Fakulteta za znanosti o okolju

Programiranje za vodenje procesov

Predmet se izvaja v programu:
Študijski program prve stopnje Okolje

Cilji in kompetence

Osnovni cilj predmeta je naučiti študente temeljev računalniškega vodenja in avtomatizacije tehničnih sistemov in procesov.

Študenti pridobijo naslednje kompetence:

  • osnovni principi vodenja ter splošni pristopi k načrtovanju in izgradnji sistemov,
  • obravnava sistema za vodenje kot izdelka (s stališča ključnih atributov kot so npr. namen, funkcija, mehanizmi in struktura), pogled na sisteme vodenja skozi življenjski cikel in obravnava netehniških vidikov uvajanja sistemov za vodenje,
  • poznavanje osnovnih metod, orodij in gradnikov, ki jih potrebujemo, da lahko gradimo sisteme vodenja kot so: izbira senzorjev, aktuatorjev, krmilnikov in programske opreme za vodenje in nadzor ter načrtovanje enostavnejših algoritmov sekvenčnega vodenja.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

Za uspešno osvajanje snovi je potrebno predhodno znanje, ki ga študentje pridobijo pri predmetih: Matematika, Fizika in Statistika (vsi trije predmeti so iz 1. letnika).

Vsebina

1. Uvod v sistemsko teorijo

  • Predstavitev predmeta, sistemi, sistemska teorija
  • Principi vodenja (odprtozančno, kompenzacija motnje, povratnozančno)

2. Sistemi za vodenje (namen, funkcije)

  • Sist. za vodenje (mehanizmi, struktura)
  • Življenjski cikel sistemov za vodenje
  • Netehniški vidiki

3. Uvod v tehnologijo sistemov vodenja

  • Tipala,
  • Izvršni sistemi,
  • Signali v sistemih vodenja

4. Sekvenčno vodenje

  • Osnove sekvenčnega vodenja
  • Industrijski regulatorji in krmilnik

5. Višji nivoji vodenja

  • Proizvodni nivo, procesni nivo
  • Procesni nivo, SCADA.

6. Primeri uporabe v okoljskih znanostih

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Študentje se najprej seznanijo z osnovnimi principi vodenja ter splošnimi pristopi k načrtovanju in izgradnji sistemov. Sledi obravnava sistema za vodenje kot izdelka (s stališča ključnih atributov kot so npr. namen, funkcija, mehanizmi in struktura), pogled na sisteme vodenja skozi življenjski cikel in obravnava netehniških vidikov uvajanja sistemov za vodenje. S temi znanji so študenti sposobni razumeti in analizirati delovanje sistemov avtomatskega vodenja. Osrednji del je posvečen osvojitvi osnovnih metod, orodij in gradnikov, ki jih potrebujemo, da lahko gradimo sisteme vodenja. Študenti se naučijo izbirati senzorje, aktuatorje, krmilnike in programsko opremo za vodenje in nadzor ter načrtovati enostavnejše algoritme sekvenčnega vodenja.

Temeljna literatura in viri

  • Več avtorjev (1998): Celostni pristop k računalniškemu vodenju procesov, urednik S. Strmčnik, Založba Fakultete za elektrotehniko, Ljubljana.
  • H. Jack (2008): Automating Manufacturing Systems with PLCs, http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books.html.
  • J. Kocijan (2012): Uvod v avtomatsko vodenje, spletni učbenik, Nova Gorica. http://dsc.ijs.si/OAV/Spletni%20ucbenik.htm

Načini ocenjevanja

S pisnim delom izpita se preverjajo teoretična, praktična in računska znanja osnovnih principov analize in načrtovanja vodenja (100 %)

Reference nosilca

Prof. dr. Juš Kocijan je raziskovalec na Odseku za sisteme in vodenje na Institutu Jožef Stefan in redni profesor za elektrotehniko na Poslovno-tehniški fakulteti Univerze v Novi Gorici.

Poleg raziskav in pedagoškega dela je bil aktiven tudi kot nosilec domačih in mednarodnih projektov, urednik in član uredniških odborov znanstvenih revij, član tehniškega komiteja IFAC za računsko inteligenco v avtomatskem vodenju. Prof. Kocijan je starejši član društva IEEE in IEEE Control Systems Society, član Slovenskega društva za simulacijo in modeliranje SLOSIM in član Društva avtomatikov Slovenije. Njegovo raziskovalno področje zajema modeliranje dinamičnih sistemov z modeli na podlagi Gaussovih procesov, načrtovanje vodenja z modeli na podlagi Gaussovih procesov, večmodelni pristop k modeliranju in načrtovanju vodenja, uporabe nelinearnega vodenja, analiza in načrtovanje multivariabilnih sistemov po metodi glavnih poti.

Izbrane objave

PETELIN, Dejan, GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš. Evolving Gaussian process models for prediction of ozone concentration in the air. Simulation modelling practice and theory, 2013, vol. 33, str. 68-80, doi: 10.1016/j.simpat.2012.04.005. [COBISS.SI-ID 26629159]

JUŽNIČ-ZONTA, Živko, KOCIJAN, Juš, FLOTATS, Xavier, VREČKO, Darko. Multi-criteria analyses of wastewater treatment bio-processes under an uncertainty and a multiplicity of steady states. Water res. (Oxford). [Print Ed.], 2012, vol. 46, no. 18, str. 6121-6131, doi: 10.1016/j.watres.2012.08.035. [COBISS.SI-ID 26152231]

PETELIN, Dejan, KOCIJAN, Juš, GRANCHAROVA, Alexandra. On-line Gaussian process model for the prediction of the ozone concentration in the air. Dokl. B’'lg. akad. nauk., 2011, vol. 64, no. 1, str. 117-124. [COBISS.SI-ID 24443431]

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš, JOHANSEN, Tor Arne. Explicit output-feedback nonlinear predictive control based on black-box models. Eng. appl. artif. intell.. [Print ed.], 2011, vol. 24, no. 2, str. 388-397. [COBISS.SI-ID 24397351]

MAN, Kristjan, KOCIJAN, Juš. Dynamical systems identification using Gaussian process models with incorporated local models. Eng. appl. artif. intell.. [Print ed.], 2011, vol. 24, no. 2, str. 398-408. [COBISS.SI-ID 24397095]

KOCIJAN, Juš, GRANCHAROVA, Alexandra. Gaussian process modelling case study with multiple outputs. Dokl. B’'lg. akad. nauk., 2010, vol. 63, no. 4, str. 601-607. [COBISS.SI-ID 23605799]

MAN, Kristjan, KOCIJAN, Juš. Fixed-structure Gaussian process model. Int. J. Syst. Sci., 2009, vol. 40, no. 12, str. 1253-1262. [COBISS.SI-ID 23224615]

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš, JOHANSEN, Tor Arne. Explicit stochastic predictive control of combustion plants based on Gaussian process models. Automatica (Oxf.). [Print ed.], 2008, vol. 44, no. 6, str. 1621-1631. [COBISS.SI-ID 21753383]

KOCIJAN, Juš, LIKAR, Bojan. Gas-liquid separator modelling and simulation with Gaussian process models. Simulation modelling practice and theory, 2008, vol. 16, no. 18, str. 910-922. [COBISS.SI-ID 21909543]

LIKAR, Bojan, KOCIJAN, Juš. Predictive control of a gas-liquid separation plant based on a Gaussian process model. Comput. chem. eng.. [Print ed.], 2007, vol. 31, no. 3, str. 142-152. [COBISS.SI-ID 20419367]

MAN, Kristjan, KOCIJAN, Juš. Application of Gaussian processes for black-box modelling of biosystems. ISA trans., 2007, vol. 46, no. 4, str. 443-457. [COBISS.SI-ID 20962087]

Univerzitetna koda predmeta: 1OK041

Letnik: 2

Semester: 1

Nosilec predmeta:

Predavatelj:

ECTS: 3

Obseg:

  • Predavanja: 30 ur
  • Vaje: 15 ur
  • Samostojno delo: 45 ur

Vrsta predmeta: izbirni

Jeziki: slovenščina

Metode poučevanja in učenja:
• predavanja • avditorne vaje z računskimi nalogami s področja analize in načrtovanja sistemov vodenja • predstavitve delovanja sistemov avtomatskega vodenja na modelnih napravah • individualno reševanje računskih nalog doma in predstavitev dobljenih rešitev ostalim študentom