Podstawy automatyki i automatyzacji - IV sem

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 30/+; C 16/+; L 14/+ Razem: 60

nazwa przedmiotu / wymagania wstępne:

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 w 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.

semestr czwarty / inżynieria bezpieczeństwa / wszystkie specjalności

dr hab. inż. Andrzej Skomra

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 30

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia / 10

3. Udział w ćwiczeniach / 16

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 16

5. Udział w laboratoriach / 14

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 31

7. Udział w konsultacjach / 2

8. Udział w zaliczeniu / 1

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 120 / 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.=63 / 2,0 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 5.+6.=45 / 1,5 ECTS

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, silniki i siłowniki. Urządzenia pomiarowe. Sterowniki. Komputerowy system sterowania. Systemy zautomatyzowane i zrobotyzowane. Technika systemów automatyzacji. Metody symulacyjne badania układów dynamicznych.

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 stabilności / 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 / 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); regulatory; sterownik programowalny PLC / 2.

14. Technika systemów automatyzacji: urządzenia wykonawcze (elementy nastawcze i elementy wykonawcze) / 2.

15. 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 .

1. Charakterystyki statyczne układów automatycznej regulacji / 2.

2. Opis własności dynamicznych liniowych układów ciągłych w dziedzinie czasu i w dziedzinie operatorowej oraz w postaci równań stanu i równania wyjścia / 2.

3. Wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowe układów automatyki / 2.

4. Badanie stabilność liniowych układów automatyki z zastosowaniem kryteriów algebraicznych i częstotliwościowych / 2.

5. Ocena jakości układu regulacji automatycznej na bazie charakterystyk częstotliwościowych /2.

6. Korekcja liniowych układów regulacji automatycznej - dobór członu korekcyjnego / 2.

7. Projekt prostego układu kombinacyjnego / 2.

8. Projekt prostego układu sekwencyjnego / 2.

Laboratoria / polegają na wykonywaniu przez grupę studentów pomiarów parametrów i charakterystyk układów regulacji ich elementów w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1,W2 oraz opanowania umiejętności U1.

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. Badanie dynamicznych charakterystyk aparatury komutacyjnej / 2.

6. Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów pneumatycznych i elektrycznych / 2.

7. Projekt sekwencyjnego układu przełączającego z wykorzystaniem sterownika programowalnego / 2.

podstawowa:

Janusz Kowal: Podstawy automatyki T1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004. Janusz Kowal: Podstawy automatyki T2. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004. Jerzy Mazurek, Hanna Vogt, Witold Żydanowicz: Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006. 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.

W1 / 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. W2 / Zna modele matematyczne układu regulacji automatycznej w postaci: równań różniczkowych; transmitancji operatorowej; równań stanu i równania wyjścia, oraz niezbędną wiedzę by dokonać jego analizy i syntezy w dziedzinie czasu i częstotliwości / 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. Posiada umiejętność przeprowadzania pomiarów oraz oceny ich wyników / K_U18. U2 / Potrafi formułować liniowe modele matematyczne prostych układów regulacji automatycznej i ich elementów , a także obliczać ich podstawowe charakterystyki na potrzeby projektowania układów regulacji i sterowania wykorzystywanych w urządzeniach zabezpieczających, oraz posłużyć się oprogramowaniem MATLAB/Simulink do analizy takich układów / K_U20.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną. Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie dwóch kolokwiów, odpowiednio po przeprowadzeniu 15 i 30 godzin wykładów. Ocena jest średnią z pozytywnych ocen poszczególnych kolokwiów. Warunkiem dopuszczenia do drugiego kolokwium jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i ćwiczeń laboratoryjnych. Efekty W1, W2, U2 sprawdzane są podczas pytań kontrolnych i podczas rozwiązywania zadań na ćwiczeniach rachunkowych. Efekty W1, W2, U1 sprawdzane są w trakcie odpowiedzi, aktywności w wykonywaniu zadań i przygotowania sprawozdań na ćwiczeniach laboratoryjnych i podczas obrony sprawozdań. Efekty W1, W2 sprawdzane są na kolokwiach zaliczeniowych.

pominąć