Podstawy automatyki

jednolite magisterskie

obowiązkowy

W 16/x; C 14/+, L 14/+ razem: 44 godz., 4 pkt ECTS

matematyka 3 / wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć, twierdzeń i metod rachunku różniczkowego i całkowego oraz szeregów funkcyjnych, znajomość i umiejętność stosowania rachunku macierzowego oraz umiejętność stosowania analizy matematycznej obejmującej: liczby rzeczywiste, ciągi liczbowe i szeregi liczbowe,

fizyka 2 / wymagania wstępne: umiejętność stosowania matematyki do opisu zjawisk fizycznych i wykorzystania praw fizyki w technice,

informatyka / wymagania wstępne: znajomość podstawowych funkcji, typów danych i operacji w języku wysokiego poziomu; umiejętność algorytmizacji zadań, podstawowa znajomość i umiejętność wykorzystania programu Matlab,

mechanika / wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć i zagadnień mechaniki, umiejętność opisu układów mechanicznych w stanach statycznych i dynamicznych.

metrologia / wymagania wstępne: umiejętność posługiwania się przyrządami pomiarowymi, wykonywania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych.

elektrotechnika i elektronika / wymagania wstępne: znajomość oraz umiejętność opisu zjawisk fizycznych występujących w obwodach elektrycznych; umiejętność analizy obwodów prądu stałego i przemiennego; umiejętność opisu wybranych elementy elektronicznych.

semestr czwarty/ mechatronika/ wszystkie specjalności

dr inż. Jarosław PANASIUK

ppłk dr inż. Maciej HENZEL

1. Udział w wykładach / 16

2. Udział w laboratoriach / 14

3. Udział w ćwiczeniach / 14

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 15

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 15

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 15

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 29

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0

13. Udział w egzaminie / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 120 godz./4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 75 godz./ 2,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 60 godz./2 ECTS

Podstawowe pojęcia teorii sterowania. Rodzaje i struktury układów regulacji. Metody opisu własności dynamicznych liniowych układów ciągłych. Jakość procesu regulacji. Stabilność liniowych układów regulacji. Synteza i korekcja liniowych układów regulacji. Regulacja cyfrowa. Przełączające układy automatyki. Wyznaczanie modeli matematycznych układów regulacji w postaci analitycznej i graficznej. Wyznaczanie i badanie podstawowych parametrów i charakterystyk liniowych układów regulacji. Dobór regulatora i badanie wpływu jego parametrów na dokładność statyczną i dynamiczną układu regulacji. Projektowanie i modelowanie układów przełączających.

Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem technik audiowizualnych, podanie treści do samodzielnego studiowania w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2 oraz uzyskania umiejętności określonych efektem U2

1. Wprowadzenie do układów regulacji. /2/

Podstawowe pojęcia, klasyfikacja, sygnały. Zagadnienie linearyzacji układów regulacji.

2. Metody opisu własności dynamicznych liniowych układów ciągłych. /4/

Model transmitancyjny układów regulacji. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Model układów regulacji w przestrzeni stanów. Schematy blokowe i grafy przepływów. Charakterystyki podstawowych członów (elementów) automatyki.

3. Jakość procesu regulacji./2/

Dokładność statyczna: ocena uchybu w stanie ustalonym, układy regulacji statycznej i astatycznej, kryteria całkowe.

Dokładność dynamiczna: Ocena parametrów odpowiedzi skokowej, kryteria częstotliwościowe, kryteria położenia pierwiastków.

4. Stabilność liniowych układów regulacji. /2/

Ogólne warunki stabilności. Kryteria stabilności: kryterium Hurwitza, kryterium Rootha, kryterium Nyquista, kryterium Michajłowa.

5. Synteza i korekcja liniowych układów regulacji. /2/

Synteza układów regulacji metodami klasycznymi. Metoda Zieglera-Nicholsa. Metoda linii pierwiastkowych. Regulatory. Istota, cel i rodzaje korekcji.

6. Regulacja impulsowa i cyfrowa. /2/.

Funkcja schodkowa. Cechy i właściwości impulsowych układów regulacji. Opis matematyczny cyfrowych układów regulacji. Regulatory cyfro-we.

7. Przełączające układy automatyki. /2.

Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Funkcje przełączające i ich minimalizacja. Opis układów sekwencyjnych.

Ćwiczenia rachunkowe/ polegają na grupowym rozwiązywaniu zadań w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2, opanowania umiejętności określonych efektami U1, U2 oraz kompetencji opisanych efektem K1

1. Wyznaczanie modeli matematycznych wybranych członów liniowych w dziedzinie czasu i zmiennej „s” /2/

2. Wyznaczanie i analiza charakterystyk czasowych i częstotliwościowych wybranych członów dynamicznych. /2/

3. Ocena jakości statycznej i dynamicznej procesu regulacji /2/

4. Badanie stabilności liniowych układów regulacji /2/

5. Synteza układów regulacji metodami klasycznymi . /2/

6. Regulacja impulsowa i cyfrowa /2/

7. Konfiguracja regulatora PID w środowisku TIA Portal /2/

Laboratoria / polegają na wykonywaniu przez grupę studentów pomiarów parametrów i charakterystyk układów regulacji ich elementów w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1,W2, utrwalenia umiejętności określonych efektami U1, U2 oraz opanowania umiejętności określonych efektami U3, U4 oraz kompetencji opisanych efektem K1

1. Badanie w środowisku Matlab własności dynamicznych i stanu ustalonego elementów toru sygnałowego modelu układu regulacji /4/

2. Dobór typu regulatora i jego nastaw w procesie syntezy układu regulacji. Badanie wpływu parametrów regulatora na dokładność statyczną i dynamiczną układu regulacji automatycznej z wykorzystaniem pakietu MATLAB Simulink. /4/.

3. Projektowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów pneumatycznych i elektrycznych /4/

4. Implementacja regulatora PID z wykorzystaniem sterownika programowalnego /2/

Podstawowa:

1. Janusz Kowal: Podstawy automatyki. T.1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2006.

2. Janusz Kowal: Podstawy automatyki. T.2. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2007.

3. Tadeusz Kaczorek, Podstawy teorii sterowania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.

4. Zbigniew Skup, Podstawy automatyki i sterowania

Uzupełniająca:

1. Jerzy Mazurek, Hanna Vogt, Witold Żydanowicz: Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006.

2. Tadeusz Kaczorek: Teoria sterowania. Układy liniowe i dyskretne.” Pań-stwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977Podstawowa:

1. Janusz Kowal: Podstawy automatyki. T.1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2006.

2. Janusz Kowal: Podstawy automatyki. T.2. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2007.

3. Tadeusz Kaczorek, Podstawy teorii sterowania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.

Uzupełniająca:

1. Jerzy Mazurek, Hanna Vogt, Witold Żydanowicz: Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006.

2. Tadeusz Kaczorek: Teoria sterowania. Układy liniowe i dyskretne.” Pań-stwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977

W1 / Ma wiedzę w zakresie matematyki niezbędną do opisu właściwości sta-tycznych i dynamicznych elementów i układów mechaniki, elektroniki i elektrotechniki na potrzeby realizacji procesu regulacji oraz zna modele analityczne i graficzne takich układu, które umożliwiają analizę i syntezę liniowych układów regulacji / K_W01.

W2 / Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu za-gadnień liniowych układów regulacji (sterowania) i automatyki oraz metro-logii wielkości mechanicznych i elektrycznych oraz technik wykonywania pomiarów dla potrzeb analizy jakości procesu regulacji

/ K_W04.

U1/ Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł dotyczące zagadnień związanych z teorią regulacji, sterowania i automa-tyki oraz interpretować, a także wyciągać wniosk, formułować i uzasad-niać opinie oraz identyfikować i opisywać elementy, układy, urządzenia regulacji automatycznej i automatyki z wykorzystaniem technik informa-cyjno-komunikacyjnych / K_U01

U2/ Potrafi formułować oraz w sposób analityczny wyznaczać podstawowe modele matematyczne układów regulacji i automatyki i ich parametry oraz potrafi posłużyć się w trakcie analizy matematycznej i symulacji progra-mami komputerowymi Matlab i Simulink / K_U07

U3/ Potrafi dobrać właściwe metody i urządzenia do pomiaru podstawowych wielkości charakteryzujących parametry elementów i układów automatyki oraz jakość procesu regulacj /K_U06.

U4/ Potrafi planować i organizować pracę indywidualną i w zespole dla wy-znaczania modeli matematycznych układów regulacji i sterowania oraz wyznaczania ich parametrów i właściwości na drodze analitycznej i do-świadczalnej / K_U16.

K1/ Potrafi określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania w zakresie matematycznej i ekpserymentalnej analizy układów regulacji, sterowania i automatyki / K_K02.

rzedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia audytoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną.

Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi w trybie stacjonarnym i/lub w trybie zdalnym z wykorzystaniem metod i technik kształcenia na odległość.

Podczas realizacji wykładów, ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych mogą zostać wykorzystane metody i techniki kształcenia na odległość.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audyto-ryjnych i laboratoryjnych na ocenę pozytywną.

Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie śred-niej z pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania poszczególnych ćwi-czeń audytoryjnych.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen z przygotowania do wykonania ćwiczeń i sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych.

Efekty W1, W2, U1, U2 sprawdzane są podczas pytań kontrolnych i pod-czas rozwiązywania zadań na ćwiczeniach rachunkowych i laboratoryjnych.

Efekty W1, W2, U1, U2, U3, U4, K1 sprawdzane są w trakcie odpowiedzi, aktywności w wykonywaniu zadań i przygotowania sprawozdań na ćwicze-niach laboratoryjnych i podczas obrony sprawozdań.

Efekty W1, W2, U2 sprawdzane są na egzaminie.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpo-wiedzi na co najmniej 95% pytań testu sprawdzającego oraz który posiadł w pełni wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia a ponadto potrafi pozyskiwać niezbędne informacje związane z automatyką korzysta-jąc z różnych źródeł.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowie-dzi na co najmniej 90% pytań testu sprawdzającego oraz który posiadł w stopniu prawie pełnym wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształ-cenia a ponadto potrafi pozyskiwać niezbędne informacje związane z auto-matyką korzystając z różnych źródeł.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na co najmniej 85% pytań testu sprawdzającego oraz który posiadł w stopniu dobrym wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia a ponadto potrafi pozyskiwać niezbędne informacje związane z automatyką korzysta-jąc z różnych źródeł.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych od-powiedzi na co najmniej 80% pytań testu sprawdzającego oraz który po-siadł w stopniu dostatecznym wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na co najmniej 75% pytań testu sprawdzającego oraz który posiadł w stopniu dostatecznym wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia. Przy rozwiązywaniu zadań o średnim stopniu trudności wymaga wsparcia ze strony nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnił wymagań na ocenę dostateczną.