Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Teoria sterowania i technika regulacji Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL s Punkty ECTS: 6 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Elektrotechnika Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Klempka Ryszard (klempka@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Waradzyn Zbigniew (waradzyn@agh.edu.pl) dr inż. Klempka Ryszard (klempka@agh.edu.pl) Świątek Bogusław (boswiate@agh.edu.pl) dr inż. Ożadowicz Andrzej (ozadow@agh.edu.pl) dr inż. Firlit Andrzej (afirlit@agh.edu.pl) dr inż. Piątek Krzysztof (kpiatek@agh.edu.pl) Chmielowiec Krzysztof (kchmielo@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Zna sposoby opisu układów dynamicznych EL1A_W01, Kolokwium, Egzamin M_W002 Zna opis i charakterystyki podstawowych członów EL1A_W01, Egzamin, Kolokwium M_W003 Zna algebrę schematów blokowych EL1A_W01, M_W004 Zna metody oceny stabilności układów EL1A_W01, Kolokwium, Egzamin Kolokwium, Egzamin Umiejętności 1 / 6

2 M_U001 Umie narysować charakterystyki podstawowych obiektów Kolokwium, Sprawozdanie, Egzamin M_U002 Potrafi opisać obiekt liniowy w przestrzeni stanu i za pomocą transmitancji Kolokwium, Sprawozdanie, Egzamin M_U003 Umie stosować kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista Egzamin, Kolokwium, Sprawozdanie M_U004 Potrafi wyznaczyć transmitancję zastępczą układu złożonego z kilku bloków Egzamin, Kolokwium, Sprawozdanie Kompetencje społeczne M_K001 Potrafi w sposób zrozumiały sformułować i przekazać w formie pisemnej z zagadnień technicznych realizowanych na laboratorium EL1A_K06 Sprawozdanie Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 Zna sposoby opisu układów dynamicznych Zna opis i charakterystyki podstawowych członów Zna algebrę schematów blokowych Zna metody oceny stabilności układów Umie narysować charakterystyki podstawowych obiektów Potrafi opisać obiekt liniowy w przestrzeni stanu i za pomocą transmitancji Umie stosować kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista Potrafi wyznaczyć transmitancję zastępczą układu złożonego z kilku bloków Kompetencje społeczne 2 / 6

3 M_K001 Potrafi w sposób zrozumiały sformułować i przekazać w formie pisemnej z zagadnień technicznych realizowanych na laboratorium Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Podstawowe pojęcia i definicje Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu sterowania i automatyki. Podstawowe informacje na temat obiektów, sygnałów i modeli. Przekształcenie Laplace a Przekształcenie i operator Laplace a, pojęcie splotu funkcji, podstawowe transformaty i ich właściwości. Rozkład na ułamki proste. Wyznaczanie oryginału funkcji. Transmitancja widmowa i operatorowa. Podstawowe człony i ich charakterystyki Charakterystyki: odpowiedzi na skok jednostkowy, odpowiedzi na wymuszenie impulsowe, charakterystyki Bodego i Nyquista. Podstawowe człony: wzmacniający, całkujący, całkujący z inercją, różniczkujący, różniczkujący z inercją, inercyjny i oscylacyjny. Algebra schematów blokowych Podstawowe zasady algebry schematów blokowych Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu Stan układu dynamicznego, równania różniczkowe, układy liniowe, przestrzeń stanu, układy SISO i MIMO. Wyznaczanie transmitancji Sterowalność i obserwowalność Pojęcia sterowalności i obserowalności obiektów, metody obliczeniowe. Stabilność układów Definicja, położenie pierwiastków, kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista, zapas modułu i zapas fazy. Wskaźniki jakości i regulacja Wskaźniki jakości, regulacja statyczna i astatyczna, uchyb dynamiczny, podstawowe regulatory i ich własności oraz charakterystyki, metody doboru parametrów regulacji, korekcja dynamiczna liniowych układów jednowymiarowych Układy dyskretne Układy dyskretne, dyskretyzacja, transmitancja dyskretna, opis w przestrzeni stanu, charakterystyki Dynamika układów nieliniowych Metoda płaszczyzny fazowej, pierwszej harmonicznej, przykładowe charakterystyki Ćwiczenia audytoryjne Przekształcenie Laplace a Przekształcenie i operator Laplace a, pojęcie splotu funkcji, podstawowe transformaty i ich właściwości. Rozkład na ułamki proste. Wyznaczanie oryginału funkcji. Transmitancja widmowa i operatorowa. 3 / 6

4 Podstawowe człony i ich charakterystyki Charakterystyki: odpowiedzi na skok jednostkowy, odpowiedzi na wymuszenie impulsowe, charakterystyki Bodego i Nyquista. Podstawowe człony: wzmacniający, całkujący, całkujący z inercją, różniczkujący, różniczkujący z inercją, inercyjny i oscylacyjny. Algebra schematów blokowych Zasady algebry schematów blokowych Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu Stan układu dynamicznego, równania różniczkowe, układy liniowe, przestrzeń stanu, układy SISO i MIMO. Wyznaczanie transmitancji Stabilność układów Definicja, położenie pierwiastków, kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista, zapas modułu i zapas fazy, Układy dyskretne Układy dyskretne, dyskretyzacja, transmitancja dyskretna, opis w przestrzeni stanu, charakterystyki Ćwiczenia laboratoryjne Charakterystyki dynamiczne podstawowych członów UAR Badanie podstawowych charakterystyk członów dynamicznych (odpowiedź na wymuszenie impulsowe oraz skok jednostkowe, bodego i nyquista). Regulacja temperatury Stanowisko laboratoryjne pieca elektrycznego z regulacją temperatury Opis transmitancyjny UAR - algebra schematów blokowych Podstawowe przekształcenia schematów blokowych. Serwomechanizm działający w układzie regulacji automatycznej Stanowiska laboratoryjne serwomechanizmu z regulatorami i sprzężeniem zwrotnym. Opis UAR w przestrzeni stanu Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu. Komputer w układzie regulacji - identyfikacja obiektu Komputerowe metody identyfikacji modelu obiektu na podstawie pomiarów. Analityczne i graficzne kryteria stabilności liniowych UAR Ocena stabilności układów na podstawie różnych kryteriów stabilności. Regulator ciągły PID - charakterystyki czasowe i częstotliwościowe Metody doboru nastaw parametrów regulatora PID. Komputer w układzie regulacji - współpraca obiektu z regulatorem Komputer w roli regulatora układów dynamicznych (dspace). Analiza podstawowych układów dyskretnych Opis i analiza układów dyskretnych. Regulator cyfrowy Dobór parametrów regulatora cyfrowego. 4 / 6

5 Sposób obliczania oceny końcowej 1.Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium, ćwiczeń tablicowych oraz egzaminu. 2.Obliczamy średnią arytmetyczną ze wszystkich ocen z zaliczenia laboratorium, ćwiczeń tablicowych oraz egzaminu na wszystkich terminach. 3.Wyznaczamy ocenę końcową na podstawie zależności: if sr>4.8 then OK:=5.0 else if sr>4.4 then OK:=4.5 else if sr>3.9 then OK:=4.0 else if sr>3.4 then OK:=3.5 else OK:=3 Wymagania wstępne i dodatkowe Zaliczone przedmioty: Teoria obwodów I, podstawy informatyki I, analiza matematyczna I Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Kaczorek T. Teoria sterowania i systemów, Wydawnictwo naukowe PWN 1996r, 2.Pełczewski W. Teoria sterowania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1980r, 3.Potrawka S. i inni Teoria sterowania i technika regulacji laboratorium UWND AGH, Kraków 2001, Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu [1]Dzieża J., Klempka R., H Control of DC Motors, SENE 97, III krajowa konferencja naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym, Łódź Arturówek, listopada 1997 r., ISBN X, s [2]Klempka R., Sterowanie obiektem elektromechanicznym z wykorzystaniem algorytmów genetycznych przy kilku kryteriach jakości, rozprawa doktorska, Kraków 1999 [3]Klempka R., Stankiewicz A., Charakterystyki dynamiczne podstawowych członów, ćwiczenie 1, Teoria sterowania i technika regulacji, laboratorium, pod redakcją Stanisław Potrawka, Kraków UWND AGH 2001, rozdział w skrypcie uczelnianym, SU 1638, s.9-27, [4]Klempka R., Genetic Algorithms in control of electromechanical plant comprising nonlinear elements, with several criteria of quality, EPE-PEMC 2004, 11th international Power Electronics and Motion Control conference, 2 4 September 2004, Riga, Latvia s. 1-6 [5]Klempka R., Stankiewicz A., Modelowanie i symulacja układów dynamicznych, wybrane zagadnienia z przykładami w Matlabie, UWND AGH 2004, Kraków, książka 185 s., KU 0129, ISBN [6]Klempka R., Sikora-Iliew R., Stankiewicz A., Świątek B., Modelowanie i symulacja układów elektrycznych w Matlabie, przykłady, UWND AGH 2007, Kraków, 206 s., KU 0245, ISBN [7]Klempka R., Selection of a drive controllers parameters using genetic algorithm and different quality criteria, Electrical Review, ISSN , 2013 R. 89 nr 6, s Informacje dodatkowe Brak 5 / 6

6 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 45 godz 28 godz 30 godz 28 godz 15 godz 174 godz 6 ECTS 6 / 6