Sterowanie w systemach mechatronicznych I - IV sem.

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 14/Zo, C 12/+, L 4/, razem: 30 godz., 3 pkt ECTS

1. Podstawy automatyki/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy

analizy układów automatyki.

2. Układy cyfrowe i mikroprocesorowe/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy budowy i działania mikroprocesorów i kontrolerów

3. Wprowadzenie do mechatroniki/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy konstrukcji i zasady działania układów mechatronicznych

semestr VI / kierunek Mechatronika/ wszystkie specjalności

Dr inż. Marek Jaworowicz

Aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 14

2. Udział w laboratoriach / 4

3. Udział w ćwiczeniach / 12

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 10

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 4

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 18

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium /0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 6

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 10

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 76godz./ 2,5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 36godz./ 1,5ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym (2+6) 8godz./ 0,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 2.0ECTS

Moduł obejmuje zagadnienia związane ze sterowaniem układami

mechatronicznymi. Studenci zapoznają się min. ze sposobami sterowania napędami elektrycznymi oraz metodami wyznaczania parametrów dla regulatorów PI oraz od stanu LQ, stosowanych w napędzie DC.

Wykłady /prezentacje z omówieniem/

1. Inżynieria systemów mechatronicznych (SM) - modele i technologie realizacji w przykładach/ 2 / Zagadnienie obejmuje sterowanie w strukturze SM w oparciu o zintegrowaną informację o stanie systemu i otoczenia (SKO)

2. Regulacja kaskadowa PI w układach serwomechanizmów DC i AC pozycjonowania i regulacji prędkości / 2/ Zagadnienie obejmuje modele

strukturalne układów regulacji kaskadowej oraz ich liniowe modele

matematyczne stosowane do analizy jakości regulacji.

3. Układy przekształtnikowe, PWM oraz sprzężenia sterowników z elementami wykonawczymi - silnikami DC i BLDC oraz PMSM / 4/ Zagadnienie obejmuje budowę i działanie elementów toru kształtowania na-pięcia sterującego silnikiem dla uzyskania pożądanej wartości prądu silnika i momentu napędowego.

4. Projektowanie i implementacja regulatorów dla napędów osi robotów /4/ Zagadnienie obejmuje metodykę projektowania regulatorów dyskretnych PI oraz od stanu z wykorzystaniem Control System Designer oraz Signal Constraint/Matlab. Implementacje w napędach głowic obserwacyjno-celowniczych oraz napędów systemów uzbrojenia.

5. Projektowanie regulatorów Fuzzy Logic dla serwomechanizmów /2 / Zagadnienie obejmuje metodykę projektowania regulatorów rozmytych dla serwomechanizmów z wykorzystaniem Fuzzy Logic Designer.

Ćwiczenia /z wykorzystaniem metod analitycznych i numerycznych/

1. Wyprowadzenie liniowego modelu matematycznego obcowzbudnego silnika DC / 2/ Studenci wyprowadzają metodą analityczną model silni-ka w postaci równania różniczkowego i operatorowego oraz transmitancji.

2. Obliczanie modelu matematycznego jawnego wybranego silnika DC / 2/ Studenci na podstawie podanych danych – obliczają postać jawną transmitancji wybranego silnika DC oraz jego model w przestrzeni stanu.

3. Opracowanie modelu numerycznego silnika DC w Matlab I Simulink oraz badanie jego charakterystyk / 4/ Studenci opracowują model numeryczny w postaci m-pliku oraz schematu w Simulinku oraz wyznaczają jego charakterystyki w LTI_Viewer

4. Dobór nastaw regulatora PI w modelu Simscape Electrical dla na-pędu z silnikiem DC / 2 / Studenci wykorzystują model numeryczny w Simulinku do wyznaczenia nastaw regulatora PI oraz parametrów PWM dla zadanych warunków pracy napędu.

5. Obliczanie regulatora od stanu K i LQ dla napędu prędkościowego DC

/ 2/ Studenci obliczają parametry regulatorów dla napędu prędkościowego z jawnym modelem silnika DC

Laboratoria /metoda praktyczna/

1. Badanie charakterystyk silnika DC na hamowni / 2 / Studenci wykonują podłączenie silnika DC w układzie z hamownią i wyznaczają charakterystyki pracy silnika z wykorzystaniem programu DriveLab

2. Badanie dokładności i powtarzalności sterowania położeniem

serwomechanizmu DC / 2 / Studenci badają i wyznaczają na wartości wskaźników dokładności i powtarzalności serwomechanizmu przy zmiennych wartościach współczynnikach wypełnienia układu PWM

Podstawowa:

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

2. T. Kaczorek i inni; Podstawy teorii sterowania, WNT 2006r.

3. J. Brzózka: Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, WNT 1999r.

4. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC, 1999r

……………………………………

Uzupełniająca:

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

6. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów

regulacji, WNT, 2001r.

7. M. Jaworowicz: materiały własne z wykładów i do ćwiczeń;

8. MathWorks: pliki prezentacyjne video;

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 dla napędu mechatronicznego/ K_W08

U1 / potrafi zastosować właściwe narzędzia numeryczne do projektu algo-rytmu sterowania i jego implementacji na platformie mikrokontrolera/ K_U07, K_U12, K_U13

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia na ocenę

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: aktywności na zajęciach i jakości opracowywanych m.plików

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: oddanych sprawozdań

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie zadania zaliczeniowego

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń

Osiągnięcie efektu K_W08- weryfikowane jest na podstawie zadania

zaliczeniowego

Osiągnięcie efektów K_U07/12/13- sprawdzane jest na ćwiczeniach

1. Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i zaprojektuje regulatory K, LQ oraz PI dla napędu prędkościowego i pozycyjnego

2. Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i zaprojektuje regulatory K, LQ oraz PI dla napędu prędkościowego

3. Ocenę dobrą otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i zaprojektuje regulatory K i LQ napędu prędkościowego i pozycyjnego

4. Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i zaprojektuje regulatory K i LQ napędu

prędkościowego

5. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i zaprojektuje regulatory K napędu prędkościowe-go

6. Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który prawidłowo przeprowadzi analizę wstępną silnika i nie zaprojektuje żadnego z regulatorów

Nie dotyczy.