Automatyka i teoria sterowania 20/00/10/00

Automatyka i teoria sterowania 20/00/10/00
Wstęp do tematu.
Automatyka jest dziedziną nauki (nauki techniczne) zajmującą się analizą i modelowaniem matematycznym
obiektów i układów różnej natury (np. cieplnych, chemicznych, elektrycznych, mechanicznych,
hydraulicznych, pneumatycznych). Stworzony model pozwala na zastosowanie teorii sterowania do
stworzenia układu (zwanego regulatorem, sterownikiem, kontrolerem) sterującego danym obiektem, procesem
lub innym układem tak, by ten zachowywał się w pożądany sposób.
Encyklopedia definiuje automatykę również jako dziedzinę wiedzy, która zajmuje się możliwościami
wyeliminowania lub ograniczenia udziału człowieka w czynnościach związanych ze sterowaniem
różnorodnymi procesami, głównie technologicznymi i przemysłowymi. Współcześnie rolę człowieka
przejmuje system komputerowy, którego oprogramowanie jest ściśle związane z zastosowaniem teorii
sterowania i układów regulacji automatycznej.
Na przestrzeni wielu lat w postępującym procesie automatyzacji w różnych dziedzinach techniki pojawiały się
praktyczne rozwiązania układów regulujących samoczynnie (np. obroty maszyn czy ciśnienia w zbiornikach).
Analizę zachowań tych układów traktowano jako część odpowiedniej dziedziny techniki (np. teorii maszyn
czy pneumatyki), co sprawiało, że wiedza na temat regulacji była porozrzucana pośród różnych działów nauki.
Automatyka organizuje cały ten dorobek, uogólniając go przy tym i upraszczając.
.
Cel wykładu.
Celem przedmiotu jest przygotowanie absolwenta informatyki do pracy badawczej, zawodowej, magisterskiej
oraz prac badawczych w zakresie automatyki wraz teorią sterowania. W oparciu o zdobytą wiedzę praktyczną
w zakresie podstawowym na przedmiotach z elektroniki, miernictwa i techniki cyfrowej i mikroprocesorowej
student pogłębia ją o problematykę teoretyczną dotyczącą sterownia w układach automatycznej regulacji. W
praktyce projektowanie tych układów przeprowadzane jest w wieloosobowych zespołach specjalistów, których
wiedza powinna być poszerzona i w pewnym zakresie pokrywać się. Częstym przykładem jest zespół złożony
z informatyka, automatyka i np specjalisty z zakresu automatyzowanego procesu technologicznego.
Poznanie tej teorii znajdzie praktyczne zastosowanie w projektowaniu tych układów z wykorzystaniem
komputerowych metod obliczeniowych. Szczególnie istotne jest zastosowanie dla układów
wielowymiarowych, stochastycznych i nieliniowych oraz obiektów o parametrach rozłożonych i
charakteryzujących się opóźnieniem czasowo-transportowym. Występująca dla tych układów złożoność
problematyki wymaga zastosowania nowoczesnych metod z wykorzystaniem linearyzacji, odsprzęgania i
numerycznych metod obliczeniowych oraz symulacji komputerowej.
Efektem praktycznym wykładu może być ciekawa praca magisterska dotycząca utworzenia aplikacji
obejmującej projektowanie, analizę i syntezę przykładowych układów lub też system monitoringu i sterowania
dla modeli symulacyjnych wybranych procesów technologicznych.
Proponowany zakres tematyczny
Podział układów automatyki. Sprzężenie zwrotne. Opis analityczny członów i układów - modele
matematyczne. Przekształcenie Laplace'a. Charakterystyki członów automatycznej regulacji. Transmitancje
operatorowa i widmowa. Działania na schematach blokowych układów automatycznej regulacji. Obiekty
sterowania. Regulatory. Układy automatycznej regulacji. Ocena jakości regulacji. Stabilność układów
automatyki. Opis układów dynamicznych o parametrach rozłożonych i układy z opóźnieniem czasowym.
Wielowymiarowe układy regulacji. Układy nieliniowe. Liniowe układy stochastyczne. Sterowanie optymalne