Sterowanie w systemach mechatronicznych
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTXXCNI-SwSM |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Sterowanie w systemach mechatronicznych |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | niestacjonarne |
Rodzaj studiów: | I stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 18/E, C 12/+, L 14/+, razem: 44 godz. |
Przedmioty wprowadzające: | 1. Podstawy automatyki i robotyki/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy automatyki i analizy układów automatyki. 2. Elektrotechnika i elektronika I i II/ wymagania wstępne: zrealizowane elementy budowy i działania maszyn elektrycznych i wzmacniaczy operacyjnych |
Programy: | Semestr IV / kierunek Mechatronika / specjalność: wszystkie |
Autor: | Dr inż. Marek Jaworowicz, ppłk dr inż. Maciej Henzel |
Bilans ECTS: | aktywność / obciążenie studenta w godz. 1. Udział w wykładach / 18 2. Udział w laboratoriach / 14 3. Udział w ćwiczeniach / 12 4. Udział w seminariach / 0 5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 10 6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 12 7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 8 8. Samodzielne przygotowanie do seminarium /0 9. Realizacja projektu / 0 10. Udział w konsultacjach / 10 11. Przygotowanie do egzaminu / 10 12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 13. Udział w egzaminie / 2 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 96godz./ 7.0 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+10+13): 56godz./ 1,0ECTS Zajęcia o charakterze praktycznym (2+6) 26godz./ 1.0 ECTS Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 5.0ECTS |
Skrócony opis: |
Moduł obejmuje zagadnienia związane ze sterowaniem układami mechatronicznymi. Studenci zapoznają się min. ze sposobami sterowania napędami elektrycznymi oraz metodami wyznaczania parametrów dla regulatorów PID oraz od stanu LQ, stosowanych w napędzie DC. Ponadto, studenci zapoznają się ze sposobem doboru i łączenia ze sobą odpowiednich elementów elektropneumatycznych w celu zbudowania danego układu, wykorzystując do tego wiedzę teoretyczną oraz dedykowane programy narzędziowe. |
Pełny opis: |
Wykłady /metody dydaktyczne 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. 2. Regulacja kaskadowa PID w układach serwomechanizmów pozycjonowania i regulacji prędkości / 2/ Zagadnienie obejmuje modele strukturalne regulacji kaskadowej oraz ich liniowe modele matematyczne stosowane do analizy jakości regulacji. 3. Układy PWM oraz sprzężenia sterowników z elementami wykonawczymi - silnikami DC i BLDC / 2/ Zagadnienie obejmuje budowę i działanie mostka typu H oraz układy dyskretnego sterowania jego stanami dla uzyskania pożądanej wartości prądu silnika i momentu napędowego. 4. Elementy i zespoły układów pneumatycznych i hydraulicznych /2/ Przed-stawienie podstawowych elementów z zakresu pneumatyki oraz hydrauliki oraz sposób ich klasyfikacji. 5. Siłowniki i zawory sterujące / 2 / Zasady doboru do układu odpowiednich elementów wykonawczych oraz zaworów niezbędnych do sterowania danym systemem mechatronicznym. 6. Zasady budowania schematów pneumatycznych i hydraulicznych / 2 / Studenci na różnych przykładach zapoznają się z zasadą konstruowania układów pneumatycznych i hydraulicznych oraz realizacją zdarzeń procesowych i czasowych sterowania. 7. Łączenie elementów układu, jego uruchamianie i testowanie / 2 / Projektowanie i modelowanie układów sterowania pneumatycznego i hydraulicznego w środowisku FluidSim. Przykłady aplikacji. 8. Przyrządy giroskopowe mechatroniki /2/ Klasyfikacje, konstrukcje, technologie i zastosowania giroskopów w mechatronice. Giroskopy elektromechaniczne, scalone i laserowe. Uproszczone równania giroskopu. 9. Prawo precesji żyroskopu i jego wykorzystanie w układach pomiarowych. Odczyt danych pomiarowych /2/. Ćwiczenia /metody analityczne i numeryczne 1. Wyprowadzenie liniowego modelu matematycznego obcowzbudnego silnika DC / 2/ Studenci wyprowadzają metodą analityczną model silnika w postaci równania różniczkowego i operatorowego oraz transmitancji. 2. Opracowanie modelu numerycznego silnika DC w Matlab I Simulink oraz badanie jego charakterystyk / 2/ Studenci opracowują model numeryczny w postaci m-pliku oraz schematu w Simulink-u oraz wyznaczają jego charakterystyki w LTI_Viewer 3. 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. 4. Zasady budowania schematów pneumatycznych i hydraulicznych. Modelowanie układów pneumatycznych i hydraulicznych w programie FluidSim / 2 / Studenci uczą się wykorzystania programu FluidSim do budowania struktur układów pneumatycznych i hydraulicznych. 5. Wyznaczanie i badanie symulacyjnego modelu sterowania w środowisku FluidSim – układy pneumatyczne i hydrauliczne / 2 / Studenci uczą się modelowania i testowania układów pneumatycznych i hydraulicznych z wykorzystaniem dedykowanego środowiska komputerowego. 6. Analiza aplikacji do rejestracji danych z giroskopu MEMS. Określanie położenia kątowego obiektu na podstawie rejestracji danych /2/. Laboratoria /metoda praktyczna 1. Badanie napędu pneumatycznego z regulatorami PID, FLC oraz neuronowym / 2 / Studenci badają i oceniają jakość regulacji położenia siłownika pneumatycznego na podstawie wyznaczanych i rejestrowanych odpowiedzi skokowych przy zadawanych różnych funkcjach wymuszeń. 2. Badanie dokładności i powtarzalności sterowania położeniem serwomechanizmu DC / 4 / Studenci badają i wyznaczają na wartości wskaźników dokładności i powtarzalności serwomechanizmu przy zmiennych wartościach współczynnikach wypełnienia układu PWM. 3. Łączenie, uruchamianie i badania układu sterowania pneumatycznego / 4 / Bazując na odpowiednim stanowisku studenci uczą się łączenia elementów pneumatycznych, a następnie badają zbudowany przez siebie układ. 4. Łączenie, uruchamianie i badania układu sterowania hydraulicznego i elektrohydraulicznego / 4 / Bazując na odpowiednim stanowisku studenci uczą się łączenia elementów hydraulicznych, a następnie badają zbudowany przez siebie układ. |
Literatura: |
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. 5. Z. Koruba: Elementy Teorii I Zastosowań Giroskopu Sterowanego, Poli-technika Świętokrzyska Kielce, 2008r. 6. W. Szenajch, Napęd i sterowanie pneumatyczne, WNT Warszawa 1997r. W. Szenajch, Przyrządy, uchwyty i sterowanie pneumatyczne, WNT War-szawa 1983r. 7. Ł. Węsierski, Elementy i układy pneumatyczne, OW NOT Kielce, 1989-1990r. 8. Ł. Węsierski, Podstawy pneumatyki. AGH Kraków, 1990r. 9. M. Jaworowicz, Materiały własne. 10. Materiały z platformy MathWorks. Uzupełniająca: 11. J. Kwaśniewski: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, btc, 2008r. 12. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT, 2001r. 13. E. W. Gierc, Napędy pneumatyczne. Teoria i obliczenia, WNT Warszawa, 1973r. 14. J. Kwaśniewski: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, btc, 2008r. |
Efekty uczenia się: |
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 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: opracowanych i uruchomionych pro-gramów w Matlab/Simulinku oraz FluidSim-ie. Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: opracowanych i obronionych sprawozdań Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie kolokwium, z pytaniami otwartymi i zadaniami obliczeniowymi oraz opracowaniem schematów po-łączeń układów Warunkiem dopuszczenia do egzaminu/zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń i laboratoriów Osiągnięcie efektu K_W08- weryfikowane jest na podstawie kolokwium Osiągnięcie efektów K_U07/12/13- sprawdzane jest na ćwiczeniach Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który uzyska 6pkt. z kolokwium Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który uzyska 5,5pkt. z kolokwium Ocenę dobrą otrzymuje student, który uzyska 5pkt. z kolokwium Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który uzyska 4,5pkt. z kolokwium Ocenę dostateczną otrzymuje student, który uzyska 4pkt. z kolokwium Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który uzyska mniej, niż 4pkt. z kolokwium |
Praktyki zawodowe: |
nie dotyczy |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.