Göm meny

TTIT62: Målbeskrivning

Övergripande

Tidigare har vi behandlat linjära kontinuerliga system och lärt oss vad ett dynamiskt system är, och hur vi kan analysera system som beskrivs av linjära differentialekvationer med avseende på bl.a. stabilitet. Denna analys utfördes bl.a. med hjälp av överföringsfunktion, poler/nolställen och blockschema.

Vi har dessutom studerat hur man använder processbegreppet för att modellera parallella förlopp, vilka mekanismer det finns för att stödja processkommunikation och synkronisering, och hur resurshantering går till när man inte behöver ta hänsyn till exakta tidskrav.

I det här temat ska vi studera grundläggande principer för att styra dynamiska system (återkoppling) och principer för datorbaserad styrning, dels hur ett linjärt dynamiskt system kan beskrivas på tidsdiskret form, dels hur man kan ta hänsyn till realtidsaspekter vid dimensioneringen av ett system.

Nedan följer en mera detaljerad beskrivning av de mål som har satts för temat. Målen beskrivs i allmänhet med hjälp av följande:

  • "Förstå ..." - Djupare förståelse; veta varför; tillräckligt för att kunna dra egna slutsatser om en företeelse.
  • "Veta ..." el. "Kunna ..." - Veta t.ex. hur något fungerar men inte nödvändigtvis varför.
  • "Känna till ..." - Ha fått en mera översiktlig orientering om innebörd och betydelse av en företeelse.

Återkoppling och specifikationer

  • Att förstå återkopplingsprincipen innebär att
    • förstå skillnaden mellan ett öppet och ett slutet (återkopplat) system
    • förstå begreppen styrsignal, utsignal, referenssignal och störsignal
    • förstå fördelarna med återkoppling
  • Att kunna analysera ett tidskontinuerligt system innebär att
    • kunna definitionen på ett systems tidskonstant och förstärkning
    • veta vad ett stegsvar och ett rampsvar är
    • kunna definitionerna på stigtid, översläng, insvängningstid och stationärt fel
    • förstå sambandet mellan ett systems dynamiska egenskaper (översläng, stigtid, insvängningstid) och dess polers placering (storleken på imaginärdelen relativt realdelen, avstånd till origo)
    • förstå sambandet mellan ett systems kvalitativa egenskaper (statiska och dynamiska) och styrsignalens utseende
    • kunna använda slutvärdesteoremet
  • Att kunna PID-återkoppling innebär att
    • förstå hur P, I och D delarna används i en PID-regulator, dvs för- och nackdelar
    • känna till olika inställningsregler för PID-regulatorer
    • kunna använda någon inställningsregel för att bestämma koefficienterna i en PID-regulator

Tidsdiskreta system

  • Att kunna sampla system och signaler innebär att
    • kunna samplingsteoremet och förstå aliaseffekten
    • känna till hur en tidskontinuerlig signal kan rekonstrueras ur dess samplade motsvarighet
    • utgående från ett kontinuerligt system kunna ta fram motsvarande tidsdiskreta approximation via bilinjär transformation (Tustin)
    • utgående från ett kontinuerligt system med styckvis konstant insignal kunna ta fram en exakt tidsdiskret beskrivning
    • förstå kopplingen mellan polerna för ett kontinuerligt system och dess samplade motsvarighet
  • Att kunna beskriva tidsdiskreta linjära system på olika sätt innebär att
    • kunna representera ett tidsdiskret system som en differensekvation
    • kunna beräkna överföringsfunktionen med hjälp av z-transformen utgående från ett systems differensekvation
    • kunna ställa upp ett systems differensekvation givet dess överföringsfunktion
    • kunna ta fram ett systems impulssvar
  • Att kunna analysera tidsdiskreta system innebär att
    • kunna analysera stabilitet för ett tidsdiskret system
    • kunna lösa differensekvationerna
    • kunna använda slutvärdesteoremet
    • förstå sambandet mellan det tidsdiskreta systemets poler och dess kvalitativa uppförande (oscillationer, snabbhet, stabilitet)

Realtidssystem

  • att känna till mekanismer för att förebygga, undvika, och detektera låsning (deadlock) i samkörande system, samt att förstå hur Bankirsalgoritmen fungerar
  • att få insikt i realtidssystems speciella krav på processhantering med avseende på schemaläggning och resurshantering genom att förstå:
    • hur välkända statiska och dynamiska schemaläggningsalgoritmer fungerar och deras tillämpningsområden. I synnerhet, hur cyklisk schemaläggning fungerar i jämförelse med preemptiva algoritmer såsom "Earlier Deadline First" (EDF), och "Rate Monotonic Scheduling" (RMS)
    • på vilket sätt och i vilka sammanhang är dessa schemaläggningsalgoritmer optimala
    • hur hantering av gemensamma resurser påverkar schemaläggningsalgoritmer. I synnerhet, hur fenomenet "priority inversion" i prioritets-baserade schemaläggningsalgoritmer kan undvikas med hjälp av prioritetsärvning
  • att förstå skillnaderna mellan realtidskärnor och vanliga operativsystem
  • att förstå sambandet mellan felhantering och att agera inom givna tidsramar i realtidssystem, samt känna till metoder för att förebygga och tolerera fel så att haverier inte uppstår, t. ex. undantagshantering i programvara.

Informationsansvarig: Martin Enqvist
Senast uppdaterad: 2016-02-02