"Z A T W I E R D Z A M".. Prof. dr hab. inż. Radosław TRĘBIŃSKI Dziekan Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa Warszawa, dnia... NAZWA PRZEDMIOTU: Wersja anglojęzyczna: Kod przedmiotu: S Y L A B U S P R Z E D M I O T U Cyfrowe układy regulacji Digital control systems WMLAACSI-Cur, WMLAACNI-Cur Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Mechatroniki i Lotnictwa Kierunek studiów: mechatronika Specjalność: automatyka i sterowanie Poziom studiów: studia pierwszego stopnia Forma studiów: studia stacjonarne i niestacjonarne Język prowadzenia: polski Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 01/013 1. REALIZACJA PRZEDMIOTU Osoby prowadzące zajęcia (koordynatorzy): dr inż. Marek Jaworowicz, dr inż. Stanisław Lipski PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Katedra Mechatroniki. ROZLICZENIE GODZINOWE a)studia stacjonarne semestr forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie) punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria projekt seminarium VII 60/x 6 18/+ 16/+ 4 razem 60 6 18 16 4 b)studia niestacjonarne semestr forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie) punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria projekt seminarium VII 36/x 1 8/+ 16/+ 4 razem 36 1 8 16 4 3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI Teoria sterowania...... Wymagania wstępne: Zrealizowane elementy analizy modeli układów dyskretnych Sterowanie w systemach mechatronicznych.. Wymagania wstępne: Zrealizowane elementy projektowania i analizy systemów mechatronicznych
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA Symbol W1 W W3 U1 U U3 K1 K Efekty kształcenia Student, który zaliczył przedmiot, ma uporządkowaną wiedzę z automatyki wraz z elementami robotyki i teorii sterowania w odniesieniu do cyfrowych układów regulacji w systemach mechatronicznych i układach automatyki ma podstawową wiedzę dotyczącą zapisu konstrukcji, modeli strukturalnych układów i urządzeń mechatronicznych jako układów regulacji oraz symulacji ich działania z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej, zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy z urządzeniami mechatronicznymi potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod analizy zakładanych funkcji celów oraz wyboru struktury układu regulacji i regulatora umie analizować i projektować proste układy automatyki oraz cyfrowego przetwarzania sygnałów, potrafi opracować algorytm, posłużyć się językami programowania wysokiego i niskiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji regulatorów, sterowników i dyskretnych układów regulacji potrafi zaprojektować i uruchomić aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania potrafi określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku K_W06 K_W11 K_W1 K_U01 K_U11, K_U1 K_U0, K_U1 K_K03 K_K04 5. METODY DYDAKTYCZNE Wykłady ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W, W3, W4, K1 i K Ćwiczenia audytoryjne polegające na grupowym rozwiązywaniu zadań w celu usystematyzowania wiedzy określonej efektami W1, W, W3 Ćwiczenia rachunkowe obejmują rozwiązywanie zadań związanych z poprawną metodyką opracowywania algorytmów i ich implementacji w układów regulacji cyfrowej, rozumianych jako umiejętności U1 Ćwiczenie laboratoryjne ukierunkowano na uruchomienie, strojenie i ocenę jakościową regulatorów w układach sterowania i automatyki przemysłowej w kontekście umiejętności U i U3
6. TREŚCI PROGRAMOWE lp temat/tematyka zajęć 1. Charakterystyka sterowania cyfrowego (SC). Modele scentralizowany i rozproszony SC. Systemy specjalizowane i otwarte. Struktury systemów SC. przykłady. Zintegrowane środowiska projektowania cyfrowych SC.. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału w torze sterowania. Metody dyskretyzacji oparte o przekształcenie Z i aproksymacja. Dobór i optymalizacja okresu próbkowania. 3. Cyfrowa realizacja algorytmów sterowania. Podstawowy model regulatora LTI_D od stanu. Regulator LQ/LQG. Dobór parametrów i implementacja programowo-sprzętowa. Wymagania jakościowe i funkcjonalne dla regulatorów cyfrowych. 4. Projektowanie i strojenie regulatora dyskretnego metodą Kesslera. Optimum modułu i optimum symetryczne. Struktury realizowalne regulatora z ograniczeniami sygnału sterowania w układach napędowych. 5. Cyfrowy regulator uogólniony SISO. Regulacja cyfrowa w układach z opóźnieniem. Predyktor Smitha. liczba godzin wykł. ćwicz. lab. proj. semin. * * * * * * * * 6. Układy z regulacją deadbeat, regulacja kaskadowa, sterowanie wyprzedzające, regulatory rozmyte. 7. Problemy sterowania rozproszonego: struktury i modele matematyczne rozproszonych układów sterowania, podstawowe właściwości i parametry sieci komputerowych. * 4* * Razem- studia stacjonarne 6 18 16 Razem studia niestacjonarne 1 8 16 TEMATY ĆWICZEŃ RACHUNKOWYCH I PROGRA- MOWANIA 1. Wyznaczenie postaci obliczeniowych modeli regulatorów LTI_D i układu zamkniętego w oparciu o metody dyskretyzacji. Dobór okresu próbkowania dla układu regulacji.. Obliczanie regulatora dyskretnego od stanu LQ metodą lokowania biegunów SISO Design Tool/ Matlab. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab. * 3. Wyznaczenie metodą analityczną algorytmu regulatora Kesslera w układzie prędkościowym napędu DC. Analiza pliku obliczeniowego w Matlab. * 4. Synteza regulatora deadbeat bez i z ograniczeniami amplitudy Synteza regulatora rozmytego. * 5. Obliczanie regulatora uogólnionego SISO. * * Razem- studia stacjonarne 18 Razem studia niestacjonarne 8 TEMATY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Badanie modelu regulacji od stanu LQ napędu pozycyjnego DC. Implementacja regulatora w C++.
lp temat/tematyka zajęć Badanie jakości regulacji temperatury komory termicznej. Implementacja regulatora w C++. Badanie modelu regulacji nadążnej deadbeat od wyjścia układu. Implementacja regulatora w C++. Badanie sterowania napędem AC platformy stabilizowanej Opracowanie metodyki identyfikacji modelu platformy. liczba godzin wykł. ćwicz. lab. proj. semin. Razem- studia stacjonarne 16 Razem studia niestacjonarne 16 * - zagadnienia realizowane indywidualnie przez studenta studiów niestacjonarnych 7. LITERATURA podstawowa: J. Brzózka: Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, WNT. J. Brzózka: Regulatory cyfrowe w automatyce, Micom. W. Grega : Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, Akademia Górniczo- Hutnicza, Kraków004r. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT. M. Jaworowicz: materiały własne. uzupełniająca: P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC. 8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania ćwiczeń laboratoryjnych oraz z wykonania i zaliczenia sprawozdań Ocena końcowa z egzaminu jest średnią ważoną z ocen pisemnego testu egzaminacyjnego i zaliczenia zadań grupowych Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen za wszystkie wykonane i zaliczone ćwiczenia. Efekty W1, W, W3, sprawdzane są na dwóch kolokwiach i egzaminie pisemnym w postaci testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi oraz podczas rozwiązywania zadań grupowych Przedmiot zaliczany jest na podstawie średniej z pozytywnych ocen za wszystkie efekty kształcenia. Efekt W1 sprawdzany jest podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczenia laboratoryjnymi i podczas kolokwium Efekt W sprawdzany jest głównie podczas ćwiczeń rachunkowych oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych Efekt W3 sprawdzany jest głównie podczas kolokwium i egzaminu Efekt U1 sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych
Efekt U sprawdzany jest praktycznie podczas ćwiczeń laboratoryjnych Efekt U3 sprawdzany jest na podstawie zaliczenia zadań grupowych Efekt K1 sprawdzany jest na podstawie oceny postępów i zaliczenia zadań grupowych Efekt K sprawdzany jest na podstawie oceny postępów i zaliczenia zadań grupowych Efekt U1 sprawdzany jest na ćwiczeniach oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych Ocena Opis umiejętności 5,0 (bdb).potrafi wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod analizy i zakładanych funkcji celów oraz wyboru struktury układu regulacji 4,5 (db+) 4,0 (db) 3,5 (dst+) 3,0 (dst) i regulatora.potrafi wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych oraz wyboru struktury układu regulacji i regulatora.potrafi wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru struktury układu regulacji i regulatora.potrafi wyciągać wnioski oraz formułować założenia dotyczące wyboru struktury układu regulacji i regulatora.potrafi wyciągać wnioski oraz formułować założenia doty-czące wyboru struktury układu regulacji Efekt U sprawdzany jest praktycznie podczas ćwiczeń laboratoryjnych Ocena Opis umiejętności 5,0 1.umie analizować i projektować proste układy automatyki i cyfrowego przetwarzania sygnałów, (bdb).potrafi opracować algorytm, 3.potrafi posłużyć się językami programowania wysokiego i niskiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji do symulacji działania i analizy regulatorów, 4,5 (db+) 4,0 (db) 3,5 (dst+) 3,0 (dst) sterowników i dyskretnych układów regulacji 1.umie analizować i projektować proste układy automatyki i cyfrowego przetwarzania sygnałów,.potrafi opracować algorytm, 3.potrafi posłużyć się językami programowania wysokiego i niskiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji do symulacji działania i analizy regulatorów i dyskretnych układów regulacji 1.umie analizować i projektować proste układy automatyki i cyfrowego przetwarzania sygnałów. potrafi opracować algorytm, 3..potrafi posłużyć się językami programowania wysokiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji do symulacji działania i analizy regulatorów i dyskretnych układów regulacji 1.umie analizować i projektować proste układy automatyki i cyfrowego przetwarzania sygnałów.potrafi opracować algorytm, 3.potrafi posłużyć się językami programowania wysokiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania programów komputerowych do symulacji działania i analizy regulatorów 1.umie analizować i projektować proste układy automatyki i cyfrowego przetwarzania sygnałów. potrafi opracować algorytm, 3.potrafi posłużyć się językami programowania wysokiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania aplikacji do symulacji działania regulatorów Efekt U3 sprawdzany jest na podstawie zaliczenia zadań grupowych Ocena Opis umiejętności 5,0 1.potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami i narzędziami komputerowego wspomagania uruchamiania i testowania urządzeń sterujących, (bdb).potrafi zaprojektować aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, 4,5 (db+) 4,0 (db) użytkowych i ekonomicznych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi 1.potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami i narzędziami komputerowego wspomagania uruchamiania i testowania urządzeń sterujących,.potrafi zaprojektować aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi 1.potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami i narzędziami komputerowego wspomagania uruchamiania i testowania urządzeń sterujących,
3,5 (dst+) 3,0 (dst).potrafi zaprojektować aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi 1.Potrafi zaprojektować aplikację regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi 1.Potrafi zaprojektować aplikację regulatora z uwzględnieniem kryteriów jakościowych oraz norm, używając właściwych metod, technik i narzędzi Efekt K1 i K sprawdzany jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektów W1, W i W3. Autor sylabusa... dr inż. Marek Jaworowicz Kierownik Katedry Mechatroniki... Prof. dr hab. inż. Bogdan ZYGMUNT