Napędy w automatyce

stacjonarne

W 12/Zo, C 6/, L 12/+, razem: 30 godz., 3 pkt ECTS

1. Podstawy automatyki i robotyki/ wymagania wstępne: zrealizowane

elementy automatyki i analizy układów automatyki.

2. Sterowanie w systemach mechatronicznych - wymagania wstępne: zrealizowane elementy analizy i projektowania, uruchamiania sterowanych

serwomechanizmów oraz układów elektropneumatycznych

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

Dr inż. Marek Jaworowicz, ppłk dr inż. Maciej Henzel, mgr inż. Michał Siwek

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 12

2. Udział w laboratoriach / 12

3. Udział w ćwiczeniach / 6

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 10

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 16

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 9

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium /0

9. Realizacja projektu / 20

10. Udział w konsultacjach / 6

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 91godz./ 2,0ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+10): 36godz./ 1,5ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym (2+6) 48godz./ 1,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 2.0ECTS

Moduł obejmuje zagadnienia związane z analizą, projektowaniem i uruchamianiem napędów elektrycznych DC i AC oraz napędów elektropneumatycznych i hydraulicznych w układach mechatronicznych. Studenci zapoznają się min. z metodami projektowania napędu dla konkretnej aplikacji oraz inżynierią jego wykonania, uruchomienia oraz testowania w oparciu o bezpośrednie badanie modelu fizycznego oraz dedykowane programy narzędziowe.

Wykłady /metody dydaktyczne

1. Rodzaje napędów stosowanych w manipulatorach i robotach przemysłowych: pneumatyczne, hydrauliczne i elektryczne. Klasyfikacje silników elektrycznych. Zasada pracy, parametry i charakterystyka mechaniczna i parametry pracy silników indukcyjnych AC. Charakterystyki regulacyjne i metody sterowania silnikami AC

Elementy stykowych układów sterowania elektrycznego oraz zasady budowy schematów połączeń / 2/. Zagadnienia obejmują inżynierskie podejście do klasyfikacji silników, ich konstrukcji i charakterystyk oraz metod regulacji prędkości obrotowej napędu. Studenci potrafią analizować dane katalogowe silników i elementów sterowania elektrycznego pod kątem metodyki projektowania i konstrukcji napędów.

2. Elementy funkcjonalne i konstrukcyjne napędów płynowych /2/ Struktura i konstrukcja napędu elektrohydraulicznego i elektropneumatycznego, model matematyczny, podstawowe parametry i charakterystyki.

3. Przemienniki częstotliwości z falownikami skalarnymi w układach regulacji prędkości obrotowej napędu AC. Falowniki skalarne i ich charakterystyki przejściowe oraz ograniczenia. Aplikacje przemysłowe metody skalarnej regulacji prędkości obrotowej / 2 /. Zagadnienie obejmuje analizę cech funkcjonalnych przemienników częstotliwości, zasadę pracy i uwarunkowania techniczne do ich zastosowań przemysłowych.

4. Elementy funkcjonalne i konstrukcyjne serwonapędów i napędów liniowych. Klasyfikacja i zestawienia katalogowe. Aplikacje przemysłowe serwonapędów i napędów liniowych / 2 /. Zagadnienie obejmuje analizę cech konstrukcyjnych serwonapędów i napędów liniowych oraz uwarunkowania techniczne i technologiczne do ich zastosowań przemysłowych.

5. Metodyka projektowania stanowiska z robotem TT dla wybranego procesu przemysłowego. Obliczenia i dobór osi robota oraz ich napędów. Uwarunkowania technologiczności procesu i ich wpływ na konstrukcję i cykl pracy stanowiska / 2 / Studenci poznają metodykę projektowania inżynierskiego na podstawie doboru katalogowego – osi robota TT oraz ich napędów, sterownika PLC i elementów układu bezpieczeństwa.

6. Analiza metod sterowania napędem z silnikami BLDC oraz PMSM w układach robotyki/ 2 /. Zagadnienie obejmuje modele fizyczne i funkcjonalne sterowania silnikami BLDC oraz PMSM. Studenci poznają algorytmy regulacji prędkości obrotowej oparte o metody "sześciu punktów komutacji" i FOC - "stałej orientacji pola".

Ćwiczenia /metoda praktyczna, metody numeryczne, programowanie

1.Obliczenia projektowe podstawowych parametrów napędu i sterowania elektrohydraulicznego/ 2/. Studenci stosując metody analityczne wykonują obliczenia parametrów roboczych napędu (ciśnienia, natężenia przepływu,); strat mocy (strat ciśnienia, strat objętościowych, strat hydrauliczno-mechanicznych, strat całkowitych),obciążeń i parametrów konstrukcyjnych napędu.

2. Obliczanie parametrów i dobór napędu przeznaczonego do napędzania wybranego urządzenia mechatronicznego / 2/. Studenci stosują metody analityczne do obliczania warunków pracy i wymaganych dla nich - charakterystyk napędu.

3. Wyznaczanie parametrów sygnału sterowania i obliczenia symulacyjne dla wybranego silnika skokowego / 2/. Studenci stosują uproszczone metody analityczne w połączeniu z opracowanym samodzielnie plikiem w Matlabie.

Laboratoria /metoda praktyczna

1. Badanie i wyznaczanie podstawowych charakterystyk napędu elektro-pneumatycznego / 2/ Studenci na stanowisku dokonują pomiaru i wyzna-czają podstawowe charakterystyki napędu.

2. Badanie i wyznaczanie podstawowych charakterystyk napędu elektrohydraulicznego / 2/ Studenci na stanowisku dokonują pomiaru i wyznaczają podstawowe charakterystyki napędu.

3. Integracja i badanie parametrów układu napędowego z zastosowaniem napędu liniowego / 2/ Studenci przeprowadzają badanie na stanowisku z fizycznym napędem i oprogramowaniem DriveLab.

4. Integracja i badanie parametrów układu napędowego z zastosowaniem serwomechanizmu / 2/ Studenci przeprowadzają badanie na stanowisku z fizycznym napędem i oprogramowaniem DriveLab.

5. Integracja i badanie parametrów układu napędowego z zastosowaniem silnika bocznikowego / 2/ Studenci przeprowadzają badanie na stanowisku z fizycznym napędem i oprogramowaniem DriveLab.

6. Integracja i badanie parametrów układu napędowego z zastosowaniem silnika 3-fazowego i 1-fazowego / 2/ Studenci przeprowadzają badanie na stanowisku z fizycznym napędem i oprogramowaniem DriveLab.

Podstawowa:

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

2. W. Grega : Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, Akademia Górniczo- Hutnicza, Krków2004r.

3. A. Dębowski: Automatyka, napęd elektryczny, WNT Warszawa 2018.

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

5. Dindrof R.: Napędy płynowe. Podstawy teoretyczne i metody obliczania napędów hydrostatycznych i pneumatycznych”, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej. Kielce 2009.

6. M. Jaworowicz: materiały własne z wykładów.

7. M. Siwek i inni: Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych.

Uzupełniająca:

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

9. Kotnis G.: Budowa i eksploatacja układów hydraulicznych w maszynach. Wydawnictwo i Handel Książkami "Ka Be", Krosno 2008.

10. Mednis W.: Hydrauliczne napędy i ich sterowanie. Ćwiczenia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1999.

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

W1 / Zna i rozumie uwarunkowania strukturalne i funkcjonalne do zastosowania odpowiednich sposobów konfigurowania i uruchamiania napędów w układach mechatronicznych /Posiada ugruntowaną wiedzę z podstaw metodyki doboru i obliczania elementów wykonawczych dla napędu elektrycznego robota oraz napędu elektropneumatycznego, właściwie interpretuje powyższą problematykę w zagadnieniach ich użytkowania i modernizowania/ K_W10, K_W15.

U1 / Potrafi zastosować właściwe metody i narzędzia numeryczne do uruchamiania i przeprowadzenia testów napędów oraz opracować w zespole zalecenia do właściwego ich użytkowania/ K_U02, K_U17, K_U19.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: „zaliczenia z oceną” na podstawie średniej ważonej ocen z laboratoriów i zadania grupowego.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: obecności i aktywności na zajęciach.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: testu wejściowego, opracowanych i zaliczonych (obronionych) sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektów K_W10/15- weryfikowane jest na podstawie udziału w ćwiczeniach.

Osiągnięcie efektów K_U02/17/19- sprawdzane jest podczas ćwiczeń laboratoryjnych i zaliczania sprawozdań.

Warunkiem przystąpienia do „obrony sprawozdań” jest ich wykonanie zgodnie z wymaganym wzorem i metodyką zawartą w instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych.

Oceny z laboratoriów:

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który osiągnął poziom wymagany na ocenę dobrą plus, ale potrafi także przy wykorzystaniu literatury i katalogów przedstawić podobne rozwiązania w różny sposób, wykorzystując inne elementy składowe układu.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który osiągnął poziom wymagany na ocenę dobrą, ale potrafi także oprócz dobrania elementów uzasadnić swój wybór i rodzaj danego układu.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który osiągnął poziom wymagany na ocenę dostateczną plus, ale potrafi także przedstawić rozwiązanie alternatywne dla danego układu przy zastosowaniu podobnych elementów.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który osiągnął poziom wymagany na ocenę dostateczną oraz rozumie działanie podstawowych elementów układów napędowych i sterujących. Posiada też wiedzę umożliwiającą zaprojektowanie takiego prostego układu.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który w zależności od danego układu pneumatycznego/hydraulicznego oraz elektrycznego, zna podstawowe elementy sterujące i napędowe. Potrafi także dobrać odpowiednie elementy korzystając z literatury i katalogów.

Oceny za zadanie grupowe:

Oceniany jest cały zespół - jedna ocena, na podstawie przedstawionej prezentacji wyników zadania oraz sprawozdania-dokumentacji projektu.

Ocena bardzo dobra - jeśli opracowane rozwiązanie spełnia wszystkie kryteria zawarte w przewodniku do zadania, w tym poprawne obliczenia przy doborze osi i elementów napędów oraz są wszystkie załączniki w postaci kart katalogowych.

Ocena dobra plus - jeśli opracowane rozwiązanie spełnia wszystkie kryteria zawarte w przewodniku do zadania, ale nie wszystkie obliczenia przy doborze osi i elementów napędów są poprawne oraz zostały zawarte wszystkie niezbędne karty katalogowe.

Ocena dobra - jeśli opracowane rozwiązanie spełnia wszystkie kryteria zawarte w przewodniku do zadania, ale nie wszystkie obliczenia przy doborze osi i elementów napędów są poprawne oraz nie zostały zawarte wszystkie niezbędne karty katalogowe.

Ocena dostateczna plus - jeśli opracowane rozwiązanie spełnia wszystkie kryteria zawarte w przewodniku do zadania, brak obliczeń przy doborze osi i elementów napędów /zastosowano metody uproszczone/ oraz zostały zawarte wszystkie niezbędne karty katalogowe.

Ocena dostateczna - jeśli opracowane rozwiązanie spełnia wszystkie kryteria zawarte w przewodniku do zadania, brak obliczeń przy doborze osi i elementów napędów /zastosowano metody uproszczone/ oraz nie zostały zawarte wszystkie niezbędne karty katalogowe.

Nie dotyczy