Elementy automatyki

stacjonarne

I stopnia

W 18/+; L 12/z

Matematyka / logarytmy, działania na liczbach zespolonych, rachunek różniczkowy i całkowy, transformaty Fouriere’a i Laplace”a.

Obwody i sygnały / charakterystyki czasowe i częstotliwościowe w stanach ustalonych i nieustalonych.

Podstawy metrologii / właściwości przetworników pomiarowych, elementy teorii niepewności wyników pomiarów, organizacja procedur pomiarowych i interpretacji wyników pomiarów.

Przetwarzanie sygnałów / podstawy analizy widmowej, filtracja cyfrowa, konwersja analogowo-cyfrowa i cyfrowo-analogowa.

semestr: V / kierunek: Elektronika i Telekomunikacja / specjalność: Systemy Informacyjno – Pomiarowe

dr inż. Wiktor Olchowik

1. Udział w wykładach / 18

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 12

3. Udział w laboratoriach / 12

4. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 12

5. Udział w konsultacjach / 6

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 60 / 2 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.=36 / 1 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 3.+4.=24 / 1 ECTS

Przedmiot służy poznaniu zagadnień związanych z właściwościami, charakterystykami i stabilnością liniowych ciągłych, liniowych impulsowych i nieliniowych ciągłych układów regulacji automatycznej.

Wykłady / metody dydaktyczne: werbalno-wizualna prezentacja treści programowych z wykorzystaniem technik audiowizualnych; podanie informacji teoretycznych i wskazanie przykładów ilustrujących teorię; podanie tematów do samodzielnego studiowania.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

1. Wprowadzenie, właściwości i podział układów automatycznej regulacji UAR.

Wprowadzenie do tematyki przedmiotu i definicje. Schemat i podstawowe właściwości UAR, sprzężenie zwrotne, układ otwarty i zamknięty, podział UAR ze względu na różne kryteria z podaniem przykładów.

2. Modele matematyczne UAR, schematy blokowe.

Równanie różniczkowe, transmitancja operatorowa, transmitancja widmowa, amplitudowa i fazowa charakterystyka częstotliwościowa, charakterystyka amplitudowo-fazowa, logarytmiczna charakterystyka amplitudowa i fazowa, charakterystyka impulsowa i skokowa, przekształcanie schematów blokowych.

3. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe ciągłych UAR.

Podstawowe człony UAR: bezinercyjny (proporcjonalny), całkujący idealny, różniczkujący idealny, inercyjny rzędu I, inercyjny rzędu II, różniczkujący rzeczywisty, całkujący rzeczywisty, oscylacyjny.

4. Stabilność liniowych ciągłych UAR.

Definicja stabilności, składowa przejściowa, kryteria stabilności: analityczne (Hurwitza, Routha), graficzno-analityczne (Michajłowa), graficzne (Nyquista), zapas stabilności.

5. Ocena jakości regulacji i korekcja UAR.

Kryteria jakości procesów regulacji: dokładności statycznej, parametrów charakterystyki skokowej lub częstotliwościowej, kryteria związane z równaniem charakterystycznym (np. rozkładu pierwiastków), kryteria całkowe. Metody korekcji, rodzaje regulatorów, synteza UAR.

6. Charakterystyki impulsowych UAR.

Równanie różnicowe, przekształcenie Z, transmitancja dyskretna, impulsator idealny, funkcja schodkowa, dyskretne charakterystyki widmowe.

7. Stabilność impulsowych UAR.

Warunek stabilności impulsowych UAR, zmodyfikowane kryterium Hurwitza i Nyquista, wpływ okresu impulsowania na stabilność. porównanie charakterystyk układów ciągłych i impulsowych.

8. Charakterystyki i stabilność nieliniowych UAR.

Elementy i układy nieliniowe, charakterystyki czasowe i częstotliwościowe impulsowych UAR, właściwości i metody analizy stabilności nieliniowych UAR.

9. Przykłady zastosowań UAR i zaliczenie przedmiotu.

Przedstawienie przykładów praktycznych UAR jako sterowników w urządzeniach i systemach stosowanych w elektronice, mechanice i energetyce. Kolokwium zaliczające z wykładów.

Laboratoria / metody dydaktyczne: zastosowania praktyczne poznawanych algorytmów i metod obliczeniowych.

Tematy kolejnych zajęć (po 4 godziny lekcyjne):

1. Badanie liniowych, ciągłych UAR.

Pomiar i analiza charakterystyk czasowych i częstotliwościowych oraz badanie stabilności UAR.

2. Badanie impulsowych UAR.

Pomiar i analiza charakterystyk czasowych i częstotliwościowych oraz badanie stabilności impulsowych UAR.

3. Badanie nieliniowych UAR.

Pomiar i analiza charakterystyk czasowych i częstotliwościowych oraz badanie stabilności nieliniowych UAR.

podstawowa:

1. Mazurek J. Vogt H. Żydanowicz W.; Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza PW; 2006

uzupełniająca:

2. Kaczorek T., Teoria sterowania i systemów, PWN 1999

W1 / Student ma podstawową wiedzę z zakresu charakterystyk układów regulacji automatycznej (UAR), procesów sterowania oraz automatyki / K_W12

W2 / Student ma wiedzę z zakresu analizy charakterystyk czasowych i częstotliwościowych UAR / K_W14

W3 / Student ma wiedzę w zakresie pomiaru charakterystyk czasowych i częstotliwościowych UAR oraz przetwarzania wyników eksperymentów / K_W15

U1 / Student potrafi wykorzystać poznane modele matematyczne i symulacje komputerowe do analizy i oceny działania UAR / K_U07

U2 / Student potrafi posłużyć się właściwie dobranymi metodami i urządzeniami umożliwiającymi pomiar podstawowych wielkości charakteryzujących elementy UAR / K_U11

U3 / Student potrafi zaplanować i przeprowadzić symulację oraz pomiary charakterystyk oraz określić podstawowe parametry charakteryzujące, elementy UAR; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski / K_U12

K1 / Student ma świadomość ważności zachowania w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej / K_K03

K2 / Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K04

W ramach przedmiotu studenci muszą zaliczyć kolokwium z teorii oraz ćwiczenia laboratoryjne. Kolokwium z wykładanego materiału jest oceniane w skali 0-45 pkt. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie co najmniej 20 pkt. z kolokwium. W ramach laboratorium studenci realizują 3 ćwiczenia. Na każdym laboratorium studenci są oceniani z przygotowania teoretycznego w skali 0-6 pkt, wykonania pomiarów w skali 0-3 pkt oraz za wykonane indywidualne sprawozdanie w skali 0-6 pkt. Z każdego laboratorium student może uzyskać więc po 15 punktów czyli łącznie z laboratorium może uzyskać 45 pkt. Warunkiem zaliczenia laboratorium jest zaliczenie każdego elementu laboratorium na co najmniej 1 punkt i uzyskanie łącznie co najmniej 20 pkt. Warunkiem zaliczenia całości przedmiotu jest uzyskanie łącznie (kolokwium z teorii i laboratorium) nie mniej niż 45 pkt. Z przedmiotu jest wystawiana jedna ocena końcowa według kryterium: ³ 81 punktów – ocena 5; od 72 do 80,9 – ocena 4,5; od 63 do 71,9 – ocena 4; od 54 do 62,9 – ocena 3,5; od 45 do 53,9 – ocena 3; < 45 – ocena 2. Efekty W1, W2, U3, K1 sprawdzane są na egzaminie. Efekty U1, W3, U2, K2 sprawdzane są na laboratoriach.