Cyfrowe systemy sterowania II sem.
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTLAWSM-CSSt |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Cyfrowe systemy sterowania II sem. |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | II stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | wybieralny |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 20/x ; C 24/+ ; L 16/+ ; Razem: 60 |
Przedmioty wprowadzające: | Wybrane działy matematyki / wymagania wstępne: znajomość rachunku różniczkowego, całkowego i operatorowego (transformata Laplacea i Z), umiejętność rozwiązywania prostych równań różniczkowych zwyczajnych, rachunek probabilistyczny; Wybrane działy fizyki / wymagania wstępne: znajomość jednostek miar wielkości mechanicznych i elektrycznych w układzie SI; Dynamika i sterowanie statków powietrznych / wymagania wstępne: wymagane treści obejmujące pełny zakres przedmiotu.; Modelowanie i podstawy identyfikacja / wymagania wstępne: wymagane treści obejmujące pełny zakres przedmiotu. |
Programy: | semestr drugi / lotnictwo i kosmonautyka / awionika |
Autor: | dr inż. Krzysztof FALKOWSKI |
Bilans ECTS: | aktywność / obciążenie studenta w godz.: 1. Udział w wykładach / 20 2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 10 3. Udział w ćwiczeniach / 24 4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 36 5. Udział w laboratoriach / 16 6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 28 7. Udział w konsultacjach / 4 8. Przygotowanie do egzaminu / 10 9. Udział w egzaminie / 3 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 151 / 5 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+9.=67 / 2,0 ECTS Zajęcia o charakterze praktycznym: 5.+6.=44 / 1,5 ECTS |
Skrócony opis: |
Opis dyskretnych systemów sterowania. Równania różnicowe. Transformata Z. Model w przestrzeni stanu układu dyskretnego. Podstawowe zasady projektowania cyfrowych systemów sterowania. Model ekstrapolatora i impulsatora. System sterowania cyfrowego procesami ciągłymi. Sterowanie procesami dyskretnymi. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Sterowanie z zależnościami czasowymi i zdarzeniami. |
Pełny opis: |
Wykłady 1. Wprowadzenie do teorii sterowania. /2/ Wyznaczanie modeli i charakterystyk procesów ciągłych. Opis układów dynamicznych. Wyznaczanie podstawowych charakterystyk układów dynamicznych. 2. Podstawy teorii sterowania układów ciągłych. /2/ Układy automatycznej regulacji. 3. Wprowadzenie do teorii sterowania układów dyskretnych. /2/ Równania różnicowe. Przekształcenie Z. 4. Podstawy teorii sterowania układów dyskretnych. /2/ Transmitancja i model w przestrzeni stanu układu dyskretnego. Układy sterowania cyfrowego. Stabilność układów dyskretnych. Regulacja z wykorzystaniem dyskretnych regulatorów PID. 5. Sterowanie od wektora stanu układów dyskretnych. /2/ Metoda pole placement. 6. Obserwator i estymatory układów dyskretnych. /4/ Dyskretny obserwator stanu. Podstawy filtrów Kalmana 7. Sterowanie z wykorzystaniem układów kombinacjo-sekwencyjnych. /4/ Optymalizacja układ logicznych. Teoria maszyny stanu. Asynchroniczne układy sekwencyjne. Układy z zależnościami czasowymi 8. Maszyna stanu. /2/ Projektowane regulatorów histerezowych dwu- i trójpołożeniowych. Ćwiczenia 1. Wyznaczanie modeli i charakterystyk procesów ciągłych /4/ Rozwiązywanie zadań wykorzystujących rachunek operatorowy do wyznaczania modeli i charakterystyk układów ciągłych. 2. Ocena dynamiczna układów automatycznej regulacji /2/ Rozwiązywanie zadań wykorzystujących wskaźniki jakości do oceny układów sterowania. 3. Wyznaczanie transmitancji i modeli w przestrzeni stanu procesów dyskretnych / 4/ Wykorzystanie transformaty Z do wyznaczania modeli układów dyskretnych. Wyznaczanie modelu w dziedzinie czasu układu opisanego równaniami różnicowymi. 4. Wyznaczanie dyskretnych regulatorów PID / 2/ Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczaniu nastaw dyskretnych regulatorów PID. 5. Wyznaczanie regulatorów metoda pole placemet / 4/ Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczaniu nastaw dyskretnych regulatorów metoda pole placement. 6. Projektowanie obserwatorów stanu pełnego rzędu / 2/ Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczaniu dyskretnych regulatorów pełnego rzędu. 7. Wykorzystanie filtrów Kalmana w systemach sterowania dyskretnego / 2/ Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczaniu filtrów Kalmana w procesie estymacji wektora stanu. 8. Optymalizacja automatów stanu / 2/ Rozwiązywanie zadań polegających na optymalizacji asynchronicznych automatów stanu. 9. Wykorzystanie automatów do wykonania regulatorów dwu- i trójpołożeniowych / 2/ Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczaniu parametrów regulacji dwu- i trójpołożeniowej. Laboratoria 1. Wyznaczanie regulatora PID do sterowania wahadła odwróconego. /4/ Wykorzystanie stanowiska Quanser „Wahadło odwrócone” do projektowania regulatorów PID. 2. Wykorzystanie metody pole placement do sterowania dwuczłonowego wahadła odwróconego. /4/ Wykorzystanie stanowiska Quanser „Dwuczłonowe wahadło odwrócone” do projektowania układów sterowania od wektora stanu. 3. Wykorzystanie układu automatycznej regulacji do stabilizacji położenia giroskopu. /4/ Wykorzystanie stanowiska Quanser „Giroskop o dwóch stopniach swobody” do projektowania układu automatycznej regulacji. 4. Wyznaczanie nastaw układu sterowania platformą o trzech stopniach swobody. /4/ Wykorzystanie stanowiska Quanser „Helikopter” do projektowania sytemu sterowaniu. |
Literatura: |
1. T. Kaczorek, Podstawy teorii sterowania, WNT, Warszawa 2005r 2. W. Kwiatkowski, Podstawy teorii sterowania, BEL Studio, Warszawa 2007 3. R. Jacuot, Modern Digital Control System, Marcel Dekker, New York, 1995r (język angielski) 4. M. Gorzałczany, Układy Cyfrowe. Metody syntezy. Tom I i II, Skrypt Politechniki Świętokrzyskiej, 2000 5. W. Koziński: “Projektowanie regulatorów - wybrane metody klasyczne I optymalizacyjne”, Oficyna wydawnicza PW, Warszawa 2004 |
Efekty uczenia się: |
W1/ Rozumie metodykę projektowania złożonych układów, urządzeń oraz systemów statku powietrznego, zna język opisu sprzętu i komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji pracy układów i systemów. Ma wiedzę nie-zbędną do korzystania z systemów komputerowego wspomagania obliczeń oraz procesu projektowania i wytwarzania. / K2_W07, W2/ Ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach w zakresie lotnictwa i kosmonautyki i w mniejszym stopniu – mechatroniki, automatyki, robotyki, elektroniki, / K2_W10, U1 / Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, ocenić i porównać zawansowane rozwiązania projektowe oraz zawansowane procesy wytwarzania układów, urządzeń, instalacji i systemów statków powietrznych. / K2_U07, U2 / Umie zaplanować proces testowania złożonego urządzenia, układu / K2_U09, U3 / Potrafi – przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań związanych z modelowaniem i projektowaniem elementów, układów i procesu ich wytwarzania - integrować wiedzę z dziedziny mechaniki, informatyki, automatyki. Umie ocenić przydatność i możliwość wykorzystania nowych osiągnięć w zakresie materiałów, elementów, metod projektowania i wytwarzania / K2_U14, K2_U18, K1 / Potrafi działać i myśleć w sposób kreatywny i przedsiębiorczy / K_K01 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenie Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenie Egzamin/zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie pisemnego testu sprawdzającego wiedzę z zadaniami otwartymi lub zamkniętymi. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i ćwiczeń laboratoryjnych Osiągnięcie efektu W1, W2 - weryfikowane jest na egzaminie pisemnym w postaci testu sprawdzającego z zadaniami otwartymi lub zamkniętymi oraz podczas rozwiązywania zadań na ćwiczeniach audytoryjnych Osiągnięcie efektu U1 - sprawdzane jest w trakcie odpowiedzi i wykonywania zadań na ćwiczeniach. Osiągnięcie efektu U2 - sprawdzane jest w trakcie odpowiedzi i wykonywania zadań na ćwiczeniach. Osiągnięcie efektu U3 - sprawdzane jest w trakcie odpowiedzi i wykonywania zadań na ćwiczeniach. Osiągnięcie efektu K1 - sprawdzane jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektu W1 i W2. Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który wykazuje do 100% znajomości zagadnień omawianych na wykładzie i potrafi rozwiązywać zadania na tym poziomie. Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który wykazuje do 90% znajomości zagadnień omawianych na wykładzie i potrafi rozwiązywać zadania na tym poziomie. Ocenę dobrą otrzymuje student, który wykazuje do 80% znajomości zagadnień omawianych na wykładzie i potrafi rozwiązywać zadania na tym poziomie. Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który wykazuje do 70% znajomości zagadnień omawianych na wykładzie i potrafi rozwiązywać zadania na tym poziomie. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który wykazuje do 60% znajomości zagadnień omawianych na wykładzie i potrafi rozwiązywać zadania na tym poziomie. Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia kryterium na ocenę pozytywną. |
Praktyki zawodowe: |
pominąć |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.