Cyfrowe układy regulacji
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTAACSI-Cure |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Cyfrowe układy regulacji |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | I stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 26/X; C 18/+; L 16/+ Razem: 60 |
Przedmioty wprowadzające: | - Podstawy automatyki i robotyki - Sterowanie w systemach mechatronicznych - Układy cyfrowe i mikroprocesorowe |
Programy: | semestr siódmy/ mechatronika/ automatyka i sterowanie |
Autor: | dr inż. Marek Jaworowicz |
Bilans ECTS: | Aktywność / obciążenie studenta w godz: 1. Udział w wykładach / 26 2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do egzaminu / 20 3. Udział w ćwiczeniach / 18 4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 10 5. Udział w laboratoriach / 16 6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 10 7. Udział w konsultacjach / 4 8. Udział w egzaminie / 3 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 107 / 4 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.=67 / 2 ECTS Zajęcia o charakterze praktycznym: 5. =16 / 1.5 ECTS |
Skrócony opis: |
Przedmiot obejmuje zagadnienia analizy torów sygnałowych w cyfrowych układach sterowania rozproszonego oraz uproszczone metody syntezy regulatorów dyskretnych realizujących regulację od uchybu, od stanu układu oraz z minimalną liczbą kroków. Zagadnienia implementacji regulatorów dotyczą regulacji temperatury oraz regulacji kaskadowej w serwomechanizmach. |
Pełny opis: |
Wykład/ metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych 1. Charakterystyka sterowania cyfrowego (SC). Modele scentralizowany i rozproszony SC. Systemy specjalizowane i otwarte. Struktury systemów SC. – przykłady. Zintegrowane środowiska projektowania cyfrowych SC / 4. 2. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału w torze sterowania. Metody dyskretyzacji oparte o przekształcenie Z i aproksymacje. Dobór i optymalizacja okresu próbkowania / 2. 3. Cyfrowa realizacja algorytmów sterowania. Podstawowy model regulatora LTI_D od stanu. Regulator LQ/LQG. Dobór parametrów i implementacja programowo-sprzętowa. Wymagania jakościowe i funkcjonalne dla regulatorów cyfrowych / 4. 4. Projektowanie i strojenie regulatora dyskretnego metodą Kesslera. Optimum modułu i optimum symetryczne. Struktury realizowalne regulatora z ograniczeniami sygnału sterowania w układach napędowych / 4. 5. Filtracja cyfrowa w torze sterowania. Filtry NOI i SOI / 4. 6. Układy z regulacją „deadbeat”, regulacja kaskadowa, sterowanie wyprzedzające, regulatory rozmyte / 4. 7. Problemy sterowania rozproszonego: struktury i modele matematyczne rozproszonych układów sterowania, podstawowe właściwości i parametry sieci komputerowych / 4. Ćwiczenia /metoda praktyczna, metody numeryczne, programowanie 1. Wyznaczenie postaci obliczeniowych modeli regulatorów LTI_D i układu zamkniętego w oparciu o metody dyskretyzacji. Dobór okresu próbkowania dla układu regulacji / 4. 2. Obliczanie regulatora dyskretnego od stanu LQ metodą lokowania biegunów – SISO Design Tool/ Matlab. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4. 3. Wyznaczenie metodą analityczną algorytmu regulatora Kesslera w układzie prędkościowym napędu DC. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4. 4. Synteza regulatora „deadbeat” bez i z ograniczeniami amplitudy / 4. 5. Obliczanie metodą analityczną filtra dolnoprzepustowego NOI / 2. Laboratoria /metoda praktyczna 1. Badanie modelu regulacji od stanu LQ napędu pozycyjnego DC. Implementacja regulatora w C++ / 4. 2. Badanie modelu regulacji nadążnej „deadbeat” od wyjścia układu. Implementacja regulatora w C++ / 4. 3. Optymalizacja parametryczna układu sterowania procesem wygrzewania wyrobów w piecu elektrycznym. Badanie jakości regulacji temperatury komory termicznej. Implementacja regulatora w C++ / 4. 4. Badanie modelu numerycznego filtra NOI. Implementacja filtra w C++ (sprawozdanie i zaliczenie na egzaminie w j.angielskim) / 4. |
Literatura: |
podstawowa: 1. J. Brzózka: Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, WNT. 2. J. Brzózka: Regulatory cyfrowe w automatyce, Micom. 3. W. Grega : Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, Akademia Górniczo- Hutnicza, Kraków2004r. 4. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT. 5. M. Jaworowicz: materiały własne. uzupełniająca: 1. P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT. 2. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC |
Efekty uczenia się: |
symbol/ efekt kształcenia/ odniesienie do efektów kształcenia W1/ Student ma uporządkowaną wiedzę z automatyki wraz z elementami robotyki i teorii sterowania w odniesieniu do cyfrowych układów regulacji w systemach mechatronicznych i układach automatyki / K_W08. W2/ ma podstawową wiedzę dotyczącą zapisu konstrukcji, modeli strukturalnych układów i urządzeń mechatronicznych jako układów regulacji oraz symulacji ich działania z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania / K_W11. W3/ ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej, zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy z urządzeniami mechatronicznymi / K_W14. U1/ potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod analizy zakładanych funkcji celów oraz wyboru struktury układu regulacji i regulatora / K_U01. U2/ umie analizować i projektować proste układy automatyki oraz cyfrowego przetwarzania sygnałów, potrafi opracować algorytm, posłużyć się językami programowania wysokiego i niskiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji regulatorów, sterowników i dyskretnych układów regulacji / K_U11, K_U12. U3/ potrafi zaprojektować i uruchomić aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi / K_U20, K_U21. K1/ ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K03. K2/ potrafi określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania / K_K04. |
Metody i kryteria oceniania: |
1. Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu 2. Egzamin jest przeprowadzany w formie ustnej, odpowiedzi na pytania dotyczące grupowych zadań tekstowych: rozwiązań zawartych w sprawozdaniach oraz modelach numerycznych w Matlab i C++ 3. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania ćwiczeń komputerowych oraz ich obrony na ocenę 4. Ocena końcowa z egzaminu jest średnią ważoną z ocen zaliczenia 3 zadań grupowych 5. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen za wszystkie wykonane i zaliczone ćwiczenia. 6. Efekty W1, W2, W3, sprawdzane są na dwóch kolokwiach i egzaminie pisemnym w postaci testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi oraz podczas rozwiązywania zadań grupowych |
Praktyki zawodowe: |
brak |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.