Automatyka i robotyka studia I stopnia

Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
1
LISTA PYTAŃ I ZAGADNIEŃ NA EGZAMIN DYPLOMOWY
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
Mechanika techniczna
1. Więzy i ich reakcje;
2. Równania równowagi dla płaskiego i przestrzennego dowolnego układu sił;
3. Podać zależności skalarne i wektorowe między prędkościami i przyśpieszeniami liniowymi i
kątowymi w ruchu obrotowym ciała sztywnego;
4. Podać wzory na prędkość i przyśpieszenie w ruchu płaskim ciała sztywnego;
5. Zasada równoważności energii kinetycznej i pracy;
6. Definicje masowego momentu bezwładności i dewiacji względem osi, płaszczyzn, punktu;
Twierdzenie Steinera;
7. Wykresy sił wewnętrznych dla układów prętowych;
8. Projektowanie prętów przy rozciąganiu (ściskaniu) i przy skręcaniu;
9. Zginanie – projektowanie przekrojów i obliczanie ugięć;
10. Hipotezy wytrzymałościowe – zginanie ze skręcaniem;
Elektrotechnika i elektronika
1. Podać podział materiałów – stosowanych w elektrotechnice i elektronice – ze względu na
przewodnictwo prądu elektrycznego; Scharakteryzować wymienione grupy materiałów;
2. Co to jest źródło energii elektrycznej? Podać przykłady powszechnie stosowanych źródeł
energii elektrycznej;
3. Podać różnice pomiędzy elektrycznym prądem stałym, prądem zmiennym i prądem
przemiennym; Co to jest wartość skuteczna prądu zmiennego?
4. Co to jest moc czynna i energia czynna prądu przemiennego (sinusoidalnie)? Od czego
zależy moc czynna przekazywana do odbiornika energii elektrycznej?
5. Co to jest transformator? Omówić budowę, zasadę działania i zastosowania transformatora
jednofazowego;
6. Co to jest silnik elektryczny? Wymienić znane odmiany silników elektrycznych; Omówić
zastosowanie silników elektrycznych w automatyce i robotyce;
7. Wymienić elementy półprzewodnikowe stosowane w elektronice; Omówić właściwości
diody, tyrystora, tranzystora;
8. Wymienić cechy układów elektronicznych analogowych i cyfrowych (dyskretnych); Podać
przykłady układów analogowych i cyfrowych;
9. Wymienić typowe układy elektroniczne stosowane w automatyce i robotyce; Podać ich
przeznaczenie;
10. Wymienić energoelektroniczne przekształtniki energii elektrycznej; Omówić jeden z nich;
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
2
Bazy danych
1.
2.
3.
4.
5.
Pojęcie relacyjnej bazy danych;
System zarządzania bazami danych; Przykłady;
Charakterystyka języka SQL;
Tworzenie tabel oraz relacji w systemie MS Access;
MS Access: kwerenda wybierająca w interfejsie graficznym oraz w widoku SQL;
Teoria sygnałów
1. Pojęcie sygnału i modelu matematycznego;
2. Klasyfikacja sygnałów;
3. Warunki istnienia transformaty Fouriera;
4. Rodzaje okien czasowych, kryteria doboru;
5. Momenty zmiennej losowej;
6. Twierdzenie Kotielnikowa-Shannona (opis słowny i wzór);
7. Błędy wynikające z niewłaściwego próbkowania sygnałów;
8. Podstawowe parametry charakteryzujące sygnał w dziedzinie czasu i częstotliwości;
9. Pojęcie metryki, normy i iloczynu skalarnego, energii sygnału i mocy sygnału;
10. Pojęcie sygnału wąskopasmowego (przykłady sygnałów);
Mechanika układów wieloczłonowych
1.
2.
3.
4.
5.
Pojęcie pary kinematycznej - klasyfikacje par kinematycznych;
Obliczanie ruchliwości łańcuchów kinematycznych;
Płaski czworobok przegubowy, przekształcenia płaskiego czworoboku przegubowego;
Analiza kinematyczna metodą planów prędkości i przyspieszeń;
Wyprowadzanie równań ruchu układów mechanicznych dyskretnych z wykorzystaniem
równań Lagrange,a II rodzaju;
Systemy dynamiczne
1.
2.
3.
4.
5.
Reprezentacje sygnałów ciągłych i dyskretnych;
Podstawy transmisji sygnałów;
Formy opisu liniowych układów dynamicznych;
Równania ruchu układów fizycznych;
Odpowiedzi dynamiczne układów;
Programowanie obiektowe
1.
2.
3.
4.
5.
Na czym polega różnica pomiędzy programowaniem obiektowym a proceduralnym?
Przedstawić ogólną definicję klasy i omówić jej kwalifikatory dostępu;
Konstruktor i destruktor – ich rola w obrębie obiektu;
Na czym polega mechanizm dziedziczenia i co się kryje pod terminem polimorfizm;
Wzorce funkcji – co to jest i jak się je tworzy;
Automatyka
1.
2.
3.
4.
5.
Struktura układu regulacji;
Zdefiniować przekształcenie Laplace’a i transmitancję operatorową;
Charakterystyka statyczna i dynamiczna elementów i układów automatyki;
Rodzaje i właściwości liniowych podstawowych członów automatyki;
Prawa regulacji realizowane w regulatorach przemysłowych;
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
6. Właściwości analogowych obiektów regulacji;
7. Transmitancja operatorowa układów regulacji;
8. Wymagania stawiane układom regulacji;
9. Kryteria stabilności liniowych układów automatyki;
10. Dokładność statyczna i jakość dynamiczna układów automatyki;
11. Rodzaje układów MIMO;
12. Metody badania nieliniowych układów automatyki;
13. Rodzaje logicznych układów sterowania;
14. Metody minimalizacji funkcji logicznych;
15. Model układu dynamicznego w przestrzeni stanów;
16. Związek pomiędzy transmitancją operatorową a modelem w przestrzeni stanu;
Podstawy robotyki
1. Istotne komponenty robota;
2. Opis ogniwa manipulatora;
3. Konfiguracje kinematyczne manipulatorów (wady, zalety, zastosowanie);
4. Kinematyka prosta i odwrotna w robotyce;
5. Rodzaje chwytaków stosowanych w manipulatorach (wady, zalety);
6. Rodzaje napędów stosowanych w manipulatorach (wady, zalety);
7. Planowanie trajektorii ruchu robota;
8. Zadania realizowane przez układ wizyjny robota;
9. Poziomy programowania robota;
10. Techniki wykorzystywane w sterowaniu przemysłowych robotów autonomicznych;
Podstawy konstrukcji maszyn
1.
2.
3.
4.
5.
Projektowanie połączeń kształtowych;
Rodzaje i charakterystyka sprężyn;
Przekładnie mechaniczne: cel stosowania, rodzaje, krótka charakterystyka;
Rodzaje łożysk tocznych i ogólne zasady ich doboru;
Rodzaje sprzęgieł i ich dobór;
Technika cyfrowa i mikroprocesorowa
1.
2.
3.
4.
5.
Różnice między architekturą von Neumana a architekturą Harwardzką ;
Omów system przerwań w wybranym mikrokontrolerze;
Omów działanie portów wejścia wyjścia wybranego mikrokontrolera;
Jakie znasz układy peryferyjne mikrokontrolerów, omów jeden z nich;
Pamięć programu a pamięć danych;
Napędy elektryczne
1.
2.
3.
4.
5.
Regulacja prędkości obrotowej silników prądu stałego;
Rozruch silników asynchronicznych klatkowych;
Sterowanie częstotliwościowe silników asynchronicznych klatkowych;
Właściwości silników synchronicznych;
Dobór silników elektrycznych;
3
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
4
Sterowanie procesami ciągłymi
1.
2.
3.
4.
5.
Jak opisuje się układ dynamiczny w przestrzeni zmiennych stanu?
Jaki jest związek transmitancji operatorowej z opisem w przestrzeni stanów?
Jak tworzy się sprzężenia zwrotne od stanu?
Co to jest i jak tworzy się obserwator stanu?
Jak wygląda warstwowa struktura sterowania obiektem przemysłowym?
Sterowanie procesami dyskretnymi
1.
2.
3.
4.
5.
Metody opisu procesów dyskretnych;
Języki programowania sterowników PLC;
Zasady tworzenia sieci Grafcet;
Tablica kolejności łączeń – jej przykład i zastosowanie;
Metody minimalizacji funkcji przełączających;
Napędy płynowe
1.
2.
3.
4.
Co przedstawia schemat funkcjonalny układ sterowania pneumatycznego?
Podać zasady rysowania schematów pneumatycznych układów sterowania automatyki;
Podać podział zaworów pneumatycznych sterujących kierunkiem przepływu powietrza;
Podać cechy funkcjonalne rozdzielaczy pneumatycznych, decydujące o ich zastosowaniu w
danym układzie;
5. Podać podział pneumatycznych elementów wykonawczych (siłowniki i silniki
pneumatyczne;)
Systemy czasu rzeczywistego
1. Przedstaw zalety i wady metod cyfrowego przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem: GPP,
DSP, ASIC, PLD/FPGA; Wyjaśnij znaczenie powyższych skrótów;
2. Co to jest układ programowalny? Czym się różni programowanie układu programowalnego
od programowania procesora?
3. Scharakteryzuj podstawowe elementy strukturalne języka VHDL: jednostki projektowe,
architektury, procesy;
4. Wyjaśnij różnice między opisem behawioralnym i strukturalnym układu w języku VHDL;
5. Przedstaw i omów przykładowe zapisy automatów stanu w języku VHDL w architekturze
dwuprocesowej;
Urządzenia cyfrowe
1.
2.
3.
4.
5.
Jaka jest różnica pomiędzy układami kombinacyjnymi a sekwencyjnymi?
Proszę wymienić i krótko scharakteryzować bloki funkcjonalne kombinacyjne;
Jaka jest struktura automaty Moore’a?
Jaka jest struktura automatu Mealy’ego?
Proszę wymienić i krótko scharakteryzować bloki funkcjonalne sekwencyjne;
Wspomaganie decyzji
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Miary niezawodności systemów; Metody polepszania niezawodności;
Miara zorganizowania systemu – redundancja;
Związki informacji z energią – eksperyment Maxwell’a;
Gry – reguła minimaks i maksmini;
Model sieciowy operacji – jakość działania sieci;
Eksperyment zastępczy – metoda Monte Carlo;
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
5
Kierunek Automatyka i Robotyka
Specjalność: Roboty mobilne
Roboty przemysłowe
1. Parametry Denavita-Hartenberga;
2. Opis pozycji i orientacji robota;
3. Co to jest Jakobian (geometryczny, analityczny, prędkości, sił) i jego zastosowanie w
robotyce;
4. Iteracyjne sformułowanie dynamiki Newtona – Eulera;
5. Formalizm Lagrange’a w zagadnieniach dynamiki manipulatora;
Przetwarzanie i filtracja sygnałów pomiarowych
1.
2.
3.
4.
5.
Zasada działania filtru SOI i NOI;
Kryteria oceny filtrów cyfrowych;
Układy adaptacyjne – pojęcie i algorytmy;
Cechy układów analogowych i cyfrowych – porównanie;
Porównanie przekształcenia falkowego i przekształcenia Fouriera;
Programowanie robotów
1.
2.
3.
4.
5.
Planowanie trajektorii w przestrzeni wewnętrznej i zewnętrznej;
Sterowanie w przestrzeni złączy i zadań;
Rodzaje interpolacji stosowane przy programowaniu robota;
Programowanie on-line i off-line;
Typowe instrukcje stosowane w programie robota;
Systemy pomiarowe w robotyce
1.
2.
3.
4.
5.
Podać rolę i funkcje systemów pomiarowych w robotyce;
Klasyfikacja czujników stosowanych w robotyce ze względu na źródło informacji;
Wymienić i omówić podstawowe parametry charakteryzujące przetworniki AC i CA;
Wymienić i scharakteryzować podstawowe interfejsy komunikacyjne stosowane w robotyce;
System GPS – budowa, zasada działania i raporty NMEA;
Robotyzacja procesów
1.
2.
3.
4.
5.
Czym robotyzacja różni się od robotyki i jakie jest jej odniesienie do automatyzacji?
Czym różni się robot przemysłowy od robota usługowego?
Po co robotyzujemy procesy?
Jakie procesy robotyzuje się łatwo a jakie trudno i dlaczego?
Dlaczego robotyzacja z reguły poprawia jakość produkcji?
Nawigacja obiektów ruchomych
1. Wymienić i omówić podstawowe typy nawigacji obiektów ruchomych;
2. Wymienić podstawowe typy układów odniesienia stosowanych w nawigacji obiektów
ruchomych;
3. Wymienić metody reprezentacji otoczenia obiektu ruchomego;
4. Wymienić i omówić parametry charakteryzujące orientację przestrzenną obiektu
ruchomego;
5. Wymienić i omówić algorytmy planowania trajektorii;
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
6
Kierunek Automatyka i Robotyka
Specjalność: Automatyzacja i informatyzacja procesów
Robotyka
1. Parametry Denavita-Hartenberga;
2. Co to jest Jakobian (geometryczny, analityczny, prędkości, sił) i jego zastosowanie w
robotyce;
3. Przenoszenie prędkości i siły statyczne w manipulatorach;
4. Co to jest macierz bezwładności;
5. Formalizm Lagrange’a w zagadnieniach dynamiki manipulatora;
Obrabiarki sterowane numerycznie
1.
2.
3.
4.
5.
Zalety obrabiarek CNC;
Napęd główny obrabiarki sterowanej numerycznie: definicja, wymagania ogólne;
Definicja wrzeciona i zespołu wrzecionowego, funkcje zespołu wrzecionowego;
Podział układów sensorycznych stosowanych w obrabiarkach;
Zalety mikroprocesorowego sterowania numerycznego;
Urządzenia automatyki
1. Omów zasadę działania ciśnieniomierza z rurką Bourdona oraz ciśnieniomierza z membraną
pomiarową; Scharakteryzuj rodzaje rurek Bourdona i rodzaje membran;
2. Omów zasadę działania czujników termorezystancyjnych i termoelektrycznych;
3. Omów zasadę działania przepływomierza masowego;
4. Omów podstawowe rodzaje charakterystyk zaworów regulacyjnych oraz przedstaw
przykładowe na wykresach;
5. Omów podstawowe rodzaje regulatorów bezpośredniego działania;
Programy użytkowe w automatyce
1. Zamodeluj przykładowe równanie różniczkowe w środowisku Simulink;
2. Podaj zapis przykładowego równania różniczkowego za pomocą modelu transmitancyjnego,
zero-biegunowo-wzmocnieniowego i w przestrzeni stanu (Matlab);
3. Omów sposoby definiowania i wywoływania funkcji (Matlab);
4. Scharakteryzuj sposoby wprowadzania, zapisu i wizualizacji danych obliczeń (Matlab);
5. Podaj zapis modelu regulatora PID w środowisku Matlab/Simulink;
Wizualizacja procesów
1. Kryteria doboru licencji oprogramowania do wizualizacji;
2. Wymień typy alarmów w systemach wizualizacji i krótko je scharakteryzuj;
3. Wymień typy skryptów w systemach wizualizacji i krótko je scharakteryzuj;
4. Wymień typy danych w systemach wizualizacji i krótko je scharakteryzuj;
5. Wymień typy okien w systemach wizualizacji i krótko je scharakteryzuj;
Komputerowe systemy sterowania
1. Specyfika komputerowego systemu sterowania i pomiarów;
2. Klasyfikacje komputerowych systemów sterowania i pomiarów - ze względu ma przepływ
informacji w systemie;
Studia I stopnia
Kierunek Automatyka i Robotyka
7
3. Specyfika komputera w komputerowych systemach sterowania i pomiarów (w odniesieniu
do komputera osobistego, ogólnego przeznaczenia);
4. Przykładowe architektury komputerowych systemów sterowania;
5. System operacyjny czasu rzeczywistego - podstawowe parametry (w odniesieniu do systemu
operacyjnego komputera osobistego, ogólnego przeznaczenia);