Linear Control

Enseignants

Bianchin Gianluca;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Notions of signals and systems as taught in LEPL1106.

Thèmes abordés

Development of mathematical models for linear dynamical systems (state-space representation, transfer functions) allowing to represent the dynamics in a unified way for a diversity of engineering applications (e.g. electromechanical, mechanical, electrical, chemical, biological, computer science)
Design of control schemes that meet specifications related to stability, transient and steady state performance (accuracy), and robustness. PI and PID controllers, Linear Quadratic Control, Smith predictor, feedforward control, cascade control. Use of software to design controllers.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

With respect to the referentiel AA, this courses contributes to the development,  the acquisition and the evaluation of the following learning outcomes : AA1.1, AA1.2, AA1.3 AA5.3, AA5.4, AA5.5 At the end of the course, the student will be able : design control systems based on linear models; design of control schemes that meet specifications on related to stability, transient and steady state performance (accuracy), and robustness. PI and PID regulators, Linear Quadratic Control, Smith predictors, feedforward control, cascade control; use software to design controllers; implement closed-loop control system in laboratory experiments under conditions similar to those in industrial applications; use industrial PID controller; autonomously run automatic control experiments, from the design level to the actual implementation and performance evaluations;

Contenu

Le cours est organisé en deux parties principales :
Partie 1 - Analyse des systèmes utilisant les outils du domaine fréquentiel : Transformées de Laplace, réponse dynamique, fonctions de transfert, pôles du système, diagrammes de blocs, stabilité, contrôle PID, diagrammes de Bode et de Nyquist, compensateurs à retard et à avance.
Partie 2 - Analyse des systèmes utilisant les outils du domaine temporel : modèles d'espace d'état, exponentielles matricielles, linéarisation, systèmes linéaires variables dans le temps, stabilité de Lyapunov, contrôlabilité et observabilité, placement des pôles, contrôle avancé par retour d'état.
Le cours suppose une formation de base en mathématiques de niveau bachelier ainsi qu’une introduction aux signaux et systèmes (par exemple, telle qu’enseignée dans LEPL1106). Il est conçu pour être autonome en ce qui concerne l’analyse complexe, les notions essentielles utilisées au cours seront introduites selon les besoins.
Le cours intègre des aspects de transition et de développement durable en explorant des stratégies de commande durables, incluant des techniques de commande à énergie minimale et une conception des systèmes tenant compte de leur cycle de vie.

Méthodes d'enseignement

L'apprentissage sera basé sur des cours (en mode présentiel ou à distance) mise en pratique dans des séances d'exercices (proposées en classe avec le soutien d'assistants) et des séances de laboratoire (à réaliser dans la salle de laboratoire par des groupes de 2 à 5 étudiants).

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

• Examen écrit
  
• Évaluations de laboratoire ayant lieu pendant le quadrimestre
  
• Évaluations pendant le quadrimestre (par ex. : quiz)
  
• Les expériences de laboratoire ou les quiz ne peuvent pas être réalisés en dehors du quadrimestre.
  
• Les notes des laboratoires et des évaluations du quadrimestre (par ex. : quiz) ne peuvent pas être reportées d’une année à l’autre, sauf cas exceptionnels et uniquement avec l’accord de l’enseignant.
  
• D’autres activités, comme des évaluations orales ou des devoirs, peuvent être utilisées en remplacement d’autres évaluations dans des cas particuliers.
  

Soit E la note de l’examen écrit, L la note combinée du laboratoire, et Q la note combinée du quiz (sur 20). La note finale sera calculée selon la formule: 
Si E < 8 : Note finale = E
Si E ≥ 8 : Note finale = 0,65*E+0,2*L+0,15*Q

Autres infos

La langue principale utilisée pendant les cours, les séances d'exercices et le laboratoire est l'anglais. Les examens peuvent être adaptés au français, sur demande.

Ressources
en ligne

https://moodleucl.uclouvain.be/course/view.php?id=7834

Bibliographie

Khalil, H. K. (2023). Control Systems: An Introduction. Michigan Publishing.
J. P. Hespanha, "Linear systems theory," Princeton University Press, 2018 (available in the library)
G. F. Franklin, J. D. Powell, E. Emami-Naeini, "Feedback control of dynamic systems," Prentice Hall, 2019 (available in the library)

Support de cours

• Slides, notes, and laboratory manuals provided by the instructor
• Suggested readings from the referenced books

Faculté ou entité
en charge

> MAP