ΔΠΜΣ ΕΜΠ Συστήματα Αυτοματισμού

Κατεύθυνση Α: Συστήματα Κατασκευών και Παραγωγής
Κατεύθυνση Β: Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου και Ρομποτικής

Περιεχόμενο μαθημάτων κατεύθυνσης Α: Συστήματα Κατασκευών και Παραγωγής

Υποχρεωτικά Μαθήματα Α' Εξαμήνου

1107. Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου και Εργαστήριο

Παρουσιάζεται ο σχεδιασμός εύρωστων βέλτιστων ελεγκτών για γραμμικά συστήματα Μονής Εισόδου-Μονής Εξόδου (SISO) και Πολλών Εισόδων-Πολλών Εξόδων (ΜΙΜΟ). Λαμβάνεται υπόψη η αβεβαιότητα του μοντέλου του συστήματος κατά την φάση του σχεδιασμού του ελεγκτή. Ο βασικός σχεδιασμός και η ανάλυση γίνεται στο πεδίο της συχνότητας. Οι εύρωστοι ελεγκτές σχεδιάζονται με μεθόδους H_infinity και μ-σύνθεσης. Γίνεται χρήση του MATLAB/Simulink και του Robust Control Toolbox σε παραδείγματα και εφαρμογές. Υπάρχει υποχρεωτική εργασία σχεδιασμού και προσομοίωσης ελεγκτή.

1108. Προτυποποίηση και Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων

1. Συναρτήσεις μεταφοράς. Διαγράμματα Bode και Nyquist. Αναπαράσταση αβεβαιότητας. Ιδιάζουσες τιμές πολυμεταβλητών συστημάτων. Εύρωστη ευστάθεια και απόδοση συστημάτων με παραμετρική ή μη αβεβαιότητα. Ρυθμιστές IMC (Internal Model Control).
2. Μοντελοποίηση δυναμικών συστημάτων με μητρώα κατάστασης. Δυναμικός Προγραμματισμός και Βέλτιστος Έλεγχος. Ελεγκτές LQR (Linear Quadratic Regulators).
3. Σχεδιασμός φίλτρων Kalman. Μέθοδος LQG (Linear Quadratic Gaussian). Έλεγχος Η_infinity.
4. Σχεδιασμός βέλτιστων ελεγκτών τύπου MPC (Model Predictive Control).
Το μάθημα αυτό έχει ως στόχο την παρουσίαση μεθόδων σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου που συνδυάζουν τα πεδία χρόνου και συχνότητας. Οι μέθοδοι αρχικά παρουσιάζονται σε επίπεδο συστημάτων μιας εισόδου - μιας εξόδου και γενικεύονται σε πολυμεταβλητά συστήματα. Οι φοιτητές που ολοκληρώνουν το μάθημα θα είναι σε θέση να σχεδιάσουν στο MATLAB βέλτιστους ελεγκτές LQG για πολυμεταβλητά συστήματα που ικανοποιούν συγκεκριμένες προδιαγραφές στο πεδίο της συχνότητας με βάση τις ιδιάζουσες τιμές.

Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ)

1101. Βέλτιστος Σχεδιασμός Βιομηχανικών Προϊόντων

- Η Συστηματική Αντίληψη της Κατασκευής - Εισαγωγή στην Κατασκευαστική Μελέτη / Σύνθεση - Η Συστηματική Προσέγγιση της Κατασκευαστικής Μελέτης - Μοντελοποίηση Συστημάτων - Συστηματική Ανάλυση - Μέθοδοι Εργασίας- Εναλλακτικές Κατασκευαστικές Λύσεις - Εισαγωγή στις Μεθόδους Βελτιστοποίησης - Ντετερμινιστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Ημι-ντετερμινιστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Στοχαστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Συναρτήσεις Δοκιμών - Αντιμετώπιση Περιορισμών - Παραδείγματα Εφαρμογών.
Αντικείμενο του μαθήματος είναι η εξειδίκευση των Μ.Φ. σε σύγχρονες μεθόδους ανάλυσης - σύνθεσης & βελτιστοποίησης με στόχο την εφαρμογή τους στο βέλτιστο σχεδιασμό κατασκευών. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος εκπονείται υπολογιστικό θέμα - εργασία.

1103. Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις

Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις: εισαγωγή στη διοίκηση παραγωγής και λειτουργίας - ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΜΗΧΑΝΩΝ - Βασικές αρχές ανάλυσης κραδασμών - Εξοπλισμός καταγραφής δεδομένων - Διάγνωση και παρακολούθηση βλαβών - Βλάβες ρουλεμάν και γραναζιών, κακή ευθυγράμμιση και αζυγοσταθμία - Διεθνείς κανονισμοί - Μέθοδοι διάγνωσης βλαβών (μετασχηματισμός Fourier, χρονικοί δείκτες -rms, κύρτωση, κλπ-, αποδιαμόρφωση με μετασχηματισμό Hilbert, κυματιδιακός μετασχηματισμός) - Εφαρμογές - ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ ΤΑΞΙΝΟΜΙΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - Εξαγωγή/επιλογή/περιορισμός πλήθους (PCA) χαρακτηριστικών - αυτοματοποιημένη ομαδοποίηση/ταξινόμιση δεδομένων/βλαβών (K-means, SVM) - Εφαρμογές - ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ - Διεθνείς κανονισμοί - Μοντελοποίηση παραγωγικής διαδικασίας - Πολυμεταβλητός στατιστικός έλεγχος (MPCA) - Μέθοδοι οπτικοποίησης μεταβλητών (SAX, VizTree) - Εφαρμογές - ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΥΓΙΕΙΝΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ - Έλεγχος κραδασμών στο ανθρώπινο σώμα από χρήση εργαλείων και οχημάτων - Εξοπλισμός καταγραφής δεδομένων - Διεθνείς κανονισμοί - Εφαρμογές. Αντικειμενικός στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τις λειτουργίες και διαδικασίες των βιομηχανικών εγκαταστάσεων (κύριες και βοηθητικές) και τις παραμέτρους σχεδιασμού τους.

1104. CAD και Εφαρμογές

Καμπύλες και επιφάνειες Bezier, B-splines και NURBS. Αλγόριθμοι de Casteljau, de Boor, ανύψωσης βαθμού, υποδιαίρεσης και εισαγωγής κόμβου. Γεωμετρική συνέχεια μεταξύ τμημάτων καμπυλών/επιφανειών. Επιφάνειες τετραπλευρικής, τριγωνικής και μικτής τοπολογίας. Ισοαποστασιακές καμπύλες και επιφάνειες.
Το μάθημα στοχεύει στην παροχή βασικών γνώσεων και ανάπτυξη βασικών δεξιοτήτων στην περιοχή του σχεδιασμού με την βοήθεια υπολογιστή. Οι βασικές γνώσεις αναφέρονται στην δομή του γεωμετρικού πυρήνα ενός σύγχρονου συστήματος CAD και τις μεθοδολογίες και τεχνικής ανάπτυξης του. Οι δεξιότητες καλλιεργούνται μέσω της εκπαίδευσης των σπουδαστών σε ένα τυπικό εμπορικό σύστημα CAD και της ανάθεσης εκπόνησης μέσου αυτού σχεδιαστικού project για βιομηχανικά αντικείμενα μικρής/μεσαίας πολυπλοκότητας.

1105. CAE και Εφαρμογές

Γενίκευση της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων: Μέθοδοι των Σταθμικών Υπολοίπων. Συναρτήσεις Σχήματος στα Πεπερασμένα Στοιχεία: Κατασκευή των συναρτήσεων σχήματος, Συναρτήσεις σχήματα σε μονοδιάστατα χωρία. Συναρτήσεις σχήματος σε διδιάστατα χωρία. Γενικές οικογένειες στοιχείων. Απεικονισμένα στοιχεία. Ισοπαραμετρική απεικόνιση. Αριθμητική ολοκλήρωση. Ανάλυση Μονοδιάστατων Προβλημάτων: Διακριτοποίηση του χώρου. Υπολογισμός των μητρώων ακαμψίας και φορτίσεως. Σύνθεση του ολικού μητρώου ακαμψίας. Υπολογισμός μετατοπίσεων και τάσεων. Εφαρμογές στην περίπτωση προβλημάτων της ελαστικότητας και της ροής θερμότητας. Ανάλυση Διδιάστατων Προβλημάτων: Διακριτοποίηση του χώρου. Υπολογισμός των μητρώων του στοιχείου. Σύνθεση του ολικού μητρώου ακαμψίας. Υπολογισμός μετατοπίσεων και τάσεων. Εφαρμογές σε προβλήματα της ελαστικότητας και σε προβλήματα μεταφοράς θερμότητας. Τρισδιάστατη Εντατική Κατάσταση: Οι συναρτήσεις των μετατοπίσεων της τρισδιάστατης ελαστικότητας. Τετραεδρικά στοιχεία. Οκτακομβικά στοιχεία. Υπολογισμός Πλακών και Κελυφών: Λεπτές πλάκες σε κάμψη (Κριτήρια σύγκλισης, Ορθογωνικά και Τριγωνικά στοιχεία πλακών). Κελύφη (Λεπτά Κελύφη).
Ο κύριος σκοπός του μαθήματος είναι να εισαγάγει την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με γενικό τρόπο ούτως ώστε να μπορούν να αντιμετωπισθούν οι ποικίλες εφαρμογές της μεθόδου σε προβλήματα του μηχανικού. Εφαρμογές γίνονται σε προβλήματα θερμότητας, ελαστικότητας και ρευστών. Με το μάθημα "CAE και Εφαρμογές" δίνονται εξειδικευμένες γνώσεις μεθόδων υπολογιστικής Μηχανικής που βρίσκουν ευρεία εφαρμογή στον προγραμματισμό σύγχρονων αλγορίθμων για τον σχεδιασμό και την μοντελοποίηση φυσικών φαινομένων και την χρησιμοποίηση αυτών των μοντέλων για την επίλυση κατασκευαστικών προβλημάτων.

1206. Έξυπνα Υλικά

1. Ορισμός και ταξινόμηση των έξυπνων υλικών.
2. Συσχέτιση κρυσταλλικής δομής και ευφυούς συμπεριφοράς των υλικών.
3. Πιεζοηλεκτρικά και ηλεκτροσυσταλτικά υλικά.
4. Μαγνητοσυσταλτικά υλικά.
5. Κράματα με μνήμη σχήματος.
6. Ηλεκτρορεολογικά και μαγνητορεολογικά υγρά.
7. Τεχνολογία αισθητήρων, ενεργοποιητών και μετατροπέων βασισμένη στα έξυπνα υλικά.
8. Λοιπά πεδία τεχνολογικών εφαρμογών των έξυπνων υλικών.

Υποχρεωτικά Μαθήματα Β' Εξαμήνου

1106. CAM και Εφαρμογές

To μάθημα ασχολείται με την τεχνολογία και τον προγραμματισμό σύγχρονων εργαλειομηχανών, ως εξής. Δομή εργαλειομηχανών και βασικά υποσυστήματα. Βασικές έννοιες δυναμικής εργαλειομηχανών. Βασικές έννοιες συστημάτων CNC (Παρεμβολή. Συστήματα ελέγχου αξόνων κίνησης). Κύτταρα εργαλειομηχανών και ελεγκτές DNC. Προγραμματισμός G-code για κέντρα κατεργασιών / τόρνευσης, κάμψης και τρισδιάστατης εκτύπωσης (Συστήματα συντεταγμένων. Αντιστάθμιση. Βασικές κινήσεις. Εντολές Μ). CAM για κατεργασίες κοπής (Υπολογισμός τροχιάς εργαλείου. Ροή δεδομένων. Μεταφορά αρχείων CAD. Μεταεπεξεργαστές). Αυτοματισμός εκπόνησης φασεολογίων (Φασεολόγια παραλλαγής και αναδημιουργίας. Λογισμός με βάση μορφολογικά χαρακτηριστικά κατεργασιών). Προγραμματισμός ρομπότ on- και off-line για εξυπηρέτηση εργαλειομηχανών και εκτέλεση κατεργασιών. Μέτρηση ακρίβειας εργαλειομηχανών CNC και ρομπότ με χρήση laser (Αρχές. Υλοποίηση).
Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι:
Βασικός σχεδιασμός συστημάτων ελέγχου εργαλειομηχανών και επιλογή υλικού. Προγραμματισμός CNC σε κέντρο κατεργασιών και κέντρο τόρνευσης. Προγραμματισμός συστημάτων CAM. Προγραμματισμός ρομπότ για εξυπηρέτηση εργαλειομηχανών. Αυτοματοποίηση εκπόνησης φασεολογίων. Αξιολόγηση ακρίβειας εργαλειομηχανών. Κατάστρωση διαδικασιών μέτρησης ακρίβειας εργαλειομηχανών και ρομπότ.

2204. Μηχανοτρονικά Συστήματα

Eισαγωγή, Σχεδιασμός, Mοντελοποίηση, Αναγνώριση Παραμέτρων & Aνάλυση, Έλεγχος, Aισθητήρες, Eπενεργητές, Mηχανισμοί, Mεταδόσεις, Αναλογικά Hλεκτρονικά, A/D & D/A, Mικροελεγκτές (h/w & s/w), Single board computers, Λ/Σ Πραγματικού Xρόνου (RTOS), Kατασκευαστικά Θέματα. Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν:
- Να αναλύουν μηχανοτρονικά συστήματα και να ολοκληρώνουν το σχεδιασμό μιας σύνθετης διάταξης.
- Να επιλέγουν κατάλληλες τεχνολογίες αισθητήρων, επενεργητών, ηλεκτρονικών, μC, για χρήση σε μηχανοτρονικέςδιατάξεις.
- Να έχουν επίγνωση των δυσκολιών που παρουσιάζονται στο σχεδιασμό και την υλοποίηση σύνθετων μηχανοτρονικών συστημάτων και να μπορούν να συνεργάζονται σε μια ομάδα για να τις αντιμετωπίζουν.
- Να μπορούν να αξιολογούν τις βασικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία μηχανοτρονικών συστημάτων.

Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ)

1201. Συστήματα Μεταφορικών Μέσων

Χερσαίες μεταφορές εμπορευμάτων - στατιστικά - οικονομικά στοιχεία μεταφορών - πράσινες μεταφορές - στοιχεία συστημάτων μεταφοράς. Μοντελοποίηση μεταφορικών συστημάτων. Οδικές μεταφορές. Σιδηροδρομικές μεταφορές. Ευφυή συστήματα μεταφορών. Μεταφορά επικίνδυνων & ευπαθών προϊόντων. Ασφαλής μεταφορά εμπορευμάτων.
Στόχος του μαθήματος είναι η γνώση των χερσαίων (οδικών & σιδηροδρομικών) οχημάτων μεταφοράς εμπορευμάτων & εκμάθηση τρόπων υπολογισμού - κατασκευής υπερκατασκευών των μεταφορικών μέσων. Εναρμόνιση - εφαρμογή Ευρωπαϊκών Οδηγιών καθώς και των συνδυασμένων μεταφορών.

1202. Διεργασίες και Τεχνικές Αντιρρύπανσης

1. Απόκτηση γενικών και ειδικών γνώσεων με έμφαση στις διεργασίες ,τις τεχνικές και τεχνολογίες επί των θεμάτων του μαθήματος.
2. Εκμάθηση επίλυσης, οικονομοτεχνικά, συγκεκριμένων περιπτώσεων (case studies) επί θεμάτων του μαθήματος.
3. Η γνώση της υφιστάμενης κατάστασης διεθνώς και ειδικότερα στην Ελλάδα επί των θεμάτων του μαθήματος.
4. Η γνώση εκτίμησης των οικονομικών μεγεθών (και η γνώση του υπολογισμού τους για τα case studies) επί των θεμάτων του μαθήματος. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη βιώσιμη ανάπτυξη.
5. Εκμάθηση εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν από άλλα μαθήματα του διατμηματικού προγράμματος σε θέματα του μαθήματος.
6. Ανάπτυξη δεξιοτήτων και απόκτηση ικανότητας στην εφαρμογή των συστημάτων αυτοματισμού και γενικότερα της πληροφορικής στη μελέτη και αντιμετώπιση των θεμάτων του μαθήματος.
7. Προσανατολισμός στην εφαρμογής των γνώσεων που αποκτώνται στην αγορά εργασίας.
8. Η συνειδητοποίηση της σημαντικότητας της σχέσης έρευνας - εφαρμογής.
9. Η εμπέδωση της (συχνής) ανάγκης διεπιστημονικής προσέγγισης των θεμάτων του μαθήματος.
Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι:
1. Η εισαγωγή των μεταπτυχιακών φοιτητών στις βασικές έννοιες και θεματολογία της ρύπανσης του περιβάλλοντος καθώς και των διεργασιών και τεχνικών για την αντιμετώπισή της.
2. Η ανάλυση των κύριων διεργασιών και τεχνικών (βιολογικές, θερμικές, φυσικές-χημικές κ.α) για την αντιμετώπιση της ρύπανσης, με εφαρμογές σε στερεά, υγρά και αέρια απόβλητα.
3. Η ανάλυση εφαρμογών συστημάτων αυτοματισμού στην αντιμετώπιση της ρύπανσης.
4. Η επίλυση (οικονομοτεχνική) συγκεκριμένων περιπτώσεων.
Με το μάθημα δίνονται γενικές και κυρίως εξειδικευμένες γνώσεις μεθόδων, διεργασιών και τεχνικών που βρίσκουν ευρεία εφαρμογή για την επίλυση προβλημάτων ρύπανσης και παρουσιάζονται εφαρμογές συστημάτων αυτοματισμού στην επίλυσή τους.

1203. Τεχνολογία Συγκολλητών Κατασκευών

(1) Εισαγωγή. Τεχνικά Χαρακτηριστικά Συγκολλητών Κατασκευών, Συμβατικές και Μη Συμβατικές Μέθοδοι Συγκόλλησης, Εφαρμογές, Κώδικες, Κανονισμοί και Πιστοποίηση.
(2) Μετάδοση θερμότητας συγκόλλησης. Θερμοκρασιακές κατανομές.
(3) Μεταλλουργικά φαινόμενα κατά τη συγκόλληση, Ανάλυση αστοχιών.
(4) Παραμένουσες Τάσεις, Παραμορφώσεις.
(5) Τεχνολογία και Εφαρμογές Συγκολλήσεων στερεάς κατάστασης .
(6) Ιδιοσυγκευές Συγκολλητών Κατασκευών, Κοστολόγηση Συγκολλητών Κατασκευών.
(7) Πιστοποίηση Προσωπικού, Υγιεινή και Ασφάλεια.
(8) Μη Καταστροφικοί Έλεγχοι Συγκολλητών Κατασκευών.
(9) Διάβρωση συγκολλητών κατασκευών.
(10) Εργαστηριακές επιδείξεις.
(11-12) Παρουσίαση Θεμάτων.
Τρείς είναι οι βασικοί στόχοι του μαθήματος:
(α) Η κατανόηση των βασικών αρχών και προβλημάτων της τεχνολογίας συγκολλήσεων, με έμφαση στη μηχανική συμπεριφορά συγκολλητών κατασκευών και τη διασφάλιση της ποιότητας τους.
(β) Η ανάπτυξη του τρόπου εργασίας κατά ομάδες, μέσω της εκπόνησης ενός εκτενούς θέματος από ολιγάριθμες ομάδες μεταπτυχιακών φοιτητών, στις οποίες ο καθένας έχει συγκεκριμένο ρόλο.
(γ) Η καλλιέργεια της προφορικής παρουσίασης, μέσω της παρουσίασης των αποτελεσμάτων της εργασίας που έγινε στο κάθε θέμα στο ακροατήριο της τάξης.

1204. Η-Μ Μελέτες

Εισαγωγή - αντικείμενο του μαθήματος.
Σχεδιασμός θερμικής μόνωσης κτηρίων και υπολογισμός της. Υπολογισμός απωλειών από αγωγή, συναγωγή και ακτινοβολία. Κλιματολογικά στοιχεία και κανονισμοί. Στοιχεία κεντρικής θέρμανσης και εμπορικές τους ονομασίες. Υπολογισμός απόδοσης στοιχείων και απωλειών στα κυκλώματα θέρμανσης (μονοσωλήνιο, δισωλήνιο, ενδοδαπέδιο). Εκλογή και υπολογισμός λεβήτων, δεξαμενών, καυστήρων, καπνοδόχων, δοχείων διαστολής. Υπολογισμός κυκλοφορητή και στοιχείων ελέγχου (βάνες, αυτοματισμοί).
Μελέτες ύδρευσης κτηρίων. Υπολογισμός φορτίων και σωληνώσεων με βάση τις μονάδες ισοδύναμου φορτίου και την αναλυτική μέθοδο. Υπολογισμός συγκεντωμένων και κατανεμημένων (γραμμικών) απωλειών με χρήση διαγράμματος Moody. Εξίσωση του Bernoulli.
Μελέτες αποχέτευσης κτηρίων. Υπολογισμός φορτίων λυμάτων. Υπολογισμός σιφωνιών και στηλών αερισμού σε αποχετεύσεις. Φρεάτια και βόθροι. Τεχνολογία αποχετεύσεων και εισαγωγή στην επεξεργασία των αστικών αποβλήτων.
Μελέτες ανυψωτικών μηχανημάτων (ανελκυστήρες). Υπολογισμός συρματοσχοίνων, τροχαλιών και εκλογή ηλεκτροκινητήρα, θαλάμου και αντίβαρου. Υδραυλικοί και μηχανικοί ανελκυστήρες προσώπων. Διατάξεις και εξοπλισμός μηχανοστασίων. Υπολογισμός οδηγών, αυτοματισμών και συστημάτων ασφαλείας ανελκυστήρα.
Μελέτες ενεργητικής πυροπροστασίας και πυρόσβεσης. Παθητική πυροπροστασία κτηρίων. Αυτόματες διατάξεις ανίχνευσης πυρκαγιάς και αυτοματισμοί πυρόσβεσης.
Ηλεκτρολογικές μελέτες κτηρίων. Μονοφασικά - τριφασικά δίκτυα. Υπολογισμός και εκλογή διατομών καλωδίων και υπολογισμός ασφαλειών πίνακα. Υπολογισμός γειώσεων και προστασία από βραχυκύκλωμα - ηλεκτροπληξία. Αυτοματισμοί ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων κτηρίων.
Υπολογιστικές ασκήσεις. Παρουσίαση θεμάτων από ομάδες φοιτητών και αξιολόγηση.

1205. Τεχνολογία Πολυμερών

Η Διδακτέα Ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει την παρουσίαση βασικών εννοιών που αφορούν την Τεχνολογία των Πολυμερών. Γίνεται σύντομη αναφορά στην παραγωγή και τη φυσικοχημεία (θερμικές μεταπτώσεις, κρυσταλλικότητα) των πολυμερών. Ακολουθεί παρουσίαση βασικών αρχών στη ρεολογία/ρεομετρία τηγμάτων πολυμερών καθώς και των διεργασιών μορφοποίησης, με έμφαση στις λειτουργικές συνθήκες που πρέπει να ακολουθούνται για την επεξεργασία διαφόρων πολυμερών. Τέλος, μέσα από μελέτες περιπτώσεων (case studies) γίνεται αναφορά σε σύγχρονες εφαρμογές στον τομέα της συσκευασίας τροφίμων, των βιοϊατρικών πολυμερών και των νανοδομημένων πολυμερών. Αναφορά γίνεται επίσης σε τύπους "έξυπνων πολυμερών" σε εφαρμογές ως αισθητήρες/ενεργοποιητές.
Με συνδυασμό των ανωτέρω γνώσεων οι σπουδαστές μπορούν να αντιμετωπίσουν στην πράξη προβλήματα σχεδιασμού και ελέγχου διεργασιών παραγωγής και μορφοποίησης πολυμερών καθώς και την ανάπτυξη νέων και καινοτομικών προϊόντων από πολυμερικά υλικά.

1207. Ενεργειακά Συστήματα σε Κτίρια και Βιομηχανία

Ενδεικτικά περιεχόμενα: (α) Εισαγωγή, (β) Ενεργειακά Συστήματα Κτιρίων (Η/Μ, ΣΑΕ, Μετρητικά, Εξοικονόμηση Ενέργειας, Επίσκεψη/μετρήσεις σε πιλοτικό κτίριο), (γ) Ενεργειακά Συστήματα στη Βιομηχανία (Τεχνολογίες καύσης, Συμπαραγωγή Θερμότητας/Ηλεκτρισμού, Βοηθητικά Βιομηχανικά Συστήματα, Case Studies), (δ) Αποθήκευση Θερμότητας/Ηλεκτρισμού (Συστήματα και Εφαρμογές).
Το μάθημα στοχεύει να εφοδιάσει τους φοιτητές με ειδικές γνώσεις στα χαρακτηριστικά και λειτουργία: (α) συστημάτων παραγωγής ενέργειας, (β) συστημάτων θερμικής και ηλεκτρικής αποθήκευσης και (γ) συστημάτων αυτοματισμού ενεργειακών συσκευών και εγκαταστάσεων με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας.

Περιεχόμενο μαθημάτων κατεύθυνσης B: Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου και Ρομποτικής

Υποχρεωτικά Μαθήματα A' Εξαμήνου

1108. Προτυποποίηση και Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων

2104. Ρομποτικά Συστήματα Ελέγχου

Απόκτηση μαθηματικού, αναλυτικού υπόβαθρου για τη μοντελοποίηση, τον προγραμματισμό και τον έλεγχο ρομποτικών διεργασιών χειρισμού. Εμβάθυνση στη μηχανική συστημάτων βιομηχανικού-τύπου ρομποτικών χειριστών, καθώς και στις ιδιαιτερότητες που αφορούν στη σχεδίαση αντίστοιχων ρομποτικών συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.
Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι:
1. Η εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες και θεματολογία της Ρομποτικής, κυρίως όσον αφορά στην ανάλυση και έλεγχο κλασσικών ρομποτικών χειριστών, συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση πληθώρας εργασιών στη βιομηχανία.
2. Η εξοικείωση των φοιτητών με τα αναλυτικά μαθηματικά εργαλεία που υπεισέρχονται στη μελέτη κλασσικών βιομηχανικών ρομποτικών συστημάτων, ώστε να είναι μεταξύ άλλων κατάλληλα προετοιμασμένοι για την καλύτερη αφομοίωση και κατανόηση στην πράξη των λειτουργιών και του τρόπου ελέγχου ενός ρομποτικού συστήματος, σε συνδυασμό με το αντίστοιχο εργαστηριακό μάθημα το οποίο θα διδαχθούν στο επόμενο (εαρινό) εξάμηνο.

Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ)

1107. Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου

2208. Στοχαστική Βελτιστοποίηση

Δυναμικός Προγραμματισμός, στοχαστική προσέγγιση (stochastic approximation), μαρκοβιανή μάθηση (Markovian learning). Ευστάθεια και σύγκλιση στοχαστικών συστημάτων, Προσομοιωμένη ανόπτηση (simulated annealing). Γενετικοί αλγόριθμοι.

Υποχρεωτικά Μαθήματα Β' Εξαμήνου

2202. Μη Γραμμικά Συστήματα και Έλεγχος

Η ύλη περιλαμβάνει αποτελέσματα από την θεωρία των μη γραμμικών ντετερμινιστικών συστημάτων πεπερασμένης διάστασης :
1. Εισαγωγή στη θεωρία διαφορικών πολλαπλοτήτων, γεωμετρικές ιδιότητες μη γραμμικών συστημάτων, σχετικός βαθμός, γραμμικοποιηση, ελεγξιμοτητα.
2. Ευστάθεια εισόδου κατάστασης, Lyapunov χαρακτηρισμοί, ευστάθεια σύνθετων συστημάτων.
3. Σταθεροποίηση με ανάδραση, χρήση Lyapunov συναρτήσεων και θεωρήματος Κεντρικής Πολλαπλότητας. Ολική Σταθεροποίηση. Degree Theory και αναγκαίες συνθήκες.

2205. Εργαστήριο Ρομποτικής

Οι εργαστηριακές ασκήσεις, για την αφομοίωση και κατανόηση στην πράξη των λειτουργιών και του τρόπου ελέγχου ρομποτικών συστημάτων, συμπεριλαμβάνουν μεταξύ άλλων: (α) γραμμικό έλεγχο μεμονωμένης ρομποτικής άρθρωσης, (β) προγραμματισμό ρομποτικής διεργασίας παραγωγής (ρομποτικό κύτταρο), (γ) στοιχεία δυναμικού, μη-γραμμικού ελέγχου με εφαρμογή σε αρθρωτούς ρομποτικούς βραχίονες (π.χ. διάταξη Pendubot αναστρόφου εκκρεμούς δύο βαθμών ελευθερίας), (δ) τεχνικές προγραμματισμού βιομηχανικού τύπου ρομποτικού βραχίονα (π.χ. Adept Scara-type).
Το μάθημα αυτό αποσκοπεί στην απόκτηση πρακτικών γνώσεων και δεξιοτήτων μέσω εργαστηριακής άσκησης, και στην αφομοίωση των αντίστοιχων θεωρητικών γνώσεων πάνω στον έλεγχο και στον προγραμματισμό ρομποτικών συστημάτων (κυρίως βιομηχανικού τύπου ρομποτικούς χειριστές και ρομποτικά συστήματα παραγωγής).

Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ)

2201. Πολυμεταβλητά Συστήματα Ελέγχου

Πολυμεταβλητά ΣΑΕ στο χώρο κατάστασης. Στοιχεία Αφηρημένης Άλγεβρας και Διαφορικής Γεωμετρίας Βέλτιστος Έλεγχος. Σθεναρός (εύρωστος), Πολυμεταβλητός Έλεγχος (H00, KM). Το πρόβλημα του ελέγχου σε συστήματα πολλών εισόδων (διεγέρσεων) πολλών εξόδων (αποκρίσεων). Γραμμικοποίηση συστήματος στην περιοχή ενός σημείου ισορροπίας. Χρονική απόκριση συστήματος και τρόποι υπολογισμού της μητρικής εκθετικής συνάρτησης. Ορισμός και ιδιότητες της μήτρας συναρτήσεων μεταφοράς. Ελεγξιμότητα, παρατηρησιμότητα και αποσύνθεση Kalman. Δείκτες ελεγξιμότητας και δείκτες παρατηρησιμό-τητας συστήματος. Ισοδυναμία πολυωνυμικών μητρών. Μορφές μήτρας. Μηδενικά στο άπειρο και πεπερασμένα μηδενικά συστήματος. Γενίκευση της μεθόδου των γεωμετρικών τόπων των ριζών (root locus) σε πολυμεταβλητά συστήματα και ο ρόλος των μηδενικών στο άπειρο. Κανονική μορφή Popov. Κανονική μορφή Luenberger. Κανονική παρατηρήσιμη μορφή. Θεωρία πολυωνυμικών μητρών. Εισαγωγή της μήτρας συστήματος. Μετα-σχηματισμός της μήτρας συστήματος. Ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα περιγραφής με μήτρα συστήματος. Εισαγωγή στην ευστάθεια κατά Lyapunov για μη γραμμικά και γραμμικά συστήματα.
Στο τέλος του μαθήματος οι σπουδαστές είναι σε θέση:
1) Να περιγράψουν ένα πολυμεταβλητό σύστημα στο πεδίο του χρόνου ή της συχνότητας.
2) Να αποφασίσουν προδιαγραφές των αποκρίσεων του συστήματος και να σχεδιάσουν τον ελεγκτή που τις ικανοποιεί.

2203. Ευφυή Συστήματα Ελέγχου και Ρομποτικής

Εισαγωγή στον ευφυή και προσαρμοστικό έλεγχο - Ευριστικές τεχνικές προσαρμοστικού ελέγχου (MIT-RULE κλπ) - Θεωρία LYAPUNOV - Προσαρμοστικός έλεγχος με αναφορά σε πρότυπο για μη γραμμικά συστήματα. - Προσαρμοστικός και σθεναρός έλεγχος ρομποτικών βραχίονων (βασισμένος σε μοντέλα) - Νευρωνικός Έλεγχος μεσω Προσαρμοστικου Ελεγχου - Εργαστήριο Εφαρμογών σε Ρομποτικά Συστήματα (Βραχίονες, τροχοφόρο όχημα, υποβρύχιο όχημα, κινούμενοι ρομποτικοί χειριστές) - Σεμινάριο από προσκεκλημένο ομιλητή.
Στόχος του μαθήματος είναι η εισαγωγή στον Ελεγχο Συστημάτων με αβεβαιες παραμετρους και δομή μεσω μεθοδολογιών προσαρμοστικού ελέγχου.

2204. Μηχανοτρονικά Συστήματα

2207. Προσαρμοστικός, Σθεναρός και Ιεραρχικός Έλεγχος

Εισαγωγή στον σθεναρό και προσαρμοστικό έλεγχο. Ανασκόπηση της θεωρίας ευστάθειας κατά Lyapunov. Έλεγχος σταθεροποίησης κατά Lyapunov. Έλεγχος βασισμένος σε μοντέλα (EBM). Σθεναρός έλεγχος ολίσθησης τροχιάς (ΣEOT). Προσαρμοστικός έλεγχος μοντέλου αναφοράς (ΠΕΜΑ). Αυτοσυντονιζόμενος προσαρμοστικός έλεγχος (ΑΣΠΕ). Εισαγωγή στον ιεραρχικό και αποκεντρωμένο έλεγχο. Έλεγχος συντονισμού ιεραρχικών συστημάτων (ΕΣΙΣ), Ιεραρχικός έλεγχος (ΙΕ) ανοικτού και κλειστού βρόχου (συνεχή και διακριτά συστήματα). Φωλιασμένος ιεραρχικός έλεγχος (ΦΙΕ), Αποκεντρωμένος έλεγχος συστημάτων (ΑΕΣ) μεγάλης κλίμακας.

2102. Θεωρία Παιγνίων

Έννοιες Pareto, Nash, Stackelberg, Mixed strategies και behavioural strategies. Δυναμικά παίγνια. Γραμμικά συστήματα με τετραγωνικά κόστη. Στοχαστικά παίγνια. Αλγόριθμοι επίλυσης. Προσαρμογή (adaptation) και μάθηση (learning) σε παίγνια.

Περιεχόμενο μαθημάτων επιλογής - κοινών για τις δύο κατευθύνσεις (Α και Β)

1109. Τεχνολογίες και Εφαρμογές Προσθετικής Κατασκευής/ 3D Εκτύπωσης

Το μάθημα πραγματεύεται το αντικείμενο της Προσθετικής Κατασκευής (ΠΚ), γνωστότερης στο ευρύτερο και μη εξειδικευμένο κοινό και ως "3D Εκτύπωση".
H ΠΚ, ενώ έχει τις απαρχές της στην Μηχανολογία - Μηχανική, βρίσκει σήμερα πια ευρύτατη εφαρμογή σε μεγάλο πλήθος τεχνικών και μη κλάδων. Αναγνωρίζεται ως βασικός πυλώνας του Industry 4.0 και θεωρείται μια από τις πιο επιδραστικές σύγχρονες τεχνολογικές - επιστημονικές περιοχές για το παγκόσμιο βιομηχανικό γίγνεσθαι τώρα και για το μέλλον.
Η απόκτηση βασικών και ειδικότερων γνώσεων επί της ΠΚ και του ορθού τρόπου για την επιτυχή της ενάσκηση είναι συνεπώς ιδιαίτερα επίκαιρη.
Το μάθημα επιχειρεί να καλύψει σε ικανοποιητικό βαθμό τα παρακάτω επιμέρους θέματα της ΠΚ:
- Απαρχές, ορόσημα και ιστορική εξέλιξη των συναφών τεχνολογιών.
- Διάκριση, κατηγοριοποίηση, κύριες επικρατούσες τεχνολογίες.
- Υλικά κατασκευής και επιλογή μεταξύ διαθεσίμων τεχνολογιών και συστημάτων.
- Σχετική διεθνής τυποποίηση & πρότυπα, μορφότυποι αρχείων, λογισμικό 3D εκτύπωσης.
- Βήματα της ολοκληρωμένης διαδικασίας επιτυχούς υλοποίησης της 3D εκτύπωσης.
- Συνδυασμός με συναφείς συμπληρωματικές και επακόλουθες τεχνολογίες και διεργασίες.
- Κατασκευή εργαλείων.
- Κύριοι και δευτερεύοντες κλάδοι αξιοποίησης και εφαρμογής και συνολική επίδραση στο σύγχρονο τεχνικό,βιομηχανικό & οικονομικό γίγνεσθαι.
- Παραδείγματα εφαρμογής.
Στο πλαίσιο του μαθήματος διενεργούνται επίσης, βαθμολογούμενες ατομικές υπολογιστικές Ασκήσεις και Ασκήσεις σε λογισμικά προετοιμασίας, Εργαστήρια με χρήση επιτραπέζιου 3D Εκτυπωτή (συνήθως τεχνολογίας FDM/FFF) με αντίστοιχη βαθμολογούμενη ατομική Εργασία Πεδίου. Προαιρετικά ανατίθεται και εξαμηνιαίο βαθμολογούμενο Θέμα Εφαρμογής σε ομάδες φοιτητών.

1110. Προηγμένα Συστήματα Κατεργασιών (CIM-INDUSTRY 4.0)

1. Τυπολογία και δομή συστημάτων κατεργασιών. Σύγχρονα συστήματα κατεργασιών: ευέλικτα, αναμορφούμενα και ευφυή. Τυπική συγκρότηση τους: εργαλειομηχανές, ρομπότ, αισθητήρες, μηχανοτρονικά συστήματα, ελεγκτές, βάσεις δεδομένων, βάσεις γνώσεων, δίκτυα.
2. Έλεγχος Ευέλικτων Συστημάτων Κατεργασιών με βάση δίκτυα του Petri. Κλασσικά, χρονισμένα και έγχρωμα δίκτυα: βασική θεωρία και εφαρμογές ελέγχου διακριτών γεγονότων.
3. Ολοκληρωμένα Συστήματα Κατεργασιών (CIM) και λειτουργικές ενότητες τους. Ροή πληροφορίας μεταξύ λειτουργικών ενοτήτων. Διεπαφές πληροφορίας. Βασικές έννοιες δικτύων: Μοντέλο OSI. Βασικές έννοιες βάσεων δεδομένων: Γενικευμένο ιδεατό σχήμα.
4. Εισαγωγή στη φιλοσοφία και τις τεχνολογίες Industry 4.0: Κυβερνο-φυσικά συστήματα (Cyber-physical systems), Ψηφιακά δίδυμα (Digital twins), Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things), Eικονική Πραγματικότητα (VR), Μηχανική μάθηση (ML). Εφαρμογές: προετοιμασία κατεργασιών: παρακολούθηση κατεργασιών, κατάσταση εργαλείων και μηχανών κλπ (επίπεδο Manufacturing Execution System - MES) .

2103. Μετρήσεις

Θεωρία σφαλμάτων (συστηματικά και τυχαία σφάλματα, βάρος και συνθήκες των μετρήσεων), οργανολογία, μεθοδολογία κλασσικών ηλεκτρικών μετρήσεων, παλμογράφοι, όργανα μηδενισμού (γέφυρες) και συσκευές αντιστάθμισης. Μετρήσεις ενέργειας και ισχύος μονοφασικών και πολυφασικών συστημάτων. Ενισχυτές ανοικτού και κλειστού βρόχου, τελεστικοί ενισχυτές, μετρήσεις επί των τελεστικών ενισχυτών. Αναλογικές μετρήσεις ηλεκτρικών μεγεθών, ηλεκτρονικό βολτόμετρο, αναλογικές μετρήσεις μη ηλεκτρικών μεγεθών, μετατροπείς, μέτρηση δύναμης και ροπής. Ψηφιακές μετρήσεις μη ηλεκτρικών μεγεθών, μέτρηση χρόνου, συχνότητας, μετατροπείς. Ανάλυση φάσματος ψηφιακών φίλτρων, μέτρηση του θορύβου στην έξοδο ψηφιακών φίλτρων.

2206. Αισθητήρες

Βασικές έννοιες αισθητήρων: ευαισθησία, αβεβαιότητα, υστέρηση, γραμμικότητα, παράμετροι που επηρεάζουν την απόκριση ενός αισθητήρα, τεχνικές χαρακτηρισμού αισθητήρων, εργαστήρια δοκιμών και διακριβώσεων.
Φαινόμενα σε υλικά, στα οποία στηρίζεται η λειτουργία αισθητήρων: φαινόμενα στα αγώγιμα υλικά, ημιαγώγιμα υλικά, διηλεκτρικά υλικά, μαγνητικά υλικά και υπεραγώγιμα υλικά.
Αισθητήρες: Μηχανικοί αισθητήρες (μετατόπιση, θέση, ταχύτητα, επιτάχυνση, ροή, δύναμη, εφελκυσμός, πίεση), ηλεκτρικοί-μαγνητικοί αισθητήρες (ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρικό πεδίο, μαγνητικό πεδίο, μεταβολές μαγνητικού πεδίου), θερμοδυναμικοί αισθητήρες (θερμοκρασία, μεταβολή θερμοκρασίας, υγρασία), χημικοί αισθητήρες (αισθητήρες αερίων).
Εφαρμογές αισθητήρων: ενέργεια και περιβάλλον, υγεία, ασφάλεια και επιτήρηση, άμυνα, βιομηχανικές εφαρμογές, αυτοματισμοί και πληροφορική, οικιακές εφαρμογές κλπ.
Εργαστηριακές Ασκήσεις:
Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα μετατόπισης & θέσης.
Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα δύναμης & πίεσης.
Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα μαγνητικού πεδίου.
Στόχοι του μαθήματος είναι: Αξιολόγηση αισθητήρων, Σχεδίαση αισθητήρα, Χρήση αισθητήρα, Διακρίβωση αισθητήρα.

Διαχειριστής

Αρχική σελίδα
ΔΠΜΣ ΕΜΠ Στόχοι ΔΠΜΣ Εισαγωγή & Γενικές Αρχές ΔΠΜΣ του ΕΜΠ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Ιδρυτικό ΦΕΚ Κανονισμός Λειτουργίας Γνωστικό Αντικείμενο Γενικές Πληροφορίες Συμμετέχουσες Σχολές Επικοινωνία ΠΡΟΣΩΠΑ Διδάσκοντες Γραμματεία ΣΠΟΥΔΕΣ Ακαδημαϊκό Ημερολόγιο Οδηγός Σπουδών Μαθήματα Βαθμολογίες Ωρολόγιο Πρόγραμμα Πρόγραμμα Εξετάσεων Βιβλιογραφία Μεταπτυχιακές Εργασίες Αιτήσεις ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΕΙΣ Γενικές Ανακοινώσεις Επιτυχόντες Πρόσκληση Αίτηση Υποψηφίων ΕΠΙΛΟΓΕΣ Χρήσιμοι Σύνδεσμοι		Μαθήματα και Περιγραφή Μαθημάτων ΔΠΜΣ Κατεύθυνση Α: Συστήματα Κατασκευών και Παραγωγής Κατεύθυνση Β: Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου και Ρομποτικής Περιεχόμενο μαθημάτων κατεύθυνσης Α: Συστήματα Κατασκευών και Παραγωγής Υποχρεωτικά Μαθήματα Α' Εξαμήνου 1107. Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου και Εργαστήριο Παρουσιάζεται ο σχεδιασμός εύρωστων βέλτιστων ελεγκτών για γραμμικά συστήματα Μονής Εισόδου-Μονής Εξόδου (SISO) και Πολλών Εισόδων-Πολλών Εξόδων (ΜΙΜΟ). Λαμβάνεται υπόψη η αβεβαιότητα του μοντέλου του συστήματος κατά την φάση του σχεδιασμού του ελεγκτή. Ο βασικός σχεδιασμός και η ανάλυση γίνεται στο πεδίο της συχνότητας. Οι εύρωστοι ελεγκτές σχεδιάζονται με μεθόδους H_infinity και μ-σύνθεσης. Γίνεται χρήση του MATLAB/Simulink και του Robust Control Toolbox σε παραδείγματα και εφαρμογές. Υπάρχει υποχρεωτική εργασία σχεδιασμού και προσομοίωσης ελεγκτή. 1108. Προτυποποίηση και Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων 1. Συναρτήσεις μεταφοράς. Διαγράμματα Bode και Nyquist. Αναπαράσταση αβεβαιότητας. Ιδιάζουσες τιμές πολυμεταβλητών συστημάτων. Εύρωστη ευστάθεια και απόδοση συστημάτων με παραμετρική ή μη αβεβαιότητα. Ρυθμιστές IMC (Internal Model Control). 2. Μοντελοποίηση δυναμικών συστημάτων με μητρώα κατάστασης. Δυναμικός Προγραμματισμός και Βέλτιστος Έλεγχος. Ελεγκτές LQR (Linear Quadratic Regulators). 3. Σχεδιασμός φίλτρων Kalman. Μέθοδος LQG (Linear Quadratic Gaussian). Έλεγχος Η_infinity. 4. Σχεδιασμός βέλτιστων ελεγκτών τύπου MPC (Model Predictive Control). Το μάθημα αυτό έχει ως στόχο την παρουσίαση μεθόδων σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου που συνδυάζουν τα πεδία χρόνου και συχνότητας. Οι μέθοδοι αρχικά παρουσιάζονται σε επίπεδο συστημάτων μιας εισόδου - μιας εξόδου και γενικεύονται σε πολυμεταβλητά συστήματα. Οι φοιτητές που ολοκληρώνουν το μάθημα θα είναι σε θέση να σχεδιάσουν στο MATLAB βέλτιστους ελεγκτές LQG για πολυμεταβλητά συστήματα που ικανοποιούν συγκεκριμένες προδιαγραφές στο πεδίο της συχνότητας με βάση τις ιδιάζουσες τιμές. Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ) 1101. Βέλτιστος Σχεδιασμός Βιομηχανικών Προϊόντων - Η Συστηματική Αντίληψη της Κατασκευής - Εισαγωγή στην Κατασκευαστική Μελέτη / Σύνθεση - Η Συστηματική Προσέγγιση της Κατασκευαστικής Μελέτης - Μοντελοποίηση Συστημάτων - Συστηματική Ανάλυση - Μέθοδοι Εργασίας- Εναλλακτικές Κατασκευαστικές Λύσεις - Εισαγωγή στις Μεθόδους Βελτιστοποίησης - Ντετερμινιστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Ημι-ντετερμινιστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Στοχαστικές Μέθοδοι Βελτιστοποίησης - Συναρτήσεις Δοκιμών - Αντιμετώπιση Περιορισμών - Παραδείγματα Εφαρμογών. Αντικείμενο του μαθήματος είναι η εξειδίκευση των Μ.Φ. σε σύγχρονες μεθόδους ανάλυσης - σύνθεσης & βελτιστοποίησης με στόχο την εφαρμογή τους στο βέλτιστο σχεδιασμό κατασκευών. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος εκπονείται υπολογιστικό θέμα - εργασία. 1103. Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις: εισαγωγή στη διοίκηση παραγωγής και λειτουργίας - ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΜΗΧΑΝΩΝ - Βασικές αρχές ανάλυσης κραδασμών - Εξοπλισμός καταγραφής δεδομένων - Διάγνωση και παρακολούθηση βλαβών - Βλάβες ρουλεμάν και γραναζιών, κακή ευθυγράμμιση και αζυγοσταθμία - Διεθνείς κανονισμοί - Μέθοδοι διάγνωσης βλαβών (μετασχηματισμός Fourier, χρονικοί δείκτες -rms, κύρτωση, κλπ-, αποδιαμόρφωση με μετασχηματισμό Hilbert, κυματιδιακός μετασχηματισμός) - Εφαρμογές - ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ ΤΑΞΙΝΟΜΙΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - Εξαγωγή/επιλογή/περιορισμός πλήθους (PCA) χαρακτηριστικών - αυτοματοποιημένη ομαδοποίηση/ταξινόμιση δεδομένων/βλαβών (K-means, SVM) - Εφαρμογές - ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ - Διεθνείς κανονισμοί - Μοντελοποίηση παραγωγικής διαδικασίας - Πολυμεταβλητός στατιστικός έλεγχος (MPCA) - Μέθοδοι οπτικοποίησης μεταβλητών (SAX, VizTree) - Εφαρμογές - ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΥΓΙΕΙΝΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ - Έλεγχος κραδασμών στο ανθρώπινο σώμα από χρήση εργαλείων και οχημάτων - Εξοπλισμός καταγραφής δεδομένων - Διεθνείς κανονισμοί - Εφαρμογές. Αντικειμενικός στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τις λειτουργίες και διαδικασίες των βιομηχανικών εγκαταστάσεων (κύριες και βοηθητικές) και τις παραμέτρους σχεδιασμού τους. 1104. CAD και Εφαρμογές Καμπύλες και επιφάνειες Bezier, B-splines και NURBS. Αλγόριθμοι de Casteljau, de Boor, ανύψωσης βαθμού, υποδιαίρεσης και εισαγωγής κόμβου. Γεωμετρική συνέχεια μεταξύ τμημάτων καμπυλών/επιφανειών. Επιφάνειες τετραπλευρικής, τριγωνικής και μικτής τοπολογίας. Ισοαποστασιακές καμπύλες και επιφάνειες. Το μάθημα στοχεύει στην παροχή βασικών γνώσεων και ανάπτυξη βασικών δεξιοτήτων στην περιοχή του σχεδιασμού με την βοήθεια υπολογιστή. Οι βασικές γνώσεις αναφέρονται στην δομή του γεωμετρικού πυρήνα ενός σύγχρονου συστήματος CAD και τις μεθοδολογίες και τεχνικής ανάπτυξης του. Οι δεξιότητες καλλιεργούνται μέσω της εκπαίδευσης των σπουδαστών σε ένα τυπικό εμπορικό σύστημα CAD και της ανάθεσης εκπόνησης μέσου αυτού σχεδιαστικού project για βιομηχανικά αντικείμενα μικρής/μεσαίας πολυπλοκότητας. 1105. CAE και Εφαρμογές Γενίκευση της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων: Μέθοδοι των Σταθμικών Υπολοίπων. Συναρτήσεις Σχήματος στα Πεπερασμένα Στοιχεία: Κατασκευή των συναρτήσεων σχήματος, Συναρτήσεις σχήματα σε μονοδιάστατα χωρία. Συναρτήσεις σχήματος σε διδιάστατα χωρία. Γενικές οικογένειες στοιχείων. Απεικονισμένα στοιχεία. Ισοπαραμετρική απεικόνιση. Αριθμητική ολοκλήρωση. Ανάλυση Μονοδιάστατων Προβλημάτων: Διακριτοποίηση του χώρου. Υπολογισμός των μητρώων ακαμψίας και φορτίσεως. Σύνθεση του ολικού μητρώου ακαμψίας. Υπολογισμός μετατοπίσεων και τάσεων. Εφαρμογές στην περίπτωση προβλημάτων της ελαστικότητας και της ροής θερμότητας. Ανάλυση Διδιάστατων Προβλημάτων: Διακριτοποίηση του χώρου. Υπολογισμός των μητρώων του στοιχείου. Σύνθεση του ολικού μητρώου ακαμψίας. Υπολογισμός μετατοπίσεων και τάσεων. Εφαρμογές σε προβλήματα της ελαστικότητας και σε προβλήματα μεταφοράς θερμότητας. Τρισδιάστατη Εντατική Κατάσταση: Οι συναρτήσεις των μετατοπίσεων της τρισδιάστατης ελαστικότητας. Τετραεδρικά στοιχεία. Οκτακομβικά στοιχεία. Υπολογισμός Πλακών και Κελυφών: Λεπτές πλάκες σε κάμψη (Κριτήρια σύγκλισης, Ορθογωνικά και Τριγωνικά στοιχεία πλακών). Κελύφη (Λεπτά Κελύφη). Ο κύριος σκοπός του μαθήματος είναι να εισαγάγει την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με γενικό τρόπο ούτως ώστε να μπορούν να αντιμετωπισθούν οι ποικίλες εφαρμογές της μεθόδου σε προβλήματα του μηχανικού. Εφαρμογές γίνονται σε προβλήματα θερμότητας, ελαστικότητας και ρευστών. Με το μάθημα "CAE και Εφαρμογές" δίνονται εξειδικευμένες γνώσεις μεθόδων υπολογιστικής Μηχανικής που βρίσκουν ευρεία εφαρμογή στον προγραμματισμό σύγχρονων αλγορίθμων για τον σχεδιασμό και την μοντελοποίηση φυσικών φαινομένων και την χρησιμοποίηση αυτών των μοντέλων για την επίλυση κατασκευαστικών προβλημάτων. 1206. Έξυπνα Υλικά 1. Ορισμός και ταξινόμηση των έξυπνων υλικών. 2. Συσχέτιση κρυσταλλικής δομής και ευφυούς συμπεριφοράς των υλικών. 3. Πιεζοηλεκτρικά και ηλεκτροσυσταλτικά υλικά. 4. Μαγνητοσυσταλτικά υλικά. 5. Κράματα με μνήμη σχήματος. 6. Ηλεκτρορεολογικά και μαγνητορεολογικά υγρά. 7. Τεχνολογία αισθητήρων, ενεργοποιητών και μετατροπέων βασισμένη στα έξυπνα υλικά. 8. Λοιπά πεδία τεχνολογικών εφαρμογών των έξυπνων υλικών. Υποχρεωτικά Μαθήματα Β' Εξαμήνου 1106. CAM και Εφαρμογές To μάθημα ασχολείται με την τεχνολογία και τον προγραμματισμό σύγχρονων εργαλειομηχανών, ως εξής. Δομή εργαλειομηχανών και βασικά υποσυστήματα. Βασικές έννοιες δυναμικής εργαλειομηχανών. Βασικές έννοιες συστημάτων CNC (Παρεμβολή. Συστήματα ελέγχου αξόνων κίνησης). Κύτταρα εργαλειομηχανών και ελεγκτές DNC. Προγραμματισμός G-code για κέντρα κατεργασιών / τόρνευσης, κάμψης και τρισδιάστατης εκτύπωσης (Συστήματα συντεταγμένων. Αντιστάθμιση. Βασικές κινήσεις. Εντολές Μ). CAM για κατεργασίες κοπής (Υπολογισμός τροχιάς εργαλείου. Ροή δεδομένων. Μεταφορά αρχείων CAD. Μεταεπεξεργαστές). Αυτοματισμός εκπόνησης φασεολογίων (Φασεολόγια παραλλαγής και αναδημιουργίας. Λογισμός με βάση μορφολογικά χαρακτηριστικά κατεργασιών). Προγραμματισμός ρομπότ on- και off-line για εξυπηρέτηση εργαλειομηχανών και εκτέλεση κατεργασιών. Μέτρηση ακρίβειας εργαλειομηχανών CNC και ρομπότ με χρήση laser (Αρχές. Υλοποίηση). Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι: Βασικός σχεδιασμός συστημάτων ελέγχου εργαλειομηχανών και επιλογή υλικού. Προγραμματισμός CNC σε κέντρο κατεργασιών και κέντρο τόρνευσης. Προγραμματισμός συστημάτων CAM. Προγραμματισμός ρομπότ για εξυπηρέτηση εργαλειομηχανών. Αυτοματοποίηση εκπόνησης φασεολογίων. Αξιολόγηση ακρίβειας εργαλειομηχανών. Κατάστρωση διαδικασιών μέτρησης ακρίβειας εργαλειομηχανών και ρομπότ. 2204. Μηχανοτρονικά Συστήματα Eισαγωγή, Σχεδιασμός, Mοντελοποίηση, Αναγνώριση Παραμέτρων & Aνάλυση, Έλεγχος, Aισθητήρες, Eπενεργητές, Mηχανισμοί, Mεταδόσεις, Αναλογικά Hλεκτρονικά, A/D & D/A, Mικροελεγκτές (h/w & s/w), Single board computers, Λ/Σ Πραγματικού Xρόνου (RTOS), Kατασκευαστικά Θέματα. Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν: - Να αναλύουν μηχανοτρονικά συστήματα και να ολοκληρώνουν το σχεδιασμό μιας σύνθετης διάταξης. - Να επιλέγουν κατάλληλες τεχνολογίες αισθητήρων, επενεργητών, ηλεκτρονικών, μC, για χρήση σε μηχανοτρονικέςδιατάξεις. - Να έχουν επίγνωση των δυσκολιών που παρουσιάζονται στο σχεδιασμό και την υλοποίηση σύνθετων μηχανοτρονικών συστημάτων και να μπορούν να συνεργάζονται σε μια ομάδα για να τις αντιμετωπίζουν. - Να μπορούν να αξιολογούν τις βασικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία μηχανοτρονικών συστημάτων. Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ) 1201. Συστήματα Μεταφορικών Μέσων Χερσαίες μεταφορές εμπορευμάτων - στατιστικά - οικονομικά στοιχεία μεταφορών - πράσινες μεταφορές - στοιχεία συστημάτων μεταφοράς. Μοντελοποίηση μεταφορικών συστημάτων. Οδικές μεταφορές. Σιδηροδρομικές μεταφορές. Ευφυή συστήματα μεταφορών. Μεταφορά επικίνδυνων & ευπαθών προϊόντων. Ασφαλής μεταφορά εμπορευμάτων. Στόχος του μαθήματος είναι η γνώση των χερσαίων (οδικών & σιδηροδρομικών) οχημάτων μεταφοράς εμπορευμάτων & εκμάθηση τρόπων υπολογισμού - κατασκευής υπερκατασκευών των μεταφορικών μέσων. Εναρμόνιση - εφαρμογή Ευρωπαϊκών Οδηγιών καθώς και των συνδυασμένων μεταφορών. 1202. Διεργασίες και Τεχνικές Αντιρρύπανσης 1. Απόκτηση γενικών και ειδικών γνώσεων με έμφαση στις διεργασίες ,τις τεχνικές και τεχνολογίες επί των θεμάτων του μαθήματος. 2. Εκμάθηση επίλυσης, οικονομοτεχνικά, συγκεκριμένων περιπτώσεων (case studies) επί θεμάτων του μαθήματος. 3. Η γνώση της υφιστάμενης κατάστασης διεθνώς και ειδικότερα στην Ελλάδα επί των θεμάτων του μαθήματος. 4. Η γνώση εκτίμησης των οικονομικών μεγεθών (και η γνώση του υπολογισμού τους για τα case studies) επί των θεμάτων του μαθήματος. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη βιώσιμη ανάπτυξη. 5. Εκμάθηση εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν από άλλα μαθήματα του διατμηματικού προγράμματος σε θέματα του μαθήματος. 6. Ανάπτυξη δεξιοτήτων και απόκτηση ικανότητας στην εφαρμογή των συστημάτων αυτοματισμού και γενικότερα της πληροφορικής στη μελέτη και αντιμετώπιση των θεμάτων του μαθήματος. 7. Προσανατολισμός στην εφαρμογής των γνώσεων που αποκτώνται στην αγορά εργασίας. 8. Η συνειδητοποίηση της σημαντικότητας της σχέσης έρευνας - εφαρμογής. 9. Η εμπέδωση της (συχνής) ανάγκης διεπιστημονικής προσέγγισης των θεμάτων του μαθήματος. Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι: 1. Η εισαγωγή των μεταπτυχιακών φοιτητών στις βασικές έννοιες και θεματολογία της ρύπανσης του περιβάλλοντος καθώς και των διεργασιών και τεχνικών για την αντιμετώπισή της. 2. Η ανάλυση των κύριων διεργασιών και τεχνικών (βιολογικές, θερμικές, φυσικές-χημικές κ.α) για την αντιμετώπιση της ρύπανσης, με εφαρμογές σε στερεά, υγρά και αέρια απόβλητα. 3. Η ανάλυση εφαρμογών συστημάτων αυτοματισμού στην αντιμετώπιση της ρύπανσης. 4. Η επίλυση (οικονομοτεχνική) συγκεκριμένων περιπτώσεων. Με το μάθημα δίνονται γενικές και κυρίως εξειδικευμένες γνώσεις μεθόδων, διεργασιών και τεχνικών που βρίσκουν ευρεία εφαρμογή για την επίλυση προβλημάτων ρύπανσης και παρουσιάζονται εφαρμογές συστημάτων αυτοματισμού στην επίλυσή τους. 1203. Τεχνολογία Συγκολλητών Κατασκευών (1) Εισαγωγή. Τεχνικά Χαρακτηριστικά Συγκολλητών Κατασκευών, Συμβατικές και Μη Συμβατικές Μέθοδοι Συγκόλλησης, Εφαρμογές, Κώδικες, Κανονισμοί και Πιστοποίηση. (2) Μετάδοση θερμότητας συγκόλλησης. Θερμοκρασιακές κατανομές. (3) Μεταλλουργικά φαινόμενα κατά τη συγκόλληση, Ανάλυση αστοχιών. (4) Παραμένουσες Τάσεις, Παραμορφώσεις. (5) Τεχνολογία και Εφαρμογές Συγκολλήσεων στερεάς κατάστασης . (6) Ιδιοσυγκευές Συγκολλητών Κατασκευών, Κοστολόγηση Συγκολλητών Κατασκευών. (7) Πιστοποίηση Προσωπικού, Υγιεινή και Ασφάλεια. (8) Μη Καταστροφικοί Έλεγχοι Συγκολλητών Κατασκευών. (9) Διάβρωση συγκολλητών κατασκευών. (10) Εργαστηριακές επιδείξεις. (11-12) Παρουσίαση Θεμάτων. Τρείς είναι οι βασικοί στόχοι του μαθήματος: (α) Η κατανόηση των βασικών αρχών και προβλημάτων της τεχνολογίας συγκολλήσεων, με έμφαση στη μηχανική συμπεριφορά συγκολλητών κατασκευών και τη διασφάλιση της ποιότητας τους. (β) Η ανάπτυξη του τρόπου εργασίας κατά ομάδες, μέσω της εκπόνησης ενός εκτενούς θέματος από ολιγάριθμες ομάδες μεταπτυχιακών φοιτητών, στις οποίες ο καθένας έχει συγκεκριμένο ρόλο. (γ) Η καλλιέργεια της προφορικής παρουσίασης, μέσω της παρουσίασης των αποτελεσμάτων της εργασίας που έγινε στο κάθε θέμα στο ακροατήριο της τάξης. 1204. Η-Μ Μελέτες Εισαγωγή - αντικείμενο του μαθήματος. Σχεδιασμός θερμικής μόνωσης κτηρίων και υπολογισμός της. Υπολογισμός απωλειών από αγωγή, συναγωγή και ακτινοβολία. Κλιματολογικά στοιχεία και κανονισμοί. Στοιχεία κεντρικής θέρμανσης και εμπορικές τους ονομασίες. Υπολογισμός απόδοσης στοιχείων και απωλειών στα κυκλώματα θέρμανσης (μονοσωλήνιο, δισωλήνιο, ενδοδαπέδιο). Εκλογή και υπολογισμός λεβήτων, δεξαμενών, καυστήρων, καπνοδόχων, δοχείων διαστολής. Υπολογισμός κυκλοφορητή και στοιχείων ελέγχου (βάνες, αυτοματισμοί). Μελέτες ύδρευσης κτηρίων. Υπολογισμός φορτίων και σωληνώσεων με βάση τις μονάδες ισοδύναμου φορτίου και την αναλυτική μέθοδο. Υπολογισμός συγκεντωμένων και κατανεμημένων (γραμμικών) απωλειών με χρήση διαγράμματος Moody. Εξίσωση του Bernoulli. Μελέτες αποχέτευσης κτηρίων. Υπολογισμός φορτίων λυμάτων. Υπολογισμός σιφωνιών και στηλών αερισμού σε αποχετεύσεις. Φρεάτια και βόθροι. Τεχνολογία αποχετεύσεων και εισαγωγή στην επεξεργασία των αστικών αποβλήτων. Μελέτες ανυψωτικών μηχανημάτων (ανελκυστήρες). Υπολογισμός συρματοσχοίνων, τροχαλιών και εκλογή ηλεκτροκινητήρα, θαλάμου και αντίβαρου. Υδραυλικοί και μηχανικοί ανελκυστήρες προσώπων. Διατάξεις και εξοπλισμός μηχανοστασίων. Υπολογισμός οδηγών, αυτοματισμών και συστημάτων ασφαλείας ανελκυστήρα. Μελέτες ενεργητικής πυροπροστασίας και πυρόσβεσης. Παθητική πυροπροστασία κτηρίων. Αυτόματες διατάξεις ανίχνευσης πυρκαγιάς και αυτοματισμοί πυρόσβεσης. Ηλεκτρολογικές μελέτες κτηρίων. Μονοφασικά - τριφασικά δίκτυα. Υπολογισμός και εκλογή διατομών καλωδίων και υπολογισμός ασφαλειών πίνακα. Υπολογισμός γειώσεων και προστασία από βραχυκύκλωμα - ηλεκτροπληξία. Αυτοματισμοί ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων κτηρίων. Υπολογιστικές ασκήσεις. Παρουσίαση θεμάτων από ομάδες φοιτητών και αξιολόγηση. 1205. Τεχνολογία Πολυμερών Η Διδακτέα Ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει την παρουσίαση βασικών εννοιών που αφορούν την Τεχνολογία των Πολυμερών. Γίνεται σύντομη αναφορά στην παραγωγή και τη φυσικοχημεία (θερμικές μεταπτώσεις, κρυσταλλικότητα) των πολυμερών. Ακολουθεί παρουσίαση βασικών αρχών στη ρεολογία/ρεομετρία τηγμάτων πολυμερών καθώς και των διεργασιών μορφοποίησης, με έμφαση στις λειτουργικές συνθήκες που πρέπει να ακολουθούνται για την επεξεργασία διαφόρων πολυμερών. Τέλος, μέσα από μελέτες περιπτώσεων (case studies) γίνεται αναφορά σε σύγχρονες εφαρμογές στον τομέα της συσκευασίας τροφίμων, των βιοϊατρικών πολυμερών και των νανοδομημένων πολυμερών. Αναφορά γίνεται επίσης σε τύπους "έξυπνων πολυμερών" σε εφαρμογές ως αισθητήρες/ενεργοποιητές. Με συνδυασμό των ανωτέρω γνώσεων οι σπουδαστές μπορούν να αντιμετωπίσουν στην πράξη προβλήματα σχεδιασμού και ελέγχου διεργασιών παραγωγής και μορφοποίησης πολυμερών καθώς και την ανάπτυξη νέων και καινοτομικών προϊόντων από πολυμερικά υλικά. 1207. Ενεργειακά Συστήματα σε Κτίρια και Βιομηχανία Ενδεικτικά περιεχόμενα: (α) Εισαγωγή, (β) Ενεργειακά Συστήματα Κτιρίων (Η/Μ, ΣΑΕ, Μετρητικά, Εξοικονόμηση Ενέργειας, Επίσκεψη/μετρήσεις σε πιλοτικό κτίριο), (γ) Ενεργειακά Συστήματα στη Βιομηχανία (Τεχνολογίες καύσης, Συμπαραγωγή Θερμότητας/Ηλεκτρισμού, Βοηθητικά Βιομηχανικά Συστήματα, Case Studies), (δ) Αποθήκευση Θερμότητας/Ηλεκτρισμού (Συστήματα και Εφαρμογές). Το μάθημα στοχεύει να εφοδιάσει τους φοιτητές με ειδικές γνώσεις στα χαρακτηριστικά και λειτουργία: (α) συστημάτων παραγωγής ενέργειας, (β) συστημάτων θερμικής και ηλεκτρικής αποθήκευσης και (γ) συστημάτων αυτοματισμού ενεργειακών συσκευών και εγκαταστάσεων με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας. Περιεχόμενο μαθημάτων κατεύθυνσης B: Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου και Ρομποτικής Υποχρεωτικά Μαθήματα A' Εξαμήνου 1108. Προτυποποίηση και Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων 1. Συναρτήσεις μεταφοράς. Διαγράμματα Bode και Nyquist. Αναπαράσταση αβεβαιότητας. Ιδιάζουσες τιμές πολυμεταβλητών συστημάτων. Εύρωστη ευστάθεια και απόδοση συστημάτων με παραμετρική ή μη αβεβαιότητα. Ρυθμιστές IMC (Internal Model Control). 2. Μοντελοποίηση δυναμικών συστημάτων με μητρώα κατάστασης. Δυναμικός Προγραμματισμός και Βέλτιστος Έλεγχος. Ελεγκτές LQR (Linear Quadratic Regulators). 3. Σχεδιασμός φίλτρων Kalman. Μέθοδος LQG (Linear Quadratic Gaussian). Έλεγχος Η_infinity. 4. Σχεδιασμός βέλτιστων ελεγκτών τύπου MPC (Model Predictive Control). Το μάθημα αυτό έχει ως στόχο την παρουσίαση μεθόδων σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου που συνδυάζουν τα πεδία χρόνου και συχνότητας. Οι μέθοδοι αρχικά παρουσιάζονται σε επίπεδο συστημάτων μιας εισόδου - μιας εξόδου και γενικεύονται σε πολυμεταβλητά συστήματα. Οι φοιτητές που ολοκληρώνουν το μάθημα θα είναι σε θέση να σχεδιάσουν στο MATLAB βέλτιστους ελεγκτές LQG για πολυμεταβλητά συστήματα που ικανοποιούν συγκεκριμένες προδιαγραφές στο πεδίο της συχνότητας με βάση τις ιδιάζουσες τιμές. 2104. Ρομποτικά Συστήματα Ελέγχου Απόκτηση μαθηματικού, αναλυτικού υπόβαθρου για τη μοντελοποίηση, τον προγραμματισμό και τον έλεγχο ρομποτικών διεργασιών χειρισμού. Εμβάθυνση στη μηχανική συστημάτων βιομηχανικού-τύπου ρομποτικών χειριστών, καθώς και στις ιδιαιτερότητες που αφορούν στη σχεδίαση αντίστοιχων ρομποτικών συστημάτων αυτομάτου ελέγχου. Αντικειμενικοί στόχοι του μαθήματος είναι: 1. Η εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες και θεματολογία της Ρομποτικής, κυρίως όσον αφορά στην ανάλυση και έλεγχο κλασσικών ρομποτικών χειριστών, συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση πληθώρας εργασιών στη βιομηχανία. 2. Η εξοικείωση των φοιτητών με τα αναλυτικά μαθηματικά εργαλεία που υπεισέρχονται στη μελέτη κλασσικών βιομηχανικών ρομποτικών συστημάτων, ώστε να είναι μεταξύ άλλων κατάλληλα προετοιμασμένοι για την καλύτερη αφομοίωση και κατανόηση στην πράξη των λειτουργιών και του τρόπου ελέγχου ενός ρομποτικού συστήματος, σε συνδυασμό με το αντίστοιχο εργαστηριακό μάθημα το οποίο θα διδαχθούν στο επόμενο (εαρινό) εξάμηνο. Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ) 1107. Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου Παρουσιάζεται ο σχεδιασμός εύρωστων βέλτιστων ελεγκτών για γραμμικά συστήματα Μονής Εισόδου-Μονής Εξόδου (SISO) και Πολλών Εισόδων-Πολλών Εξόδων (ΜΙΜΟ). Λαμβάνεται υπόψη η αβεβαιότητα του μοντέλου του συστήματος κατά την φάση του σχεδιασμού του ελεγκτή. Ο βασικός σχεδιασμός και η ανάλυση γίνεται στο πεδίο της συχνότητας. Οι εύρωστοι ελεγκτές σχεδιάζονται με μεθόδους H_infinity και μ-σύνθεσης. Γίνεται χρήση του MATLAB/Simulink και του Robust Control Toolbox σε παραδείγματα και εφαρμογές. Υπάρχει υποχρεωτική εργασία σχεδιασμού και προσομοίωσης ελεγκτή. 2208. Στοχαστική Βελτιστοποίηση Δυναμικός Προγραμματισμός, στοχαστική προσέγγιση (stochastic approximation), μαρκοβιανή μάθηση (Markovian learning). Ευστάθεια και σύγκλιση στοχαστικών συστημάτων, Προσομοιωμένη ανόπτηση (simulated annealing). Γενετικοί αλγόριθμοι. Υποχρεωτικά Μαθήματα Β' Εξαμήνου 2202. Μη Γραμμικά Συστήματα και Έλεγχος Η ύλη περιλαμβάνει αποτελέσματα από την θεωρία των μη γραμμικών ντετερμινιστικών συστημάτων πεπερασμένης διάστασης : 1. Εισαγωγή στη θεωρία διαφορικών πολλαπλοτήτων, γεωμετρικές ιδιότητες μη γραμμικών συστημάτων, σχετικός βαθμός, γραμμικοποιηση, ελεγξιμοτητα. 2. Ευστάθεια εισόδου κατάστασης, Lyapunov χαρακτηρισμοί, ευστάθεια σύνθετων συστημάτων. 3. Σταθεροποίηση με ανάδραση, χρήση Lyapunov συναρτήσεων και θεωρήματος Κεντρικής Πολλαπλότητας. Ολική Σταθεροποίηση. Degree Theory και αναγκαίες συνθήκες. 2205. Εργαστήριο Ρομποτικής Οι εργαστηριακές ασκήσεις, για την αφομοίωση και κατανόηση στην πράξη των λειτουργιών και του τρόπου ελέγχου ρομποτικών συστημάτων, συμπεριλαμβάνουν μεταξύ άλλων: (α) γραμμικό έλεγχο μεμονωμένης ρομποτικής άρθρωσης, (β) προγραμματισμό ρομποτικής διεργασίας παραγωγής (ρομποτικό κύτταρο), (γ) στοιχεία δυναμικού, μη-γραμμικού ελέγχου με εφαρμογή σε αρθρωτούς ρομποτικούς βραχίονες (π.χ. διάταξη Pendubot αναστρόφου εκκρεμούς δύο βαθμών ελευθερίας), (δ) τεχνικές προγραμματισμού βιομηχανικού τύπου ρομποτικού βραχίονα (π.χ. Adept Scara-type). Το μάθημα αυτό αποσκοπεί στην απόκτηση πρακτικών γνώσεων και δεξιοτήτων μέσω εργαστηριακής άσκησης, και στην αφομοίωση των αντίστοιχων θεωρητικών γνώσεων πάνω στον έλεγχο και στον προγραμματισμό ρομποτικών συστημάτων (κυρίως βιομηχανικού τύπου ρομποτικούς χειριστές και ρομποτικά συστήματα παραγωγής). Μαθήματα Κατ' επιλογήν υποχρεωτικά (ΚΕΥ) 2201. Πολυμεταβλητά Συστήματα Ελέγχου Πολυμεταβλητά ΣΑΕ στο χώρο κατάστασης. Στοιχεία Αφηρημένης Άλγεβρας και Διαφορικής Γεωμετρίας Βέλτιστος Έλεγχος. Σθεναρός (εύρωστος), Πολυμεταβλητός Έλεγχος (H00, KM). Το πρόβλημα του ελέγχου σε συστήματα πολλών εισόδων (διεγέρσεων) πολλών εξόδων (αποκρίσεων). Γραμμικοποίηση συστήματος στην περιοχή ενός σημείου ισορροπίας. Χρονική απόκριση συστήματος και τρόποι υπολογισμού της μητρικής εκθετικής συνάρτησης. Ορισμός και ιδιότητες της μήτρας συναρτήσεων μεταφοράς. Ελεγξιμότητα, παρατηρησιμότητα και αποσύνθεση Kalman. Δείκτες ελεγξιμότητας και δείκτες παρατηρησιμό-τητας συστήματος. Ισοδυναμία πολυωνυμικών μητρών. Μορφές μήτρας. Μηδενικά στο άπειρο και πεπερασμένα μηδενικά συστήματος. Γενίκευση της μεθόδου των γεωμετρικών τόπων των ριζών (root locus) σε πολυμεταβλητά συστήματα και ο ρόλος των μηδενικών στο άπειρο. Κανονική μορφή Popov. Κανονική μορφή Luenberger. Κανονική παρατηρήσιμη μορφή. Θεωρία πολυωνυμικών μητρών. Εισαγωγή της μήτρας συστήματος. Μετα-σχηματισμός της μήτρας συστήματος. Ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα περιγραφής με μήτρα συστήματος. Εισαγωγή στην ευστάθεια κατά Lyapunov για μη γραμμικά και γραμμικά συστήματα. Στο τέλος του μαθήματος οι σπουδαστές είναι σε θέση: 1) Να περιγράψουν ένα πολυμεταβλητό σύστημα στο πεδίο του χρόνου ή της συχνότητας. 2) Να αποφασίσουν προδιαγραφές των αποκρίσεων του συστήματος και να σχεδιάσουν τον ελεγκτή που τις ικανοποιεί. 2203. Ευφυή Συστήματα Ελέγχου και Ρομποτικής Εισαγωγή στον ευφυή και προσαρμοστικό έλεγχο - Ευριστικές τεχνικές προσαρμοστικού ελέγχου (MIT-RULE κλπ) - Θεωρία LYAPUNOV - Προσαρμοστικός έλεγχος με αναφορά σε πρότυπο για μη γραμμικά συστήματα. - Προσαρμοστικός και σθεναρός έλεγχος ρομποτικών βραχίονων (βασισμένος σε μοντέλα) - Νευρωνικός Έλεγχος μεσω Προσαρμοστικου Ελεγχου - Εργαστήριο Εφαρμογών σε Ρομποτικά Συστήματα (Βραχίονες, τροχοφόρο όχημα, υποβρύχιο όχημα, κινούμενοι ρομποτικοί χειριστές) - Σεμινάριο από προσκεκλημένο ομιλητή. Στόχος του μαθήματος είναι η εισαγωγή στον Ελεγχο Συστημάτων με αβεβαιες παραμετρους και δομή μεσω μεθοδολογιών προσαρμοστικού ελέγχου. 2204. Μηχανοτρονικά Συστήματα Eισαγωγή, Σχεδιασμός, Mοντελοποίηση, Αναγνώριση Παραμέτρων & Aνάλυση, Έλεγχος, Aισθητήρες, Eπενεργητές, Mηχανισμοί, Mεταδόσεις, Αναλογικά Hλεκτρονικά, A/D & D/A, Mικροελεγκτές (h/w & s/w), Single board computers, Λ/Σ Πραγματικού Xρόνου (RTOS), Kατασκευαστικά Θέματα. Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν: - Να αναλύουν μηχανοτρονικά συστήματα και να ολοκληρώνουν το σχεδιασμό μιας σύνθετης διάταξης. - Να επιλέγουν κατάλληλες τεχνολογίες αισθητήρων, επενεργητών, ηλεκτρονικών, μC, για χρήση σε μηχανοτρονικέςδιατάξεις. - Να έχουν επίγνωση των δυσκολιών που παρουσιάζονται στο σχεδιασμό και την υλοποίηση σύνθετων μηχανοτρονικών συστημάτων και να μπορούν να συνεργάζονται σε μια ομάδα για να τις αντιμετωπίζουν. - Να μπορούν να αξιολογούν τις βασικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία μηχανοτρονικών συστημάτων. 2207. Προσαρμοστικός, Σθεναρός και Ιεραρχικός Έλεγχος Εισαγωγή στον σθεναρό και προσαρμοστικό έλεγχο. Ανασκόπηση της θεωρίας ευστάθειας κατά Lyapunov. Έλεγχος σταθεροποίησης κατά Lyapunov. Έλεγχος βασισμένος σε μοντέλα (EBM). Σθεναρός έλεγχος ολίσθησης τροχιάς (ΣEOT). Προσαρμοστικός έλεγχος μοντέλου αναφοράς (ΠΕΜΑ). Αυτοσυντονιζόμενος προσαρμοστικός έλεγχος (ΑΣΠΕ). Εισαγωγή στον ιεραρχικό και αποκεντρωμένο έλεγχο. Έλεγχος συντονισμού ιεραρχικών συστημάτων (ΕΣΙΣ), Ιεραρχικός έλεγχος (ΙΕ) ανοικτού και κλειστού βρόχου (συνεχή και διακριτά συστήματα). Φωλιασμένος ιεραρχικός έλεγχος (ΦΙΕ), Αποκεντρωμένος έλεγχος συστημάτων (ΑΕΣ) μεγάλης κλίμακας. 2102. Θεωρία Παιγνίων Έννοιες Pareto, Nash, Stackelberg, Mixed strategies και behavioural strategies. Δυναμικά παίγνια. Γραμμικά συστήματα με τετραγωνικά κόστη. Στοχαστικά παίγνια. Αλγόριθμοι επίλυσης. Προσαρμογή (adaptation) και μάθηση (learning) σε παίγνια. Περιεχόμενο μαθημάτων επιλογής - κοινών για τις δύο κατευθύνσεις (Α και Β) 1109. Τεχνολογίες και Εφαρμογές Προσθετικής Κατασκευής/ 3D Εκτύπωσης Το μάθημα πραγματεύεται το αντικείμενο της Προσθετικής Κατασκευής (ΠΚ), γνωστότερης στο ευρύτερο και μη εξειδικευμένο κοινό και ως "3D Εκτύπωση". H ΠΚ, ενώ έχει τις απαρχές της στην Μηχανολογία - Μηχανική, βρίσκει σήμερα πια ευρύτατη εφαρμογή σε μεγάλο πλήθος τεχνικών και μη κλάδων. Αναγνωρίζεται ως βασικός πυλώνας του Industry 4.0 και θεωρείται μια από τις πιο επιδραστικές σύγχρονες τεχνολογικές - επιστημονικές περιοχές για το παγκόσμιο βιομηχανικό γίγνεσθαι τώρα και για το μέλλον. Η απόκτηση βασικών και ειδικότερων γνώσεων επί της ΠΚ και του ορθού τρόπου για την επιτυχή της ενάσκηση είναι συνεπώς ιδιαίτερα επίκαιρη. Το μάθημα επιχειρεί να καλύψει σε ικανοποιητικό βαθμό τα παρακάτω επιμέρους θέματα της ΠΚ: - Απαρχές, ορόσημα και ιστορική εξέλιξη των συναφών τεχνολογιών. - Διάκριση, κατηγοριοποίηση, κύριες επικρατούσες τεχνολογίες. - Υλικά κατασκευής και επιλογή μεταξύ διαθεσίμων τεχνολογιών και συστημάτων. - Σχετική διεθνής τυποποίηση & πρότυπα, μορφότυποι αρχείων, λογισμικό 3D εκτύπωσης. - Βήματα της ολοκληρωμένης διαδικασίας επιτυχούς υλοποίησης της 3D εκτύπωσης. - Συνδυασμός με συναφείς συμπληρωματικές και επακόλουθες τεχνολογίες και διεργασίες. - Κατασκευή εργαλείων. - Κύριοι και δευτερεύοντες κλάδοι αξιοποίησης και εφαρμογής και συνολική επίδραση στο σύγχρονο τεχνικό,βιομηχανικό & οικονομικό γίγνεσθαι. - Παραδείγματα εφαρμογής. Στο πλαίσιο του μαθήματος διενεργούνται επίσης, βαθμολογούμενες ατομικές υπολογιστικές Ασκήσεις και Ασκήσεις σε λογισμικά προετοιμασίας, Εργαστήρια με χρήση επιτραπέζιου 3D Εκτυπωτή (συνήθως τεχνολογίας FDM/FFF) με αντίστοιχη βαθμολογούμενη ατομική Εργασία Πεδίου. Προαιρετικά ανατίθεται και εξαμηνιαίο βαθμολογούμενο Θέμα Εφαρμογής σε ομάδες φοιτητών. 1110. Προηγμένα Συστήματα Κατεργασιών (CIM-INDUSTRY 4.0) 1. Τυπολογία και δομή συστημάτων κατεργασιών. Σύγχρονα συστήματα κατεργασιών: ευέλικτα, αναμορφούμενα και ευφυή. Τυπική συγκρότηση τους: εργαλειομηχανές, ρομπότ, αισθητήρες, μηχανοτρονικά συστήματα, ελεγκτές, βάσεις δεδομένων, βάσεις γνώσεων, δίκτυα. 2. Έλεγχος Ευέλικτων Συστημάτων Κατεργασιών με βάση δίκτυα του Petri. Κλασσικά, χρονισμένα και έγχρωμα δίκτυα: βασική θεωρία και εφαρμογές ελέγχου διακριτών γεγονότων. 3. Ολοκληρωμένα Συστήματα Κατεργασιών (CIM) και λειτουργικές ενότητες τους. Ροή πληροφορίας μεταξύ λειτουργικών ενοτήτων. Διεπαφές πληροφορίας. Βασικές έννοιες δικτύων: Μοντέλο OSI. Βασικές έννοιες βάσεων δεδομένων: Γενικευμένο ιδεατό σχήμα. 4. Εισαγωγή στη φιλοσοφία και τις τεχνολογίες Industry 4.0: Κυβερνο-φυσικά συστήματα (Cyber-physical systems), Ψηφιακά δίδυμα (Digital twins), Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things), Eικονική Πραγματικότητα (VR), Μηχανική μάθηση (ML). Εφαρμογές: προετοιμασία κατεργασιών: παρακολούθηση κατεργασιών, κατάσταση εργαλείων και μηχανών κλπ (επίπεδο Manufacturing Execution System - MES) . 2103. Μετρήσεις Θεωρία σφαλμάτων (συστηματικά και τυχαία σφάλματα, βάρος και συνθήκες των μετρήσεων), οργανολογία, μεθοδολογία κλασσικών ηλεκτρικών μετρήσεων, παλμογράφοι, όργανα μηδενισμού (γέφυρες) και συσκευές αντιστάθμισης. Μετρήσεις ενέργειας και ισχύος μονοφασικών και πολυφασικών συστημάτων. Ενισχυτές ανοικτού και κλειστού βρόχου, τελεστικοί ενισχυτές, μετρήσεις επί των τελεστικών ενισχυτών. Αναλογικές μετρήσεις ηλεκτρικών μεγεθών, ηλεκτρονικό βολτόμετρο, αναλογικές μετρήσεις μη ηλεκτρικών μεγεθών, μετατροπείς, μέτρηση δύναμης και ροπής. Ψηφιακές μετρήσεις μη ηλεκτρικών μεγεθών, μέτρηση χρόνου, συχνότητας, μετατροπείς. Ανάλυση φάσματος ψηφιακών φίλτρων, μέτρηση του θορύβου στην έξοδο ψηφιακών φίλτρων. 2206. Αισθητήρες Βασικές έννοιες αισθητήρων: ευαισθησία, αβεβαιότητα, υστέρηση, γραμμικότητα, παράμετροι που επηρεάζουν την απόκριση ενός αισθητήρα, τεχνικές χαρακτηρισμού αισθητήρων, εργαστήρια δοκιμών και διακριβώσεων. Φαινόμενα σε υλικά, στα οποία στηρίζεται η λειτουργία αισθητήρων: φαινόμενα στα αγώγιμα υλικά, ημιαγώγιμα υλικά, διηλεκτρικά υλικά, μαγνητικά υλικά και υπεραγώγιμα υλικά. Αισθητήρες: Μηχανικοί αισθητήρες (μετατόπιση, θέση, ταχύτητα, επιτάχυνση, ροή, δύναμη, εφελκυσμός, πίεση), ηλεκτρικοί-μαγνητικοί αισθητήρες (ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρικό πεδίο, μαγνητικό πεδίο, μεταβολές μαγνητικού πεδίου), θερμοδυναμικοί αισθητήρες (θερμοκρασία, μεταβολή θερμοκρασίας, υγρασία), χημικοί αισθητήρες (αισθητήρες αερίων). Εφαρμογές αισθητήρων: ενέργεια και περιβάλλον, υγεία, ασφάλεια και επιτήρηση, άμυνα, βιομηχανικές εφαρμογές, αυτοματισμοί και πληροφορική, οικιακές εφαρμογές κλπ. Εργαστηριακές Ασκήσεις: Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα μετατόπισης & θέσης. Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα δύναμης & πίεσης. Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός αισθητήρα μαγνητικού πεδίου. Στόχοι του μαθήματος είναι: Αξιολόγηση αισθητήρων, Σχεδίαση αισθητήρα, Χρήση αισθητήρα, Διακρίβωση αισθητήρα.