PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Transkrypt

1 Nazwa przedmiotu: MODELOWANIE I SYMULACJA UKŁADÓW STEROWANIA Kierunek: Mechatronika Rodzaj przedmiotu: Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C1. Zapoznanie studentów z problematyką poprzez omówienie elementów składowych układów, przedstawienie techniki ich i symulacji w środowisku Matlab/Simulink, jak również poprzez przykłady typowych aplikacji realizowanych w tym środowisku modelująco-symulacyjnym. C2. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności korzystania ze środowiska Matlab/Simulink w zakresie typowych zagadnień dotyczących układów takich jak: identyfikacja obiektów regulacji, regulacji, dobór nastaw regulatorów, badanie i ocena stabilności układów regulacji. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu matematyki, elektroniki, podstawy automatyki i teorii. 2. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań związanych doborem parametrów regulatorów, rozwiązywanie równań różniczkowych. Znajomość rachunku operatorowego. 3. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 4. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. 5. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA MODELING AND SIMULATION OF CONTROL SYSTEMS Poziom przedmiotu: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 1W, 2L Kod przedmiotu: S2_02 Rok: III Semestr: VI Liczba punktów: 3 ECTS EK 1 identyfikuje i objaśnia podstawowe zagadnienia z zakresu i symulacji układów, EK 2 potrafi obsługiwać środowisko symulacyjne (Matlab/Simulink) w zakresie wystarczającym do, EK 3 potrafi wyjaśnić jak poznać właściwości statyczne i dynamiczne obiektów regulacji i jakie są właściwości regulatorów, EK 4 potrafi opisać ogólne warunki i kryteria stabilności układu regulacji, EK 5 potrafi wykorzystać dostępne w środowisku symulacyjnym elementy do zbudowania kompletnego układu i przeprowadzić jego badania symulacyjne, EK 6 potrafi tak dobrać regulator i jego nastawy dla dowolnego obiektu regulacji, by uzyskać wymagane parametry jakości regulacji oraz potrafi określić stabilność wybranych układów regulacji

2 EK 7 potrafi zaprojektować oraz zrealizować i przebadać prosty układ regulacji, EK 8 potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY Liczba godzin W 1 Wprowadzenie do układów. Omówienie środowiska Matlab/Simulink. 1 W 2 Modele matematyczne obiektów regulacji. 1 W 3 Charakterystyki czasowe obiektów regulacji. Przykłady obiektów regulacji. 1 W 4 Charakterystyki częstotliwościowe. Tworzenie charakterystyk w Matlabie. 1 W 5 Regulatory. Rodzaje, parametry. Transmitancje, charakterystyki skokowe i 1 amplitudowo-fazowe. W 6 Regulacja. Dokładność statyczna i dynamiczna. Odpowiedzi układu statycznego i 1 astatycznego. W 7 Dobór nastaw regulatorów. Schematy blokowe, przekształcanie schematów. 1 W 8 Przykłady schematów blokowych. Grafy przepływu sygnałów. 1 W 9 Stabilność. Ogólne warunki stabilności. Wpływ lokalizacji pierwiastków na 1 stabilność układu. W 10 Kryteria stabilności. Przykłady układów regulacji. 1 W 11 Logarytmiczne kryterium stabilności. Zapas stabilności. 1 W 12 Synteza układów liniowych automatycznego. 1 W 13 Podstawowe algorytmy. 1 W 14 Sterowanie cyfrowe. 1 W 15 Synteza układów przełączających. 1 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1 Zapoznanie się ze środowiskiem Matlab/Simulink. 2 L 2 Charakterystyki czasowe obiektów regulacji. 2 L 3 Charakterystyki częstotliwościowe obiektów regulacji. 2 L 4 Regulatory. Budowa, charakterystyki. 2 L 5 Układ regulacji. Budowa, dobór regulatora do obiektu regulacji. 2 L 6 Dobór nastaw regulatora metodą Zieglera-Nicholsa. 2 L 7 Odpowiedzi układu statycznego i dynamicznego. 2 L 8 Badanie stabilności układu regulacji. Wpływ parametrów obiektu regulacji na 2 stabilność. L 9 Badanie stabilności układu regulacji. Wpływ parametrów regulatora na stabilność. 2 L 10 Wykorzystanie kryteriów stabilności do określania stabilności wybranych układów 2 regulacji. L 11 Badanie logarytmicznych kryteriów stabilności dla wybranych układów regulacji. 2 L 12 Projekt układu regulacji. Wybór układu, określenie wymagań. 2 L 13 Projekt układu regulacji. Realizacja składowych. 2 L 14 Projekt układu regulacji. Badanie, dobór nastaw, wyznaczenie dokładności 2 statycznej i dynamicznej. Parametry jakości regulacji L 15 Projekt układu regulacji. Dyskusja uzyskanych wyników. 2 2

3 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. przykładowe aplikacje 4. instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 5. środowisko programistyczne do realizacji programu ćwiczeń SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA). ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F4. ocena aktywności podczas zajęć. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę* P2. ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu zaliczenie wykładu (lub egzamin) *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Udział w konsultacjach Przygotowanie do zadania sprawdzającego Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 30L 45 h 2.5 h 10 h 10 h 5 h 2.5 h 75 h 3 ECTS 2 ECTS 2 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Podstawy automatyki - liniowe układy regulacji; Jerzy Mikulski / Wydawnictwo Politechniki Śląskiej / 2001, 2. Podstawy automatyki. Tom 1; Janusz Kowal / Wydawnictwa AGH / 2006 / 3. Regulatory i układy regulacji; Jerzy Kuźnik / Wydawnictwo Politechniki Śląskiej / 2002, 4. Sterowanie i automatyzacja procesów technologicznych i układów mechatronicznych; Jerzy Świder red. / Wydawnictwo Politechniki Śląskiej / 2006, 5. Urządzenia i systemy mechatroniczne Część II; praca zbiorowa / Wydawnictwo "rea" / 3

4 2009 /, 6. MATLAB i Simulink, B.Mrozek, Zb.Mrozek:. Poradnik uŝytkownika. Wyd.HELION 2004, 7. Komputerowa symulacja układów automatycznej regulacji w środowisku Matlab/Simulink, B. ŁYSAKOWSKA, G. MZYK, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES ) Dr inż. Jerzy Jelonkiewicz, jerzy.jelonkiewicz@iisi.pcz.pl Matryca realizacji i weryfikacji efektów kształcenia Efekt kształcenia EK1 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W43_S1_08 K_W54_S2_04 K_W56_S2_06 K_W60_S2_10 Cele przedmiotu C1 Treści programowe L1-15 Narzędzia dydaktyczne EK2 K_W60_S2_10 C1 W1 EK3 K_W60_S2_10 C1 EK4 K_W60_S2_10 C1 EK5 K_U60_S2_10 C2 EK6 K_U60_S2_10 C2 EK7 K_U52_S2_02 K_U60_S2_10 K_U65_S2_15 C2 EK8 K_U12_B_01 C2 W2-6 L2-7 W9-11 L8-11 W1-8 L1-7 W7, W9-11 L6, L8-10 L12-15 L1-15 Sposób oceny P2 P2 F4 F4 2,4 4

5 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 EK1, EK2, EK3 Student identyfikuje i opisuje podstawowe zagadnienia z zakresu, potrafi podać przykłady jej wykorzystania Student nie opisuje podstawowych zagadnień z Student częściowo opisuje wiedzę z zakresu Student opisuje zagadnienia z zakresu,, potrafi wskazać właściwą metodę realizacji zadania z wykorzystaniem środowiska symulacyjnego Student bardzo dobrze identyfikuje oraz opisuje zagadnienia z zakresu materiału objętego programem nauczania, samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł EK4, EK5, EK6, EK7 rozwiązać praktyczny problem związanych z modelowaniem i symulacją układów EK8 efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań zrealizować prostej aplikacji dotyczącej układu z wykorzystaniem środowiska symulacyjnego, nawet z pomocą wytyczonych instrukcji oraz prowadzącego Student nie opracował sprawozdania. zaprezentować wyników swoich badań wykorzystać zdobytej wiedzy, zadania wynikające z realizacji ćwiczeń wykonuje z pomocą prowadzącego sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników własnych badań Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy dokonać wyboru właściwych elementów układu do realizacji zadania oraz wykorzystać środowisko symulacyjne do przygotowania, uruchomienia i testowania aplikacji sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia w stopniu odpowiadającym ocenie wyższej. III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów (prezentacje do zajęć, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych, przykładowe aplikacje) dostępne są na stronie internetowej 2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć danego z przedmiotu. 5