Wojskowa Akademia Techniczna - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Cyfrowe układy regulacji

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WMTAPCSI-Cure
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Cyfrowe układy regulacji
Jednostka: Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 4.00 LUB 6.00 (w zależności od programu) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Forma studiów:

stacjonarne

Rodzaj studiów:

I stopnia

Forma zajęć liczba godzin/rygor:

W 26/E, C 18/+, L 16/+, razem: 60 godz., 6 pkt ECTS

Przedmioty wprowadzające:

1. Podstawy automatyki i robotyki/ wymagania wstępne: zrealizowane

elementy automatyki i analizy układów automatyki

2. Sterowanie w systemach mechatronicznych I i II/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy analizy i projektowania regulatorów w układach serwomechanizmów


Programy:

Semestr VI / kierunek Mechatronika / specjalność: robotyka i automatyka przemysłowa

Autor:

Dr inż. Marek Jaworowicz

Bilans ECTS:

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 26

2. Udział w laboratoriach / 16

3. Udział w ćwiczeniach / 18

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 15

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 48

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 27

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium /0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 6

11. Przygotowanie do egzaminu / 4

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0

13. Udział w egzaminie / 2


Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 158godz./ 5,5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 68godz./ 2,5ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym (2+6) 64godz./ 2,0 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 3.0ECTS


Skrócony opis:

Moduł obejmuje zagadnienia związane z projektowaniem i implementacją cyfrowych algorytmów sterowania w układach mechatronicznych. Studenci zapoznają się na nim np. z metodami projektowania cyfrowych regulatorów i ich implementacji w napędach elektrycznych robotów oraz w układach regulacji procesami przemysłowymi.

Pełny opis:

Wykłady /metody dydaktyczne

1. Charakterystyka rodzajów sterowania cyfrowego (SC) / 4/ Zagadnienia obejmują: modele scentralizowane i rozproszone S.C. oraz systemy specjalizowane i otwarte. Rozpatruje się struktury systemów S.C. w przykładach oraz zintegrowane środowiska projektowania cyfrowych UR .

2. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału w torze sterowania cyfrowego /2/ Zagadnienie obejmuje metody dyskretyzacji oparte o przekształcenie Z i aproksymacje oraz dobór i optymalizację okresu próbkowania sygnału.

3. Cyfrowa realizacja liniowych algorytmów sterowania 4/ Zagadnienie obejmuje podstawowy model regulatora PID_D oraz regulatora LQ/LQG od stanu. Ponadto, rozpatruje się metody optymalizacji ich parametrów na podstawie założonych wymagań jakościowych i funkcjonalnych oraz uwarunkowania ich implementacji programowo-sprzętowej.

4. Projektowanie i strojenie regulatora dyskretnego PI metodą Kesslera /4/ Zagadnienie obejmuje zastosowanie metod optimum modułu i optimum symetrycznego w projektowaniu regulatora w układach kaskadowych regulacji oraz realizację struktury regulatora z ograniczeniami sygnału sterowania w układach napędowych.

5. Filtracja cyfrowa w torze sterowania. Filtry NOI i SOI / 4/ Zagadnienie obejmuje zastosowanie metod analitycznych i numerycznych w projektowaniu dolnoprzepustowego filtra dla układu sterowania.

6. Układy z regulacją „dead-beat”, sterowanie wyprzedzające oraz regulatory rozmyte / 4/ Zagadnienie obejmuje problematykę syntezy cyfrowych regulatorów minimalno-czasowych dead-beat w funkcji własności obiektu/procesu regulacji. Ponadto, rozpatruje się możliwość zastosowanie jego odpowiednika w postaci regulatora rozmytego.

7. Podstawowa struktura sterowania rozproszonego /4/ Zagadnienie obejmuje analizę struktur i modeli matematycznych rozproszonych układów sterowania oraz podstawowe właściwości i parametry stosowanych w nich sieci komputerowych.

Ćwiczenia /metoda praktyczna, metody numeryczne, programowanie

1. Wyznaczenie modeli dyskretnych podstawowych funkcji i członów LTI. Dobór okresu próbkowania dyskretyzacji / 4/ Studenci stosują metody analityczne do dyskredytacji podanych funkcji i członów podstawowych.

2. Obliczanie regulatora dyskretnego od stanu LQ (statycznego i z obserwatorem stanu) dla obiektu uogólnionego. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują do rozwiązania zadania funkcje języka Matlab.

3. Projekt regulatora dyskretnego Kesslera dla napędu prędkościowym DC. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

4. Synteza regulatora „deadbeat” bez i z ograniczeniami amplitudy sygnału sterowania / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

5.Obliczanie numeryczne filtra dolnoprzepustowego NOI / 2/ Studenci wykorzystują funkcje FDAT_Toolbox i wyznaczają parametry i model matematyczny filtra NOI dla zadanych wymagań. Zaliczenie ćwiczenia w j. angielskim.

Laboratoria /metoda praktyczna

1. . Projekt dyskretnego regulatora LQ dla napędu prędkościowego DC.

Implementacja regulatora w Matlab / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora statycznego i dynamicznego oraz badają charakterystyki układu regulacji w oparciu o opracowany plik w Matlab

2. Projekt filtra dolnoprzepustowego NOI / 4 / Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem modelu numerycznego filtra NOI w C++. Zaliczenie zadania w j.angielskim.

3. Badanie jakości regulacji temperatury komory termicznej / 4/ Studenci przeprowadzają optymalizację regulatora PID w układzie hardware-in-loop z modelem fizycznym komory, a następnie, przeprowadzają strojenie regulatora PID zaimplementowanego w mikrokontrolerze fizycznym, współpracującym z piecem elektrycznym.

4. Projekt i badanie regulacji PID obiektu wolnozmiennego z kompensacja jego dynamiki / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora dyskretnego PID. Implementacja modelu w Matlab/C++

Literatura:

Podstawowa:

1. T. P. Zieliński: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ Warszawa, 2005r.

2. J. Brzózka: Regulatory cyfrowe w automatyce, Micom.

3. W. Grega : Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, AGH, Kraków, 2004r.

4. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT.

5. M. Jaworowicz: materiały własne.ski

6. Materiały z platformy MathWorks

Uzupełniająca:

7. P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT.

8. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC.……………………………………

Efekty uczenia się:

Symbol i nr efektu modułu / efekt kształcenia / odniesienie do efektu kierunkowego

W1 / Zna i rozumie uwarunkowania strukturalne i funkcjonalne do zastosowania odpowiednich sposobów sterowania i rodzajów regulatorów w układach mechatronicznych /Posiada ugruntowaną wiedzę z podstaw metodyki doboru i obliczania nastaw regulatorów liniowych dla napędu elektrycznego robota oraz właściwie interpretuje powyższą problematykę w zagadnieniach ich użytkowania i modernizowania/ K_W08, K_W12, K_W14

U1 / na podstawie danych literaturowych oraz sformułowanego zadania syntezy regulatora, potrafi zastosować właściwe metody i narzędzia numeryczne do projektu i analizy algorytmu sterowania i jego implementacji na platformie mikrokontrolera/ K_U01, K_U11, K_U12

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: opracowanych i uruchomionych programów w Matlab oraz sformułowanych wniosków ilościowych i jakościowych po przeprowadzeniu symulacji.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: opracowanych sprawozdań z zadań tekstowych odnoszących się do problematyki laboratoriów.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie egzaminu ustnego, z pytaniami otwartymi i zagadnieniami dotyczącymi zadań tekstowych. Do każdego zadania są formułowane 3 pytania.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń i laboratoriów

Osiągnięcie efektów K_W08/12/14- weryfikowane jest na podstawie zaliczania zadań ćwiczeniowych w Matlab.

Osiągnięcie efektów K_U01/11/12- sprawdzane jest podczas egzaminu.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco w języku angielskim na 3 pytania egzaminacyjne, w tym, zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie i numerycznie.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco w języku angielskim lub polskim na 3 pytania egzaminacyjne, ale nie zweryfikuje wszystkich wyników otrzymanych analitycznie.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie oraz numeryczne.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie do jednego pytania.

Praktyki zawodowe:

Nie dotyczy.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/2025" (w trakcie)

Okres: 2024-10-01 - 2025-02-28
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 18 godzin więcej informacji
Laboratorium, 16 godzin więcej informacji
Wykład, 26 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Jaworowicz
Prowadzący grup: Marek Jaworowicz, Michał Siwek
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opis sposobu zaliczenia:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: opracowanych i uruchomionych programów w Matlab oraz sformułowanych wniosków ilościowych i jakościowych po przeprowadzeniu symulacji.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: opracowanych sprawozdań z zadań tekstowych odnoszących się do problematyki laboratoriów.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie egzaminu ustnego, z pytaniami otwartymi i zagadnieniami dotyczącymi zadań tekstowych. Do każdego zadania są formułowane 3 pytania.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń i laboratoriów

Osiągnięcie efektów K_W08/12/14- weryfikowane jest na podstawie zaliczania zadań ćwiczeniowych w Matlab.

Osiągnięcie efektów K_U01/11/12- sprawdzane jest podczas egzaminu.


1. Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco w na 3 pytania egzaminacyjne, w tym, zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie i numerycznie oraz zadanie 3 zaliczy odpowiadając w j. angielskim.

2. Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który odpowie na 3 pytania egzaminacyjne, ale nie zweryfikuje wszystkich wyników otrzymanych analitycznie oraz zadanie 3 zaliczy odpowiadając w j. angielskim.

3 Ocenę dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie oraz numeryczne.

4. Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie.

5. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie do jednego pytania.

6. Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który odpowie tylko na 2 pytania, bez umiejętności zweryfikowania rozwiązań analitycznych i numerycznych.




Skrócony opis:

Moduł obejmuje zagadnienia związane z projektowaniem i implementacją cyfrowych algorytmów sterowania w układach mechatronicznych. Studenci zapoznają się min. z metodami projektowania cyfrowych regulatorów i ich implementacji w napędach elektrycznych robotów oraz w układach regulacji procesami przemysłowymi.

Pełny opis:

Wykłady

1. Charakterystyka rodzajów sterowania cyfrowego (SC) / 2/ Zagadnienia obejmują: modele scentralizowane i rozproszone SC oraz systemy specjalizowane i otwarte. Rozpatruje się struktury systemów SC. w przykładach oraz metodyki projektowania cyfrowych regulatorów – od założeń do implementacji.

2. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału w torze sterowania cyfrowego /4/ Zagadnienie obejmuje metody dyskretyzacji modeli ciągłych LTI_A

oparte o przekształcenie Z i jego aproksymacje oraz dobór i optymalizację okresu próbkowania Tp/Ts sygnału.

3. Cyfrowa realizacja liniowych algorytmów sterowania od stanu /4/ Zagadnienie obejmuje podstawowy model regulatora LTI_D od stanu oraz regulatora LQ/LQG. Ponadto, rozpatruje się metody optymalizacji ich parametrów na podstawie założonych wymagań jakościowych i funkcjonalnych oraz uwarunkowania ich implementacji programowo-sprzętowej.

4. Projektowanie i strojenie regulatora dyskretnego metodą Kesslera /4/ Zagadnienie obejmuje zastosowanie metod optimum modułu i optimum symetrycznego w projektowaniu kompensacyjnego regulatora w układach kaskadowych regulacji prędkości i pozycji oraz realizację struktury regulatora z ograniczeniami sygnału sterowania w układach napędowych.

5. Filtracja cyfrowa w torze sterowania. Filtry NOI i SOI / 4/ Zagadnie-nie obejmuje zastosowanie metod analitycznych i numerycznych w projektowaniu dolnoprzepustowego filtra NOI/SOI dla układu sterowania

6. Układy z regulacją „dead-beat”, sterowanie wyprzedzające oraz regulatory rozmyte / 4/ Zagadnienie obejmuje problematykę syntezy cyfrowego regulatora minimalno-czasowego dead-beat w funkcji własności obiektu/procesu regulacji. Ponadto, rozpatruje się możliwość zastosowanie jego odpowiednika w postaci regulatora rozmytego.

7. Podstawowa struktura sterowania rozproszonego /4/ Zagadnienie obejmuje analizę struktur i modeli matematycznych rozproszonych układów sterowania z opóźnieniami oraz podstawowe właściwości i parametry stosowanych w nich sieci komputerowych.

Ćwiczenia /metoda analityczna i z wykorzystaniem środowiska Matlab/

1. Wyznaczenie modeli dyskretnych podstawowych funkcji i członów LTI. Dobór okresu próbkowania dyskretyzacji / 4/ Studenci stosują metody analityczne do dyskredytacji podanych funkcji i członów podstawowych..

2. Obliczanie regulatora dyskretnego od stanu LQ (statycznego i z obserwatorem stanu) dla obiektu uogólnionego. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują do rozwiązania zadania funkcje języka Matlab.

3. Projekt regulatora dyskretnego Kesslera dla napędu prędkościowym DC Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

4. Synteza regulatora „deadbeat” bez i z ograniczeniami amplitudy sygnału sterowania / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

5.Obliczanie numeryczne filtra dolnoprzepustowego NOI / 2/ Studenci wykorzystują funkcje FDAT_Toolbox i wyznaczają parametry i model ma-tematyczny filtra NOI dla zadanych wymagań. Zaliczenie ćwiczenia w j. angielskim.

Laboratoria /praktyczna i warsztaty komputerowe/

1. Projekt dyskretnego regulatora LQ dla napędu prędkościowego DC.

Implementacja regulatora w Matlab / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora statycznego i dynamicznego oraz badają charakterystyki układu regulacji w oparciu o opracowany plik w Matlab.

2. Projekt filtra dolnoprzepustowego NOI / 4 / Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem modelu numerycznego filtra NOI w C++. Zaliczenie zadania w j.angielskim.

3. Badanie jakości regulacji temperatury komory termicznej / 4/ Studenci przeprowadzają optymalizację regulatora PID w układzie hardware-in-loop z modelem fizycznym komory, a następnie, przeprowadzają strojenie regulatora PID zaimplementowanego w mikrokontrolerze fizycznym, współpracującym z piecem elektrycznym.

4. Projekt i badanie regulacji PID obiektu wolnozmiennego z kompensacją jego dynamiki / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora dyskretnego PID. Implementacja modelu w Matlab/C++

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, AGH, Kraków2004r.

4. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT.

5. T. P. Zieliński: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKiŁ, Warszawa 2005r.

6. M. Jaworowicz: materiały własne do wykładu i ćwiczeń oraz laboratoriów

Uzupełniająca:

7. J. Kwaśniewski: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, btc, 2008r.

8. P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT.

9. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC

10. J. Kowal: Podstawy automatyki, cz1 i cz2, WNT 2002r.

11. MathWorks: pliki prezentacyjne video;

Uwagi:

Zadania na ćwiczenia oraz do ćwiczeń laboratoryjnych, instrukcje i pliki pomocnicze, zostaną umieszczone do pobrania w zespole w Teams oraz jego kanałach.

Zajęcia w trybie stacjonarnym.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2024/2025" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2025-03-01 - 2025-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 18 godzin więcej informacji
Laboratorium, 16 godzin więcej informacji
Wykład, 26 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Jaworowicz
Prowadzący grup: Marek Jaworowicz, Michał Siwek
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opis sposobu zaliczenia:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: opracowanych i uruchomionych programów w Matlab oraz sformułowanych wniosków ilościowych i jakościowych po przeprowadzeniu symulacji.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: opracowanych sprawozdań z zadań tekstowych odnoszących się do problematyki laboratoriów.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie egzaminu ustnego, z pytaniami otwartymi i zagadnieniami dotyczącymi zadań tekstowych. Do każdego zadania są formułowane 3 pytania.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń i laboratoriów

Osiągnięcie efektów K_W08/12/14- weryfikowane jest na podstawie zaliczania zadań ćwiczeniowych w Matlab.

Osiągnięcie efektów K_U01/11/12- sprawdzane jest podczas egzaminu.


1. Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco w na 3 pytania egzaminacyjne, w tym, zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie i numerycznie oraz zadanie 3 zaliczy odpowiadając w j. angielskim.

2. Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który odpowie na 3 pytania egzaminacyjne, ale nie zweryfikuje wszystkich wyników otrzymanych analitycznie oraz zadanie 3 zaliczy odpowiadając w j. angielskim.

3 Ocenę dobrą otrzymuje student, który odpowie wyczerpująco na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane analitycznie oraz numeryczne.

4. Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie.

5. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który odpowie na 2 pytania egzaminacyjne oraz zweryfikuje wyniki otrzymane numerycznie do jednego pytania.

6. Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który odpowie tylko na 2 pytania, bez umiejętności zweryfikowania rozwiązań analitycznych i numerycznych.




Skrócony opis:

Moduł obejmuje zagadnienia związane z projektowaniem i implementacją cyfrowych algorytmów sterowania w układach mechatronicznych. Studenci zapoznają się min. z metodami projektowania cyfrowych regulatorów i ich implementacji w napędach elektrycznych robotów oraz w układach regulacji procesami przemysłowymi.

Pełny opis:

Wykłady

1. Charakterystyka rodzajów sterowania cyfrowego (SC) / 2/ Zagadnienia obejmują: modele scentralizowane i rozproszone SC oraz systemy specjalizowane i otwarte. Rozpatruje się struktury systemów SC. w przykładach oraz metodyki projektowania cyfrowych regulatorów – od założeń do implementacji.

2. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału w torze sterowania cyfrowego /4/ Zagadnienie obejmuje metody dyskretyzacji modeli ciągłych LTI_A

oparte o przekształcenie Z i jego aproksymacje oraz dobór i optymalizację okresu próbkowania Tp/Ts sygnału.

3. Cyfrowa realizacja liniowych algorytmów sterowania od stanu /4/ Zagadnienie obejmuje podstawowy model regulatora LTI_D od stanu oraz regulatora LQ/LQG. Ponadto, rozpatruje się metody optymalizacji ich parametrów na podstawie założonych wymagań jakościowych i funkcjonalnych oraz uwarunkowania ich implementacji programowo-sprzętowej.

4. Projektowanie i strojenie regulatora dyskretnego metodą Kesslera /4/ Zagadnienie obejmuje zastosowanie metod optimum modułu i optimum symetrycznego w projektowaniu kompensacyjnego regulatora w układach kaskadowych regulacji prędkości i pozycji oraz realizację struktury regulatora z ograniczeniami sygnału sterowania w układach napędowych.

5. Filtracja cyfrowa w torze sterowania. Filtry NOI i SOI / 4/ Zagadnie-nie obejmuje zastosowanie metod analitycznych i numerycznych w projektowaniu dolnoprzepustowego filtra NOI/SOI dla układu sterowania

6. Układy z regulacją „dead-beat”, sterowanie wyprzedzające oraz regulatory rozmyte / 4/ Zagadnienie obejmuje problematykę syntezy cyfrowego regulatora minimalno-czasowego dead-beat w funkcji własności obiektu/procesu regulacji. Ponadto, rozpatruje się możliwość zastosowanie jego odpowiednika w postaci regulatora rozmytego.

7. Podstawowa struktura sterowania rozproszonego /4/ Zagadnienie obejmuje analizę struktur i modeli matematycznych rozproszonych układów sterowania z opóźnieniami oraz podstawowe właściwości i parametry stosowanych w nich sieci komputerowych.

Ćwiczenia /metoda analityczna i z wykorzystaniem środowiska Matlab/

1. Wyznaczenie modeli dyskretnych podstawowych funkcji i członów LTI. Dobór okresu próbkowania dyskretyzacji / 4/ Studenci stosują metody analityczne do dyskredytacji podanych funkcji i członów podstawowych..

2. Obliczanie regulatora dyskretnego od stanu LQ (statycznego i z obserwatorem stanu) dla obiektu uogólnionego. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują do rozwiązania zadania funkcje języka Matlab.

3. Projekt regulatora dyskretnego Kesslera dla napędu prędkościowym DC Analiza pliku obliczeniowego w Matlab / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

4. Synteza regulatora „deadbeat” bez i z ograniczeniami amplitudy sygnału sterowania / 4/ Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlab.

5.Obliczanie numeryczne filtra dolnoprzepustowego NOI / 2/ Studenci wykorzystują funkcje FDAT_Toolbox i wyznaczają parametry i model ma-tematyczny filtra NOI dla zadanych wymagań. Zaliczenie ćwiczenia w j. angielskim.

Laboratoria /praktyczna i warsztaty komputerowe/

1. Projekt dyskretnego regulatora LQ dla napędu prędkościowego DC.

Implementacja regulatora w Matlab / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora statycznego i dynamicznego oraz badają charakterystyki układu regulacji w oparciu o opracowany plik w Matlab.

2. Projekt filtra dolnoprzepustowego NOI / 4 / Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem modelu numerycznego filtra NOI w C++. Zaliczenie zadania w j.angielskim.

3. Badanie jakości regulacji temperatury komory termicznej / 4/ Studenci przeprowadzają optymalizację regulatora PID w układzie hardware-in-loop z modelem fizycznym komory, a następnie, przeprowadzają strojenie regulatora PID zaimplementowanego w mikrokontrolerze fizycznym, współpracującym z piecem elektrycznym.

4. Projekt i badanie regulacji PID obiektu wolnozmiennego z kompensacją jego dynamiki / 4/ Studenci optymalizują nastawy regulatora dyskretnego PID. Implementacja modelu w Matlab/C++

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, AGH, Kraków2004r.

4. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT.

5. T. P. Zieliński: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKiŁ, Warszawa 2005r.

6. M. Jaworowicz: materiały własne do wykładu i ćwiczeń oraz laboratoriów

Uzupełniająca:

7. J. Kwaśniewski: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, btc, 2008r.

8. P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT.

9. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC

10. J. Kowal: Podstawy automatyki, cz1 i cz2, WNT 2002r.

11. MathWorks: pliki prezentacyjne video;

Uwagi:

Zadania na ćwiczenia oraz do ćwiczeń laboratoryjnych, instrukcje i pliki pomocnicze, zostaną umieszczone do pobrania w zespole w Teams oraz jego kanałach.

Zajęcia w trybie stacjonarnym.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46 tel: +48 261 839 000 https://www.wojsko-polskie.pl/wat/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.1.0.0-9 (2024-12-18)