| School/Faculty/Institute | Faculty of Engineering | |||||
| Course Code | ME 303 | |||||
| Course Title in English | System Dynamics and Control | |||||
| Course Title in Turkish | Sistem Dinamiği ve Kontrol | |||||
| Language of Instruction | EN | |||||
| Type of Course | Flipped Classroom | |||||
| Level of Course | Advanced | |||||
| Semester | Spring | |||||
| Contact Hours per Week |
|
|||||
| Estimated Student Workload | 211 hours per semester | |||||
| Number of Credits | 6 ECTS | |||||
| Grading Mode | Standard Letter Grade | |||||
| Pre-requisites |
ME 201 - Engineering Mechanics: Dynamics EE 212 - Electrical and Electronic Circuits DYN 201 - Engineering Mechanics: Dynamics | MATH 213 - Differential Equations |
|||||
| Co-requisites |
MATH 213 - Differential Equations |
|||||
| Expected Prior Knowledge | Knowledge of dynamics, differential equations and basic electric and electronic circuits | |||||
| Registration Restrictions | Only Undergraduate Students | |||||
| Overall Educational Objective | To learn the principles of analog control engineering such as system modeling in time and frequency domains, time response, stability, root locus, frequency and state space design. | |||||
| Course Description | This course provides the fundamental aspects of control engineering, covering such topics as: System modeling and analysis of linear time-invariant systems in time, Laplace, and frequency domain methods, as well as with the State-space Method; linearization; time response; block diagram reduction; stability analysis using the Routh-Hurwitz and Root Locus techniques; system model conversions; system analysis with initial conditions and general form inputs; state variable feedback controller design. Computer-aided tools will also be used throughout the course. |
Course Learning Outcomes and CompetencesUpon successful completion of the course, the learner is expected to be able to:1) Blok diyagram modellemesi ve matematiksel modellerini adi diferansiyel denklemler, Laplace dönüşümü, frekans alanı ve durum uzayı gösterimleri olarak kurma konusunda problemleri tanımlar, analiz eder, formüle eder ve çözer; 2) Çok serbestlik derecesine sahip doğrusal, zamana bağlı olmayan mekanik sistemler için ağ analizini uygulayarak sorunları tanımlar, analiz ve formüle eder ve çözer; durum uzayı modelini elde eder; 3) İkinci dereceden sistemlerin zaman tepkisi davranışına ilişkin sorunları tanımlar, analiz ve formüle eder ve çözer, kararlılık analizini uygular ve MATLAB Kontrol Sistemleri Araç Kutusu ve Simulink'i kullanarak PID denetleyicileri tasarlar; 4) Gerçek yaşam uygulaması için bir PID kontrol sistemi tasarlar ve uygular; 5) Bir proje ekibinde iletişim kurar ve işbirliği yapar, hedefler belirler, görevleri tamamlar ve son teslim tarihlerine uyar, profesyonel bir şekilde nihai raporunu yazar ve sözlü olarak savunur; 6) Kendi kendine öğrenme ve yeni bilgiyi kendi imkânlarıyla uygulama becerisini, yaşam boyu sürecek değerli bir öğrenme becerisi olarak benimser. |
| Program Learning Outcomes/Course Learning Outcomes | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1) Matematik, tarih, ekonomi ve sosyal bilimlere maruz kalarak geniş bir temele ve entelektüel farkındalığa sahip olmak | ||||||
| 2) İşletmenin farklı işlevsel alanlarında (muhasebe, finans, operasyon, pazarlama, strateji ve organizasyon) bilgi ve becerilere sahip olduğunu ve bunların çeşitli endüstri sektörlerindeki etkileşimlerine ilişkin bir anlayışa sahip olduğunu gösterir | ||||||
| 3) Karmaşık teknik veya profesyonel faaliyetleri veya projeleri yönetmek için teorik bilginin yanı sıra yaratıcı, analitik ve eleştirel düşünmeyi uygular | ||||||
| 4) İşletme sürdürülebilirliği için küresel, çevresel, ekonomik, yasal ve düzenleyici bağlamlara ilişkin bir anlayış sergiler | ||||||
| 5) Bireysel ve mesleki etik davranış ve sosyal sorumluluk gösterir | ||||||
| 6) Etnik, kültürel ve cinsiyet çeşitliliği değerlerine ve konularına duyarlılık gösterir | ||||||
| 7) Bilgi, fikir, sorun ve çözümleri iletmek için yazılı ve sözlü İngilizceyi etkili bir şekilde kullanır (en azından CEFR B2 seviyesi) | ||||||
| 8) Veri ve bilgi edinme, analiz etme, yorumlama ve raporlama konusunda beceriler gösterir | ||||||
| 9) Problem çözme ve karar vermeyi desteklemek için bilgisayar yeterliliğini gösterir | ||||||
| 10) Takım çalışması, liderlik ve girişimcilik becerilerini gösterir | ||||||
| 11) Yüksek derecede özerklikle ileri çalışmalar için gerekli öğrenme becerilerini sergiler |
| N None | S Supportive | H Highly Related |
| Program Outcomes and Competences | Level | Assessed by | |
| 1) | Matematik, tarih, ekonomi ve sosyal bilimlere maruz kalarak geniş bir temele ve entelektüel farkındalığa sahip olmak | N | |
| 2) | İşletmenin farklı işlevsel alanlarında (muhasebe, finans, operasyon, pazarlama, strateji ve organizasyon) bilgi ve becerilere sahip olduğunu ve bunların çeşitli endüstri sektörlerindeki etkileşimlerine ilişkin bir anlayışa sahip olduğunu gösterir | N | |
| 3) | Karmaşık teknik veya profesyonel faaliyetleri veya projeleri yönetmek için teorik bilginin yanı sıra yaratıcı, analitik ve eleştirel düşünmeyi uygular | N | |
| 4) | İşletme sürdürülebilirliği için küresel, çevresel, ekonomik, yasal ve düzenleyici bağlamlara ilişkin bir anlayış sergiler | N | |
| 5) | Bireysel ve mesleki etik davranış ve sosyal sorumluluk gösterir | N | |
| 6) | Etnik, kültürel ve cinsiyet çeşitliliği değerlerine ve konularına duyarlılık gösterir | N | |
| 7) | Bilgi, fikir, sorun ve çözümleri iletmek için yazılı ve sözlü İngilizceyi etkili bir şekilde kullanır (en azından CEFR B2 seviyesi) | S | Sunum |
| 8) | Veri ve bilgi edinme, analiz etme, yorumlama ve raporlama konusunda beceriler gösterir | S | Derse Katılım |
| 9) | Problem çözme ve karar vermeyi desteklemek için bilgisayar yeterliliğini gösterir | N | |
| 10) | Takım çalışması, liderlik ve girişimcilik becerilerini gösterir | S | Derse Katılım |
| 11) | Yüksek derecede özerklikle ileri çalışmalar için gerekli öğrenme becerilerini sergiler | S | Derse Katılım |
| Prepared by and Date | DANTE DORANTES , November 2023 |
| Course Coordinator | ALİ ÇINAR |
| Semester | Spring |
| Name of Instructor | Prof. Dr. DANTE DORANTES |
| Hafta | Konu |
| 1) | Giriş. Fiziksel Sistemlerin Blok Diyagram Modellemesi. |
| 2) | Sistem Modelleme Teknikleri: ODE, TF, FD ve SS. ODE'leri Laplace Dönüşümü ve MATLAB Sembolik Nesneleri kullanarak çözüm bulmak |
| 3) | MISO DC motor modeli. Transfer fonksiyonu ve Bode grafikleri. OpAmps ile modelleme. |
| 4) | Motor sabitleri. Eşdeğer moment/atalet momenti/viskoz sönümleme. Doğrusallaştırma. |
| 5) | Ağ Analiz Tekniği. |
| 6) | Ağ Analiz Tekniği. MATLAB Çizimi, Transfer Fonksiyonları ve Durum Uzayı. |
| 7) | Aritmetik işlemler, vektörler, Matlab'da polinomların çözümü. Zaman tepkisi kavramları. |
| 8) | Sistem elemanlarının Zaman Tepkisi. Performans Kriterleri. Sistem tanımlaması. |
| 9) | PID kontrolör analizi ve ayarı. |
| 10) | LTI Viewer. Blok Diyagramlarının Azaltılması. TF-SS ve SS-TF dönüşümleri. Başlangıç Koşulları. |
| 11) | Matlab'da PID Ayarı. PID kontrolör ve tesisinin Simulink modeli. |
| 12) | Routh-Hurwitz ile Kararlılık Analizi. |
| 13) | Kök Yeri Yoluyla Kararlılık Analizi. Sinyal Akış Grafikleri ve Durum-Değişken Geri Besleme Tasarım Yöntemi (Kutup Yerleşimi), Kontrol Edilebilirlik. |
| 14) | Durum-Değişken Geribildirim Tasarım Yöntemi. |
| 15) | Proje Sunum Dönemi. |
| 16) | Proje Sunum Dönemi. |
| Required/Recommended Readings | • Control Systems Engineering, International Student Version, Norman S. Nise, 6th Edition, Wiley, 2011. ISBN: 978-0-470-64612-0 Other reference: • System Dynamics, William J. Palm, 4th Edition, McGraw-Hill, 2021 (textbook) ISBN10: 0078140056, ISBN13: 9780078140051 • Modern Control Engineering, Katsuhiko Ogata, 5th Edition, Pearson, 2009 | |||||||||||||||||||||
| Teaching Methods | Flipped classroom | |||||||||||||||||||||
| Homework and Projects | Design, analysis and implementation of a PID position control system. | |||||||||||||||||||||
| Laboratory Work | None | |||||||||||||||||||||
| Computer Use | Compulsory computer-aided problem-solving using MATLAB Control Toolbox and Simulink. | |||||||||||||||||||||
| Other Activities | None | |||||||||||||||||||||
| Assessment Methods |
|
|||||||||||||||||||||
| Course Administration |
dorantesd@mef.edu.tr 0212 395 36 40 Rules for attendance: attendance is taken during Flipped Classroom Practice. A minimum of 70% of attendance is mandatory. Rules for Flipped Classroom Practice: Missed Flipped Classroom Practice (FCP) quizzes will be given a zero grade. Participation quizzes with flaws or lack of individual collaboration attitude during teamwork will be given a grade of one. Successful participation quizzes and individual collaboration attitudes will be given a grade of two. FCP activities are conducted during online class time (20-40 min), by solving a similar previously solved exercise, but working in randomly formed teams, and emailing their solution scanned pdf file using CamScanner application by the end of the class. The FCP evidence will be the only way to count student class attendance. Rules for late submission of project or assignment: It will be discounted 50/100 for each delayed day. Rules for missing a midterm: Provided that a valid official justification approved by the university and presented, a make-up midterm will be granted one week immediately after the regular midterm date. Minimum grade to be allowed to pass the course (FZ): Satisfactory Flipped Classroom Practice, Midterms, Assignments, and Project grades, as well as at least 70% attendance, are mandatory to be allowed to pass the course. A reminder of proper classroom behavior, code of student conduct: YÖK Regulations Statement on plagiarism: YÖK Regulations http://www.mef.edu.tr/Yonetmelikler |
|||||||||||||||||||||
| Activity | No/Weeks | Hours | Calculation | ||||
| No/Weeks per Semester | Preparing for the Activity | Spent in the Activity Itself | Completing the Activity Requirements | ||||
| Ders Saati | 12 | 0 | 2 | 1 | 36 | ||
| Proje | 3 | 22 | 20 | 2 | 132 | ||
| Ödevler | 10 | 0 | 0.5 | 0.5 | 10 | ||
| Küçük Sınavlar | 12 | 0 | 2 | 1 | 36 | ||
| Final | 1 | 2 | 4 | 1 | 7 | ||
| Total Workload | 221 | ||||||
| Total Workload/25 | 8.8 | ||||||
| ECTS | 6 | ||||||