel szemben támasztott követelményeket.
    2. Képes az elektronikai rendszerekről a követelményeknek megfelelő modellt alkotni.
    3. Azonosítja az irányítási rendszer részfeladatait, a részproblémák közötti kapcsolatokat.
    4. Feltárja a rendszer lehetséges üzemállapotait, és kritikus helyzeteit.
    5. Megtervezi a meghibásodás elkerüléséhez szükséges védelmi funkciókat.
    6. Javaslatot tesz az elektronikai rendszer irányítási stratégiájára.
    7. Megválasztja az elektronikai rendszer irányításához szükséges hardver elemeket.
    8. Elkészíti a beágyazott irányító szoftver komponenseit.
    9. Képes villamos motorok vektorszabályozásának digitális megvalósítására.
    10. Megtervezi az irányító szoftver teszt folyamatait, valós idejű HIL szimulátorát.
    11. Használja az ipari PLC-t elektronikai rendszerek, pld. frekvenciaváltó vezérlésére.
    12. Képes egy hálózatba kötött PLC állomás konfigurálására és programozására.

    C. Attitűd

    1. Munkáját, eredményeit és következtetéseit folyamatosan ellenőrzi.
    2. Folyamatos ismeretszerzéssel bővíti az elektronikai rendszerek irányításával kapcsolatos tudását.
    3. Nyitott az információtechnológiai eszközök használatára.
    4. Törekszik az elektronikai rendszerek irányításához szükséges eszközrendszer megismerésére és rutinszerű használatára.
    5. Fejleszti a pontos és hibamentes feladatmegoldást, a mérnöki precizitást és szabatosságot szolgáló képességeit.
    6. Figyelemmel követi az elektronikai rendszerek irányítása tématerületen bekövetkező változásokat.
    7. Eredményeit a szakmai szabályainak megfelelően publikálja.
    8. Véleményét és nézeteit másokat nem sértve közzéteszi.

    D. Autonómia és felelősség

    1. Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval és hallgatótársaival.
    2. Elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket.
    3. Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában.
    4. Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz.
    5. Elkötelezett a rendszerelvű gondolkodás és problémamegoldás elvei és módszerei iránt.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Az előadások alapvetően a frontális oktatás technikáját alkalmazva ismertetik meg a hallgatókkal a tudás kompetenciaelemek által meghatározott információkkal.  Az előadások és az elérhető írásos tananyagok egymást kiegészítik, külön-külön nem elegendőek a megfelelő felkészültség eléréséhez. Az önálló gyakorlati foglalkozások az előadásoknak megfelelő tematikával, példákon keresztül segítik elő az ismeretek alkalmazását és készségszintű elsajátítását. A csoportmunka-készségek fejlesztését szolgálja a kizárólag csoportosan elkészíthető házi feladat (projekt).
    10. Követelmények

    A szorgalmi időszakban:

    A tanulási eredmények értékelése három évközi írásbeli teljesítménymérés (egy rész- és két összegző tanulmányi teljesítményértékelés) alapján történik. Összesen 100 pont szerezhető.

     

    érdemjegy ● [ECTS minősítés]

    pontszám

    jeles(5) ● Excellent [A]

    90% felett

    jeles(5) ● Very Good [B]

    85–90%

    jó(4) ● Good [C]

    70–85%

    közepes(3) ● Satisfactory [D]

    55–70%

    elégséges(2) ● Pass [E]

    40–55%

    elégtelen(1) ● Fail [F]

    40% alatt

    Az egyes érdemjegyeknél megadott alsó határérték már az adott érdemjegyhez tartozik.

     

    (1) Az összegző tanulmányi teljesítményértékelés: a tantárgy és tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja zárthelyi dolgozat formájában, a dolgozat egyrészt a megszerzett ismeretek alkalmazására fókuszál, így a problémafelismerést és -megoldást helyezi a középpontba., másrészt a szükséges lexikális ismereteket kéri számon. A rendelkezésre álló munkaidő 90 perc; Teljesítésükre a tanulmányi teljesítményértékelési tervben meghatározott időpontban, előreláthatólag a 8. és 14. oktatási héten kerül sor. A két összegző teljesítményértékelésen egyenként 40-40 pont szerezhető.

    (2) A részteljesítmény értékelés: a tantárgy tudás, képesség, attitűd, valamint önállóság és felelősség típusú kompetenciaelemeinek komplex értékelési módja, melynek megjelenési formája egy kizárólag csoportosan készíthető projekt feladat, amiről írásos beszámoló készül. A feladatok témája előre megadott listából választható, de lehetőség van egyedi témaválasztásra is előzetes egyeztetés útján. A választott témákat és az azokat készítő két-három fős csoportok beosztását az ötödik oktatási hétig kell véglegesíteni. Az elkészített dokumentáció tartalmi és formai követelményeit, értékelési elveit a feladatkiírás tartalmazza. A feladattal legfeljebb 20 pont szerezhető.

    (3) A labor foglalkozások legalább 70%-án kötelező a részvétel.

     

    A vizsgaidőszakban:

     

    11. Pótlási lehetőségek
    • Az összegző teljesítményértékeléseket nem kell egyenként eredményesen teljesíteni.
    • Az összegző teljesítményértékelések első alkalommal egyenként javíthatók, illetve ismételhetők.
    • Az összegző teljesítményértékelések ismétlő-javítása összevont formában lehetséges.
    • Több eredmény közül a hallgató számára kedvezőbbet kell figyelembe venni.
    • A nem elfogadott részteljesítmény értékelés egy alkalommal javítható, illetve ismételhető (ide értve a késedelmes benyújtást is) a pótlási időszak végéig.
    • Beadott és elfogadott részteljesítmény értékelés nem nyújtható be ismételten.
    • Az el nem végzett laborgyakorlatok alternatív részteljesítmény értékelés típusú feladattal kiválhatók a pótlási időszak végéig.
    • A hibásan (pl. jegyzőkönyvhiba) teljesített laborgyakorlat a hibás rész kijavított formában történő benyújtásával teljesíthető.
    12. Konzultációs lehetőségek A félév során rendszeres konzultációkat biztosítunk.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    • Előadásanyag, oktatói jegyzet
    • Simone Buso, Paolo Mattavelli: Digital Control in Power Electronics, Morgan & Claypool Publishers, 2006, ISBN: 9781598291124
    • Teuvo Suntio, Tuomas Messo, Joonas Puukko: Power Electronic Converters: Dynamics and Control in Conventional and Renewable Energy Applications,  Wiley, 2017, ISBN: 978-3-527-34022-4
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire30
    Házi feladat elkészítése50
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Sütő Zoltán, docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

    Dr. Stumpf Péter Pál, docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék