Podstawy automatyki i automatyzacji
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTLXCSI-PAiA |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Podstawy automatyki i automatyzacji |
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 28/x ; C 16/+ ; L 16/+ ; Razem: 60 |
Przedmioty wprowadzające: | matematyka I / wymagania wstępne: znajomość i umiejętność stosowania rachunku macierzowego, umiejętność rozwiązywania równań, macierzy i wyznaczników, działania na liczbach zespolonych, matematyka II / wymagania wstępne: znajomość i umiejętność posługiwania się aparatem analizy matematycznej i opisywania zagadnień w jej języku; metody analizy matematycznej, znajomość pojęć, twierdzeń i metod rachunku różniczkowego oraz całkowego funkcji jednej zmiennej i równań różniczkowych zwyczajnych, matematyka III / wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć, twierdzeń i metod rachunku różniczkowego i całkowego funkcji wielu zmiennych oraz szeregów funkcyjnych, fizyka II / wymagania wstępne: umiejętność stosowania matematyki do opisu zjawisk fizycznych i wykorzystania praw fizyki w technice, informatyka / wymagania wstępne: znajomość architektury systemów komputerowych, znajomość podstawowych funkcji, typów danych i operacji w języku wysokiego poziomu; umiejętność korzystania z funkcji języka Matlab, mechanika I / wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć i metod mechaniki i umiejętność opisu układów mechanicznych w stanach statycznych i dynamicznych, metrologia I / wymagania wstępne: znajomość metod i układów pomiarowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; umiejętność posługiwania się przyrządami, wykonywania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych, elektrotechnika i elektronika I / wymagania wstępne: znajomość i interpretacja zjawisk fizycznych występujących w obwodach elektrycznych; umiejętność analizy i projektowania obwodów prądu stałego i przemiennego; wybrane elementy elektroniczne; wzmacniacze operacyjne. |
Programy: | semestr trzeci / lotnictwo i kosmonautyka / wszystkie specjalności |
Autor: | Dr hab. inż. Andrzej SKOMRA, mjr dr inż. Maciej Henzel |
Bilans ECTS: | aktywność / obciążenie studenta w godz.: 1. Udział w wykładach / 28 2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 14 3. Udział w ćwiczeniach / 16 4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 24 5. Udział w laboratoriach / 16 |
Skrócony opis: |
Podstawowe pojęcia teorii sterowania. Rodzaje i struktury układów sterowania. Układ regulacji automatycznej, jego zadania i struktura. Sygnały i elementy układów automatyki. Modelowanie obiektów i elementów automatyki. Transmitancja operatorowa, widmowa, przestrzeń stanu. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Sterowalność i obserwowalność. Stabilność i kryteria stabilności. Regulacja impulsowa. Sterowanie cyfrowe. Jakość procesów regulacji – kryteria. Sposoby korekcji. Regulatory - dobór nastaw. Wybrane metody syntezy układów liniowych sterowania automatycznego. Układy przełączające. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Urządzenia potrzebne do budowy układów regulacji automatycznej. Elementy nastawne (zawory regulacyjne). Silniki i siłowniki. Urządzenia pomiarowe. Sterowniki. Komputerowy system sterowania. Systemy zautomatyzowane i zrobotyzowane. Metody symulacyjne badania układów dynamicznych. Niezawodność układów automatycznych. |
Pełny opis: |
Wykład / w formie tradycyjnej z elementami techniki multimedialnej wraz z ilustracjami i schematami przykładowych rozwiązań w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2. 1. Podstawowe pojęcia: sygnał, element, wejście, wyjście, obiekt regulacji, regulator, układ automatycznej regulacji, stan. Klasyfikacje układów automatycznej regulacji. Charakterystyki statyczne układów automatycznej regulacji / 2. 2. Metody opisu własności dynamicznych liniowych układów ciągłych: transmitancja operatorowa; transmitancja widmowa i charakterystyki częstotliwościowe / 2. 3. Metody opisu własności dynamicznych liniowych układów ciągłych: charakterystyka impulsowa i charakterystyka skokowa; opis układów w przestrzeni stanu. System sterowalny. System obserwowalny / 2. 4. Podstawowe człony dynamiczne: człon bezinercyjny; człon całkujący idealny i człon całkujący z inercją; człon różniczkujący idealny i człon różniczkujący z inercją; człon inercyjny pierwszego rzędu; człon inercyjny drugiego rzędu; człon oscylacyjny; człon opóźniający / 2. 5. Opis układów automatyki za pomocą schematów strukturalnych: podstawowe elementy schematu blokowego; budowa schematu blokowego; przekształcanie schematów blokowych / 2. 6. Stabilność liniowych układów regulacji automatycznej: ogólne warunki stabilności; kryterium Hurwitza; kryterium Michajłowa; kryterium Nyquista; kryterium oparte na charakterystykach logarytmicznych; zapas stabilność / 2. 7. Jakość liniowych układów regulacji automatycznej: dokładność statyczna; układy statyczne i astatyczne; ocena własności dynamicznych na podstawie charakterystyk skokowych i parametrów charakterystyk częstotliwościowych; całkowe kryteria jakości / 2. 8. Korekcja liniowych układów regulacji: istota i cel korekcji; rodzaje korekcji; regulatory i ich typy / 2. 9. Synteza układów liniowych sterowania automatycznego: synteza metodami klasycznymi; dobór parametrów regulatora / 2. 10. Regulacja impulsowa: transmitancja impulsowa (dyskretna); stabilność liniowych układów impulsowych; schemat blokowy układu regulacji impulsowej; elementy cyfrowe układów automatyki / 2. 11. Regulacja cyfrowa: sterowanie cyfrowe z przetwornikami C/A i A/C; sterowanie cyfrowe z impulsatorem o okresie próbkowania T; podstawowe struktury systemów sterowania cyfrowego; podstawowe algorytmy regulacji cyfrowej bezpośredniej (algorytm pozycyjny, algorytm prędkościowy), elementy cyfrowe automatyki / 2. 12. Sterowanie logiczne i sekwencyjne: układy kombinacyjne; funkcje przełączające i ich minimalizacja; układy sekwencyjne / 2. 13. Technika systemów automatyzacji: urządzenia pomiarowe (czujniki i przetworniki pomiarowe); urządzenia wykonawcze (elementy nastawcze i elementy wykonawcze); regulatory; sterownik programowalny PLC / 2. 14. Systemy zautomatyzowane i zrobotyzowane: terminy mechanizacja i automatyzacja, system robotowy; podstawowe określenia (manipulacja, manipulator, robot) i podział robotów; struktura robotów I, II i III generacji; obszary zastosowań robotów; elementy i zespoły robotów; charakterystyki funkcjonalne robotów przemysłowych (podawane przez producenta w dokumentacji towarzyszącej) / 2. Ćwiczenia / polegają na grupowym rozwiązywaniu zadań w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2 oraz opanowania umiejętności U2 i U3. 1. Charakterystyki statyczne układów automatycznej regulacji / 2. 2. Opis własności dynamicznych liniowych układów ciągłych w dziedzinie czasu i w dziedzinie operatorowej / 2. 3. Przekształcanie schematów blokowych / 2. 4. Wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowe układów automatyki / 2. 5. Badanie stabilność liniowych układów automatyki / 2. 6. Ocena jakości układu regulacji automatycznej /2. 7. Korekcja liniowych układów regulacji automatycznej. Metoda Evansa / 2. 8. Projekt prostego układu przełączającego. Układy kombinacyjne i sekwencyjne / 2. Laboratoria / polegają na wykonywaniu przez grupę studentów pomiarów parametrów i charakterystyk układów wykonawczych i ich elementów w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1,W2 oraz opanowania umiejętności U1 i U3. 1. Pomiar charakterystyk czasowych i częstotliwościowych podstawowych członów automatyki / 2. 2. Badanie stabilności układu regulacji automatycznej / 2. 3. Modelowanie układu regulacji automatycznej z wykorzystaniem pakietu MATLAB/Simulink / 2. 4. Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej / 2. 5. Dobór typu regulatora i jego nastaw w procesie syntezy układu regulacji automatycznej / 2. 6. Badanie dynamicznych charakterystyk aparatury komutacyjnej / 2. 7. Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów pneumatycznych i elektrycznych / 2. 8. Projekt sekwencyjnego układu przełączającego z wykorzystaniem sterownika programowalnego / 2. |
Literatura: |
podstawowa: Tadeusz Kaczorek i inni: Podstawy teorii sterowania. WNT, Warszawa 2005.. Janusz Kowal: Podstawy automatyki T1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004. Janusz Kowal: Podstawy automatyki T2. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004. Ryszard Zdanowicz: Robotyzacja dyskretnych procesów produkcyjnych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013. uzupełniająca: Konstanty Kurman: Teoria regulacji, Analiza, Projektowanie. WNT, Warszawa 1975. Bogumiła Mrozek, Zbigniew Mrozek: Matlab. Wydawnictwo PLJ, Warszawa 1996. Marek Żelazny: Podstawy automatyki, PWN, Warszawa 1976. |
Efekty uczenia się: |
W1 / Ma wiedzę z zakresu matematyki potrzebną do opisu własności dynamicznych liniowych układów ciągłych w postaci równań różniczkowych zwyczajnych, transmitancji operatorowej, zmiennych stanu / K_W01. W2 / Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu zagadnień liniowych układów regulacji automatycznej oraz ogólną wiedzę z zakresu regulacji impulsowej, regulacji cyfrowej, układów przełączających / K_W04. U1 / Potrafi dobrać właściwe metody i urządzenia do pomiaru podstawowych wielkości charakteryzujących parametry opisujące dynamikę podstawowych elementów automatyki oraz jakość liniowych układów regulacji / K_U08. U2 / Potrafi zapisać model matematyczny układu regulacji automatycznej w postaci: równań różniczkowych; transmitancji operatorowej; rów-nań stanu i równania wyjścia i dokonać jego analizy i syntezy w dziedzinie czasu i częstotliwości / K_U09. U3 / Potrafi formułować liniowe modele matematyczne prostych układów regulacji automatycznej i jego elementów oraz posłużyć się oprogramowaniem MATLAB/Simulink do rozwiązywania podstawowych zagadnień z teorii regulacji i sterowania / K_U10 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną. Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną. Zaliczenie ćwiczeń z oceną odbywa się na podstawie średniej z ocen z poszczególnych tematów. Zaliczenie konkretnego ćwiczenia laboratoryjnego z ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen z przygotowania do wykonania i wykonania ćwiczenia laboratoryjnego oraz z wykonania i zaliczenia sprawozdania. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych z oceną odbywa się na podstawie średniej z ocen z poszczególnych tematów. Efekty W1 i W2 sprawdzane są na egzaminie. Ocena za osiągnięcie tych efektów jest oceną otrzymaną na egzaminie pisemnym. Efekty U2 i U3 sprawdzane są podczas ćwiczeń rachunkowych podczas rozwiązywania przez studenta konkretnych zadań oraz w formie pisemnej lub ustnej odpowiedzi na pytania formułowane przez prowadzącego zajęcia. Efekty U1 i U3 sprawdzane są na ćwiczeniach laboratoryjnych (pytania kontrolne i praktyczna realizacja zadania laboratoryjnego) i na podstawie sprawozdań z tych ćwiczeń. |
Praktyki zawodowe: |
pominąć |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.