Projektowanie układów mechatronicznych

"Z A T W I E R D Z A M”
………………………………………………
Prof. dr hab. inż. Radosław TRĘBIŃSKI
Dziekan Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Projektowanie układów mechatronicznych
Wersja anglojęzyczna:
Design Mechatronic Systems
WMLAMCSI- Pum, WMLAMCNI- Pum
Kod przedmiotu:
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Mechatroniki i Lotnictwa
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów:
Mechatronika
Specjalność:
mechatronika stosowana
Poziom studiów:
studia pierwszego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne i niestacjonarne
Język prowadzenia:
polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego:
2012/2013
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoby prowadzące zajęcia (koordynatorzy):
PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział
dr inż. Krzysztof MOTYL
Mechatroniki i Lotnictwa, Katedra Mechatroniki
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
a. Studia stacjonarne
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
VII
60x
28
22+
10z
4
razem
60
28
22
10
4
laboratoria
projekt
seminarium
b. Studia niestacjonarne
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
VII
36x
14
16+
6z
4
razem
36
14
16
6
4
laboratoria
projekt
seminarium
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI
1. Grafika inżynierska. Wymagania wstępne: posiada podstawowe wiadomości o wymiarowaniu
części maszyn.
2. Mechanika I. Wymagania wstępne: znajomość zasad kinematyki i dynamiki układów dynamicznych.
3. Wprowadzenie do mechatroniki. Wymagania wstępne: znajomość budowy urządzeń mechatronicznych z uwzględnieniem systemu pomiarowego, wykonawczego i sterującego.
4. Podstawy CAx. Wymagania wstępne: znajomość narzędzi wspomagających komputerowe projektowanie maszyn zmechatronizowanych.
5. Sterowanie w systemach mechatronicznych. Wymagania wstępne: znajomość opisu układów
dynamicznych za pomocą równań różniczkowych, transmitancji operatorowej i w przestrzeni stanów.
6. Programowanie systemów mechatronicznych. Wymagania wstępne: znajomość metod numerycznych do rozwiązywania równań różniczkowych.
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Symbol
odniesienie do efektów kształcenia dla
kierunku
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot,
W1
Ma podstawową wiedzę dotyczącą współczesnego projektowania urządzeń
mechatronicznych. Potrafi zastosować narzędzia do wspomaganie komputerowe realizacji projektu i jego zarzadzania.
K_W13
W2
Zna metody budowania modeli symulacyjnych układów dynamicznych z
wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania.
K_W13
W3
Ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej. Zna ergonomiczne zasady projektowania wyrobów i stanowisk pracy.
K_W14
U1
Potrafi wyprowadzić model matematyczny opisujący proces dynamiczny za
pomocą równań różniczkowych, transmitancji i w przestrzeni stanu.
K_U07
U2
Potrafi wykorzystać pakiet Matlab i Mathcad do analizy układu dynamicznego przy wykorzystaniu symulacji komputerowej.
K_U20
U3
Potrafi opracować harmonogram projektu urządzenia technicznego z
uwzględnieniem kryteriów użytkowych i ekonomicznych wykorzystując
narzędzie do komputerowego wspomagania zarządzania projektem.
K_U21
U4
Potrafi dostrzegać aspekty systemowe i pozatechniczne przy formułowaniu
i rozwiązywaniu zadań inżynierskich.
K_U25
5. METODY DYDAKTYCZNE
7. Wykłady ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu dostarczenia wiedzy
określonej efektami W1, W2, W3.
8. Ćwiczenia audytoryjne polegające na grupowym rozwiązywaniu zadań w celu usystematyzowania
wiedzy określonej efektami W1, W2, W3.
9. Ćwiczenia audytoryjne polegające na wykonywaniu przez grupę studentów zadań projektowych w
celu opanowania umiejętności U1, U2, U3 i U4.
6. TREŚCI PROGRAMOWE
liczba godzin
L.p.
temat/tematyka zajęć
wykł.
1.
Metodologia projektowania technicznego.
2
2.
Metody projektowania. Metody tradycyjne a projektowanie
współczesne.
2
3.
Projektowanie optymalne. Optymalizacja konstrukcji a osz-
2*
2
ćwicz.
2
lab.
proj.
semin.
czędne projektowanie.
4.
Ocena rozwiązań projektowych. Własności techniczne,
ekonomiczne, użytkowe i psychologiczno-estetyczne.
2*
5.
Wybrane zagadnienia bezpieczeństwa maszyn. Opis zagrożeń stwarzanych przez maszyny, wybór środków bezpieczeństwa.
2*
6.
Modele stosowane w projektowaniu. Modele fizyczne. Modele graficzne.
2*
2*
7.
Modele matematyczne. Metodyka modelowania matematycznego układów dynamicznych.
2
4
2
8.
Symulacja komputerowa układów dynamicznych. Symulacja deterministyczna.
2
2
2
9.
Projektowanie systemów dynamicznych w Matlabie i
Mathcadzie. Zawansowane metody obliczeniowe.
2
4
4
10.
Wizualizacja i animacja komputerowa układów dynamicznych. Pakiet do wizualizacji i animacji 3ds max.
2
*
2*
11.
Ergonomia w działalności inżynierskiej i projektowej. Ergonomiczna ocena projektów i prototypów.
2*
2*
12.
Zasady projektowania zhumanizowanych form organizacji
pracy. Nowe nurty w badaniach i inżynierii ergonomicznej.
2*
13.
Podstawy teoretyczne zarządzania projektem technicznym.
2
2
14.
Komputerowe wspomaganie zarządzania projektem technicznym. Programy komputerowe – GantProject, Microsoft
Project.
2
2
Razem – studia stacjonarne
28
22
-
10
-
Razem – studia niestacjonarne
14
16
-
6
-
2
TEMATY ĆWICZEŃ RACHUNKOWYCH
Mechatroniczne podejście do projektowania wyrobów.
Wykonanie modelu graficznego wybranego urządzenia me2.
chatronicznego – pakiet graficzny Visio
3. Metody opisu układów dynamicznych.
Modelowanie matematyczne wybranego systemu dynamicz4.
nego w oparciu o równania Lagrange’a II rodzaju.
Metodyka rozwiązywania równań różniczkowych zwyczaj5.
nych n-tego rzędu w programie Mathcad.
Metodyka rozwiązywania równań różniczkowych zwyczaj6.
nych n-tego rzędu w pakiecie Matlab.
Symulacja komputerowa wybranego układu dynamicznego
7.
w programie Matlab.
Opracowanie animacji układu mechatronicznego w 3 ds
8.
max.
Metody ergonomicznej oceny projektów i prototypów urzą9.
dzeń technicznych – ergonomiczna lista kontrolna
GantProject – zapoznanie się z możliwościami programu do
10.
komputerowego wspomagania zarządzania projektem
GantProject - opracowanie harmonogramu projektu urzą11.
dzenia mechatronicznego
1.
2
2*
2
2
2
2
2
2*
2*
2
2
Razem- studia stacjonarne
.....
22
.....
.....
......
Razem – studia niestacjonarne
.....
16
.....
.....
......
TEMATY ĆWICZEŃ PROJEKTOWYCH
3
*
1.
Opracowanie własnego harmonogramu projektu wybranego
urządzenia mechatronicznego w programie GantProject.
2
2.
Opracowanie symulacji komputerowej wybranego układu
dynamicznego w pakiecie Matlab.
4
3.
Opracowanie symulacji komputerowej wybranego układu
dynamicznego w pakiecie Mathcad.
4
*
Razem- studia stacjonarne
.....
.....
.....
10
Razem – studia niestacjonarne
.....
.....
.....
6
zagadnienia realizowane indywidualnie przez studenta studiów niestacjonarnych
7. LITERATURA
podstawowa:
 Cz. Szymczak, „Elementy teorii projektowania”, 1998.
 W. Tarnowski, „Modelowanie matematyczne i symulacja komputerowa”, 2003.
 E. Górska, E. Tytyk, „Ergonomia w projektowaniu stanowiska pracy”, 1998.
 L. Hempel, „Człowieki maszyna. Model techniczny współdziałania”, 1984.
uzupełniająca:
 D. Schmid, „Mechatronika”, 2001.
 J. Dietrych, „System i konstrukcja”, 1985.
 K. Jakubowski, „Mathcad 2000 Professional”, 2000.
 A. Zalewski, „Matlab - obliczenia numeryczne i ich zastosowania”, 1999.
 J. Miklasiewicz, „3ds max 5. Ćwiczenia praktyczne”, 2003.
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Przedmiot zaliczany jest na podstawie średniej z pozytywnych ocen ze wszystkich efektów kształcenia.
 efekt W1, W2, W3 jest sprawdzany na egzaminie i na ćwiczeniach audytoryjnych,
 efekty U1÷U4 są sprawdzane w trakcie egzaminu oraz w czasie ćwiczeń audytoryjnych.
Efekt U1 sprawdzany jest w trakcie odpowiedzi, wykonywania zadań i przygotowywania sprawozdań
na ćwiczeniach i podczas realizacji projektu
Ocena
5,0
(bdb)
4,0
(db)
3,0
(dst)
Opis umiejętności
Potrafi bezbłędnie wyprowadzić model matematyczny opisujący wybrany proces dynamiczny wykorzystując równania Lagrange’a II rodzaju. Potrafi bezbłędnie opisać układ dynamiczny za pomocą
transmitancji i w przestrzeni stanu.
Potrafi wyprowadzić poprawny model matematyczny opisujący wybrany proces dynamiczny wykorzystując równania Lagrange’a II rodzaju. Potrafi opisać układ dynamiczny za pomocą transmitancji i
w przestrzeni stanu. Dopuszczalne drobne błędy.
Potrafi wyprowadzić model matematyczny opisujący wybrany proces dynamiczny wykorzystując
równania Lagrange’a II rodzaju. Potrafi opisać układ dynamiczny za pomocą transmitancji i w przesytrzeni stanu. Dopuszczalne błędy.
Efekt U2 sprawdzany jest w trakcie odpowiedzi, wykonywania zadań i przygotowywania sprawozdań
na ćwiczeniach i podczas realizacji projektu
Ocena
5,0
(bdb)
4,0
(db)
3,0
(dst)
Opis umiejętności
Potrafi wykorzystać pakiet Matlab i Mathcad do analizy układu dynamicznego przy wykorzystaniu
symulacji komputerowej. Umie wyciągnąć poprawne wnioski z analizy.
Potrafi wykorzystać pakiet Matlab i Mathcad do analizy układu dynamicznego przy wykorzystaniu
symulacji komputerowej. Umie wyciągnąć poprawne wnioski z analizy. Dopuszczalne drobne błędy.
Potrafi wykorzystać pakiet Matlab lub Mathcad do analizy układu dynamicznego przy wykorzystaniu
symulacji komputerowej. Umie wyciągnąć wnioski z analizy. Dopuszczalne drobne błędy.
4
Efekt U3 sprawdzany jest w trakcie odpowiedzi, wykonywania zadań i przygotowywania sprawozdań
na ćwiczeniach i podczas realizacji projektu
Ocena
5,0
(bdb)
4,0
(db)
3,0
(dst)
Opis umiejętności
Potrafi opracować poprawny harmonogram projektu urządzenia technicznego z uwzględnieniem
kryteriów użytkowych i ekonomicznych, przydzielić zasoby ludzkie do wykonania projektu, wykonać i
zinterpretować wykres Ganta, wykorzystując narzędzie do komputerowego wspomagania zarządzania projektem GantProject.
Potrafi opracować poprawny harmonogram projektu urządzenia technicznego z uwzględnieniem
kryteriów użytkowych i ekonomicznych, przydzielić zasoby ludzkie do wykonania projektu, wykonać i
zinterpretować wykres Ganta, wykorzystując narzędzie do komputerowego wspomagania zarządzania projektem GantProject. Dopuszczalne drobne błędy.
Potrafi opracować harmonogram projektu urządzenia technicznego, przydzielić zasoby ludzkie do
wykonania projektu, wykonać i zinterpretować wykres Ganta, wykorzystując narzędzie do komputerowego wspomagania zarządzania projektem GantProject.
Efekt U4 sprawdzany jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń audytoryjnych. Ocena za
osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektów W1, W2, W3.
Kierownik
Katedry Mechatroniki
Autor sylabusa
................................
................................
ppłk dr inż. Krzysztof MOTYL
Prof. dr hab. inż. Bogdan ZYGMUNT
5