modele dynamiki układów fizycznych dla automatyków

Politechnika Opolska
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Karta Opisu Przedmiotu
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Poziom studiów
Specjalność
Forma studiów
Semestr studiów
AUTOMATYKA I ROBOTYKA
Ogólnoakademicki
Studia drugiego stopnia
Systemy sterowania w automatyce i robotyce
Studia stacjonarne
II
Nazwa przedmiotu
PRZEDMIOT WYBIERALNY I – MODELE DYNAMIKI
UKŁADÓW FIZYCZNYCH DLA AUTOMATYKÓW
Nauki podst. (T/N)
N
Subject Title
Selected course I
ECTS (pkt.)
Tryb zaliczenia przedmiotu
Kod przedmiotu
Zaliczenie na ocenę
5
Nazwy
Podstawy automatyki i regulacji automatycznej I, Podstawy automatyki i
przedmiotów
regulacji automatycznej II, Podstawy automatyki i regulacji automatycznej
Ma wiedzę z zakresu metod opisu systemów dynamicznych ciągłych i
dyskretnych: równania różniczkowe/różnicowe, transmitancja
1. operatorowa, zera i bieguny, równania stanu. Ma wiedzę z zakresu
wyznaczania charakterystyk czasowych i częstotliwościowych
systemów dynamicznych.
Wiedza
Wymagania
wstępne w
zakresie
przedmiotu
Ma podstawową wiedzę w zakresie dynamicznych układów
nieliniowych.
Ma wiedzę na temat struktury UAR i zna podstawowe struktury
3.
regulatorów typu PID.
Potrafi wykorzystać poznane metody analityczne do rozwiazywania
1.
zadań z zakresu analizy UAR.
Potrafi wyciągać wnioski i dokonywać interpretacji otrzymanych
2.
wyników.
Potrafi odpowiednio określić priorytety służące rozwiązywaniu zadań.
1.
2.
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
2. Rozumie potrzebę ciągłego pogłębiania wiedzy.
Program przedmiotu
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
Liczba godzin zajęć w
semestrze
30
15
Prowadzący zajęcia
(tytuł/stopień naukowy, imię i nazwisko)
Prof. dr hab. inż. Ryszard Rojek
Prof. dr hab. inż. Ryszard Rojek
Treści kształcenia
Sposób realizacji Wykład w sali audytoryjnej
Tematyka zajęć
Fizyczne podstawy dynamiki obiektów. Statyka i dynamika obiektów.
Analityczne metody i konstrukcje modeli dynamiki.
Wykład
Lp.
1.
2.
3.
4.
Modele w postaci równań różniczkowych liniowych i nieliniowych. Opis w
przestrzeni stanów.
Modele operatorowe. Transmitancja Laplace`a i Fouriera. Transmitancje
operatorowe i widmowe podstawowych członów dynamiki. Układy minimalnofazowe. Lineralizacja harmoniczna. Zastosowanie częstotliowściowego opisu
obiektu.
Liczba godzin
3
3
3
3
4
5.
Prównanie własności i form opisu modelu. Podstawowe własności różnych form
opisu i relacje między nimi. Transmitancja operatorowa, a charakterystyki czasowe
i częstotliwościowe. Ograniczenia w zakresie stosowania różnych form opisów.
6.
7.
8.
Modele rzeczywistych układów i ich osobliwości. Eksperymentalna identyfikacja
dynamiki. Metody charakterystyk czasowych i częstotliwościowych. Podstawowe
sposoby upraszczania modeli dynamiki.
Modele przykładowych modeli układów: elektrycznych, mechanicznych,
hydraulicznych, termokinetycznych, termodynamicznych i innych. Analogie
elementów i układów symulacyjnych.
Wybrane aspekty badań symulacyjnych modeli z wykorzystaniem róznych
środowisk programistycznych. Aplikacje modeli w programach symulacyjnych.
3
3
3
Przykłady modeli rzeczywistych układów na modelach laboratoryjnych firmy
Inteco: system lewitacji magnetycznej, suwnica ramowa, model dzwigu-żurawia,
układ przepływowy 3-zbiorników, wahadło odwrócone.
Liczba godzin zajęć w semestrze
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Kolokwium zaliczeniowe.
efektów kształcenia
Projekt
Sposób realizacji Zadnia projektowe realizowane w pracowni.
5
9.
Lp.
1.
2.
Tematyka zajęć
Prowadzenie symulacji modeli z wykorzystaniem różnych środowisk
programistycznych w tym opracowanie aplikacji modeli w programach
symulacyjnych.
Badanie zachowań modelu laboratoryjnego firmy Inteco na przykładzie układu
przepływowego 3-zbiorników.
30
Liczba godzin
5
2
3.
Badanie zachowań modelu laboratoryjnego firmy Inteco na przykładzie systemu
lewitacji magnetycznej.
2
4.
Badanie zachowań modelu laboratoryjnego firmy Inteco na przykładzie suwnicy
ramowej.
2
Badanie zachowań modelu laboratoryjnego firmy Inteco na przykładzie wahadła
2
odwróconego.
Badanie zachowań modelu laboratoryjnego firmy Inteco na przykładzie modelu
2
6.
dzwigu-żurawia.
Liczba godzin zajęć w semestrze
15
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Ocena przygotowania teoretycznego, ocena stopnia realizacji zadań
projektowych, ocena opracowań.
efektów kształcenia
5.
Wiedza
Ma szczegółową wiedzę związaną z dyskretnymi i ciągłymi
1. systemami dynamicznymi, zarówno liniowymi jak i
nieliniowymi.
Zna problemy związane z estymacją stanu i układami
sterowania z obserwatorem stanu.
Potrafi wykorzystywać podstawowe metody analizy i
projektowania do praktycznej realizacji różnorodnych
systemów sterowania opartych na technice komputerowej,
1.
opracowania własnych prostych aplikacji dla celów
projektowania układów automatyki oraz systemów sterowania
i systemów wspomagania decyzji.
2.
Efekty kształcenia dla
przedmiotu - po
zakończonym cyklu
kształcenia
Umiejętności
Potrafi posługiwać się technikami i narzędziami naukowoinżynierskimi (np. środowisko obliczeniowe MATLAB) do
2.
rozwiązywania zadań z zakresu automatyki i automatycznej
regulacji.
Kompetencje
społeczne
1. Potrafi odpowiednio określić priorytety służące
rozwiązywaniu zadań.
2. Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej
różne role.
Metody dydaktyczne:
Wykład informacyjny, prezentacje multimedialne, materiały informacyjne na stronie internetowej,
konsultacje. Projekt: Wykorzystanie środowisk programistyczno-obliczeniowych. Metody zdobywania
wiedzy, samodzielnego do niej dochodzenia.
Forma i warunki zaliczenia przedmiotu:
Wykład - kolokwium zaliczeniowe. Projekt: Zaliczenie na podstawie realizowanego zadania projektowego.
Obecność i aktywny udział w zajęciach, prezentacja poszczególnych projektów.
Literatura podstawowa:
A. Czernplik: Modele dynamiki układów fizycznych dla inżynierów, Zasady i przykłady konstrukcji
[1] modeli dynamicznych obiektów automatyki, WNT Warszawa 2008.
[2] B. Chorowski, M. Werszko: Mechaniczne urządzenia automatyki, WNT Warszawa 1990.
S. Osowski: Modelowanie układów dynamicznych z zastosowaniem języka SIMULINK, Oficyna
[3] Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
J. Duda: Modele matematyczne, struktury i algorytmy nadrzędnego sterowania komputerowego,
[4] Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2003.
Literatura uzupełniająca:
[1] J. Osowski: Zarys rachunku operatorowego, WNT Warszawa 1981.
[2] E. J. Jury: Przekształcenie Z i jego zastosowanie, WNT Warszawa 1970.
[3] R. Iserman: Adaptive Control Systems, Prentice Hall, London 1991.
______________
* niewłaściwe przekreślić
…………………………………………………..
……………………………………………………….
(kierownik jednostki organizacyjnej/bezpośredni przełożony:
(Dziekan Wydziału
pieczęć/podpis
pieczęć/podpis)