WM Karta (sylabus) przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia I stopnia o profilu: A P Przedmiot: Podstawy automatyki Kod przedmiotu Status przedmiotu: MBM N 0 3 39-0_0 Język wykładowy: polski Rok: II Semestr:3 Nazwa specjalności: Rodzaj zajęć i liczba godzin: Studia stacjonarne Studia niestacjonarne Wykład 8 Ćwiczenia 9 Laboratorium 9 Projekt Liczba punktów ECTS: 5 Cel przedmiotu Dostarczenie słuchaczom podstawowej wiedzy obejmującej szeroko rozumiane oddziaływanie C na przebieg procesów technologicznych Dostarczenie słuchaczom podstawowej wiedzy i umiejętności obejmującej zadania syntezy C sterowania ciągłymi procesami technologicznymi C3 Przekazanie wiedzy i elementarnych umiejętności obejmującej syntezę układów przełączających 3 Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji Wiedza z matematyki w zakresie rozwiązywania równań różniczkowych i ich interpretacji, w tym przekształceń operatorowych Laplace'a, Fouriera, Z Wiedza z fizyki obejmująca podstawowe pojęcia takie jak: zmienne uogólnione, bilanse energetyczne, opisy parametryczne i nieparametryczne, niestacjonarność i zmienniczość zjawisk, modele fizykalne i modele przyczynowo-skutkowe Prawa termodynamiki, mechaniki, elektryczności wyrażone przez zmienne uogólnione (przetwarzanie energii, transport energii, rozproszenie energii w różnych środowiskach fizycznych) EK EK EK3 EK4 EK5 EK6 EK9 Efekty kształcenia W zakresie wiedzy Student posiada wiedzę z zakresu identyfikacji, klasyfikacji, projektowania i testowania ciągłych i dyskretnych układów sterowania a w szczególności metod identyfikacji procesów technologicznych i doboru układów sterowania. Posiada wiedzę na temat metod analizy właściwości, korekcji i optymalizacji układów sterowania. Zna praktyczne metody strojenia układów sterowania, w szczególności metody stojenia układów sterowania stosowane w praktyce przemysłowej. W zakresie umiejętności zaprojektować prosty układ sterowania typu: przełączającego lub regulacji. zaplanować eksperyment, sporządzić statyczne oraz skokowe, dokonać interpretacji wyników, potrafi wykonać analizę częstotliwościową dowolnego sygnału oraz wykreślić charakterystykę częstotliwościową dla urządzeń występujących w układzie sterowania oraz dokonać interpretacji wyników. wykreślić charakterystykę częstotliwościową otwartego układu sterowania, przeprowadzić interpretację wyników i ewentualnie skorygować nastawy algorytmu sterowania lub skorygować nastawy istniejącego układu regulacji. W zakresie kompetencji społecznych sformułować problem technologiczny związany ze sterowaniem w sposób
profesjonalny i może współpracować ze specjalistami np. z automatykiem lub informatykiem. W W W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W0 W W Treści programowe przedmiotu Forma zajęć wykłady Treści programowe Liczba godzin Wprowadzenie: podstawowe pojęcia, klasyfikacja układów sterowania, zadania syntezy sterowania, cel sterowania, jakość technologiczna, kryteria jakości sterowania, model matematyczny procesu. Opis matematyczny procesów: symulacje bezpośrednie bilansujące. Przedstawienie procesów za pomocą modeli blokowych. Rachunek operatorowy. Przekształcenia L, F, Z Modelowanie sygnałów wymuszających, typowe wymuszenia, pojęcia dynamiczne czasowe i częstotliwościowe. Obliczanie odpowiedzi układów. Podstawy matematyczne opisu częstotliwościowego. Klasyfikacja podstawowych właściwości procesów. Pojęcie obiektu sterowania. Klasyfikacja właściwości obiektów sterowania. Podstawowe struktury sterowania. Sterowanie w torze otwartym i zamkniętym. Kompensacja zakłóceń, układ regulacji stałowartościowej i programowej. Dobór regulatora: regulacja dwupołożeniowa; regulatory typu P, PI, PD, PID; regulatory predykcyjne; regulacja kaskadowa. Kryteria jakości sterowania: dokładność statyczna, całkowe kryteria jakości, tłumienie układu, czas regulacji, przeregulowanie. Stabilność procesów, kryteria stabilności, korygowanie właściwości metodą Bodego Układy sterowania przełączającego, wykresy stanów roboczych urządzeń, algebra Boda. Elementy techniki mikroprocesorowej, sterowniki, transmitancja danych, przetworniki pomiarowe, urządzenia wykonawcze. Elementy programowania sterowników mikroprocesorowych. Suma godzin 8 ĆW ĆW ĆW3 ĆW4 Forma zajęć ćwiczenia Treści programowe Zastosowanie rachunku operatorowego do zapisu sygnałów, odpowiedzi układu, analizy właściwości procesów Zastosowanie metody schematów blokowych do modelowania złożonych procesów, przekształcenie schematów, obliczenie wybranych sygnałów Zastosowanie metody modelu do budowy algorytmów sterowania układami o zadanych właściwościach Zastosowanie metody linii pierwiastkowych (m.evensa) do kształtowania właściwości Liczba godzin
ĆW5 ĆW6 ĆW7 ĆW8 ĆW9 L L L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 procesów Wyznaczenie wskaźników jakości oraz korygowanie parametrów algorytmu sterowania Identyfikacja właściwości statycznych procesów wielowymiarowych Analiza częstotliwościowa sygnałów, sporządzanie charakterystyk częstotliwościowych, aproksymacja modeli matematycznych układu Badanie stabilności układów, korygowanie nastaw algorytmu sterowania Budowa histogramów sterowania układami przełączającymi, zapis algorytmu sterowania Suma godzin: 9 Forma zajęć laboratoria Treści programowe Liczba godzin Sporządzanie charakterystyk statycznych podstawowych narzędzi układu sterowania Analiza wpływu zakłóceń na urządzenia wykonawcze oraz ich korekcja przez stosowanie pomocniczych obwodów regulacji Regulacja dwu i trójpołożeniowa programowanie sterownika mikroprocesorowego Projektowanie, symulacja oraz realizacja techniczna prostego układu regulacji z jednym sprzężeniem zwrotnym przełączających sterowanie modelem wtryskarki przełączających sterowanie falownikiem przełączających sterowanie silnikiem krokowym przełączających sterowanie manipulatorem binarnym przełączających sterowanie modułem silnika spalinowego Suma godzin 9 Narzędzia dydaktyczne Wykład z prezentacją multimedialną Ćwiczenia audytoryjne rozwiązywanie zadań 3 Ćwiczenia laboratoryjne wykonywanie dioświadczeń F F Pytania kontrolne Zadania kontrolne Sposoby oceny Ocena formująca
P P Ocena podsumowująca Na podstawie ocen cząstkowych z F i F określana jest ocena podsumowująca zgodnie z następującymi kryteriami prawidłowych wyników i odpowiedzi: ocena 5.0 87%-00% 4.5 75%-87% 4.0 6%-75% 3.5 50%-6% 3.0 40%-50%.0 0%-40% Ocena z egzaminu pisemnego Forma aktywności Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane w formie zajęć dydaktycznych łączna liczba godzin w semestrze Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane w formie np. konsultacji w odniesieniu łączna liczba godzin w semestrze Przygotowanie się do laboratorium łączna liczba godzin w semestrze Przygotowanie się do zajęć łączna liczba godzin w semestrze Obciążenie pracą studenta Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności Suma 5 Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu 5 Literatura podstawowa i uzupełniająca Literatura podstawowa Kaczorek T.: Podstawy teorii sterowania. WNT, Warszawa 006 Kaczorek T.: Teoria układów regulacji automatycznej. WNT, Warszawa 974 Literatura uzupełniająca 3 Kasprzyk J.: przemysłowych, WNT, Warszawa 007 4 Siwiński J.: Układy przełączające w automatyce, WNT, Warszawa 980 5 Węgrzyn S.: Podstawy automatyki. PWN, Warszawa 980 Jędrzykiewicz Z.: Teoria sterowania układów jednowymiarowych. AGH Uczelniane Wydawnictwa 6 Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 00. Driankov D., Hellendoorn H., Reinfrank M.: Wprowadzenie do sterowania rozmytego. WNT, 7 Warszawa 996. 8 Yager R., Filev D.: Podstawy modelowania i sterowania rozmytego. WNT, Warszawa 995. 36 4 43 4 Efekt kształcenia EK Odniesienie danego efektu kształcenia do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) MBMA_W5+ Macierz efektów kształcenia Cele przedmiotu C, C C3 EK MBMA_W5+ C EK 3 MBMA_W5+ C EK4 MBMA_W5+ MBMA_U07+ C3 Treści programowe W, W, W3, W4, C, C W5, W7, W8, W9, C3 W0, C3, C4, C5 W4, W5, L, L3, C9 Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny, F, P, P, F, P, P, F, P, P,,3 F, F, P, P
EK5 MBMA_W5+ W3, W9, C6, C MBMA_U07+ C7, F, P, P EK6 W3, W6, W9, MBMA_W5+ C W0, L4, C7, MBMA_U07+ C8,,3 F, F, P, P EK9 MBMA_K06+ C W, W, C6, F, P, P EK EK EK 3 EK4 EK5 Formy oceny szczegóły Na ocenę (ndst) Na ocenę 3 (dst) Na ocenę 4 (db) Na ocenę 5 (bdb) podać klasyfikacji opisać obiektów sterowania Student zna matematycznie lub wymienić klasyfikację procesy identyfikacji i rodzajów regulatorów obiektów syntezy układu opisać ciągłych i podać ich sterowania, zna sterowania (ciągłych matematycznie podstawowych rodzaje regulatorów i dyskretnych), potrafi procesy identyfikacji właściwości. Student ciągłych i podaje ich podać przykłady i syntezy układu nie zna podstawowych procesów oraz sterowania (ciągłych podstawowych właściwości. Student zaprojektować testy i dyskretnych) wymuszeń (nie potrafi zna podstawowe weryfikujące podać równań wymuszenia. uzyskane efekty opisujących sterowania. wymuszenia) Student nie zna metod korekcji i optymalizacji układów opisać praktycznych metod strojenia przemysłowych układów sterowania Student nie zna metod projektowania układów przełączających Student nie zna podstawowych pojęć, nie potrafi podać równań opisujących podstawowe sygnały Student zna metody korekcji i optymalizacji układów potrafi podać schematy postępowania. opisać praktyczne metody strojenia przemysłowych układów sterowania zaprojektować układ kombinacyjny i prosty układ sekwencyjny (przerzutnik) Zna rodzaje i potrafi opisać sygnały stosowane w identyfikacji, potrafi opisać proces wyznaczania charakterystyk dynamicznych. rozwiązać zadania z zakresu korekcji i optymalizacji układów sterowania. opisać i uzasadnić matematycznie metody strojenia przemysłowych systemów sterowania zaprojektować układ sekwencyjny lub ciągły układ regulacji. dynamiczne obiektu (matematycznie i praktycznie) Posiada wiedzę na temat metod analizy właściwości, korekcji i optymalizacji układów sterowania. Zna praktyczne metody strojenia układów sterowania, w szczególności metody stojenia układów sterowania stosowane w praktyce przemysłowej. zaprojektować prosty układ sterowania typu: przełączającego lub regulacji. dynamiczne obiektu (matematycznie i praktycznie). Potrafi dokonać interpretacji wyników.
EK6 EK7 Formy oceny szczegóły Na ocenę (ndst) Na ocenę 3 (dst) Na ocenę 4 (db) Na ocenę 5 (bdb) prawidłowo prawidłowo prawidłowo częstotliwościowe i uproszczone częstotliwościowe i częstotliwościowej dokonać interpretacji dokonać układu wyników i na tej częstotliwościowe interpretacji podstawie dokonać wyników korekty układu. prawidłowo sformułować problemu z zakresu sterowania sformułować problem z zakresu sterowania i w sposób klarowny przedstawić go słuchaczom sformułować problem z zakresu sterowania, w sposób klarowny przedstawić go słuchaczom oraz obronić swoje racje w czasie dyskusji sformułować problem z zakresu sterowania, w sposób klarowny przedstawić go słuchaczom i podjąć dyskusję ze specjalistami (np. z automatykiem lub informatykiem). Autor programu: Adres e-mail: Jednostka organizacyjna: Osoba, osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Stanisław Płaska wm.ka@pollub.pl Katedra Automatyzacji prof. dr hab. inż. S. Płaska, dr P. Stączek, dr M. Bogucki, dr inż. R.Cechowicz, dr inż. P Wolszczak, dr inż. K. Przystupa