Wykład1 - Wykład organizacyjny

Komputerowe Systemy Sterowania
Sem.VI,
Kierunek: Automatyka i Robotyka,
Specjalność: Automatyka i Systemy Sterowania
Wykład organizacyjny
Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
Wymiar dydaktyczny przedmiotu

Wykład:
2 godziny/tydzień

Laboratorium:
2 godziny/tydzień
Przedmiot zakończony egzaminem!
Prowadzący

Odpowiedzialny za przedmiot
Dr inż. Jarosław Tarnawski

Prowadzący wykład
Dr hab. inż. Kazimierz Duzinkiewicz
Dr inż. Tomasz Rutkowski
Dr inż. Michał Grochowski
Dr inż. Robert Piotrowski
Powiązania z innymi przedmiotami

Przedmiot KSS ma na celu integrację wiedzy z wielu
zagadnień automatyki oraz przedstawienie metod i
sposobów praktycznej implementacji tych zagadnień w
maszynach cyfrowych. W trakcie tego przedmiotu
studenci mają poznać możliwości oraz różne aspekty
implementacji poznanych metod modelowania, estymacji,
filtracji, optymalizacji, wspomagania decyzji, sterowania w
odpowiednich urządzeniach przemysłowych oraz ich
łączenia w celu otrzymania całościowego, funkcjonalnego
systemu.
Powiązania z innymi przedmiotami

Aspekty implementacyjne przedmiotu, związane zarówno
z doborem infrastruktury sprzętowej jak i odpowiednią
strukturyzacją algorytmów do danej struktury sprzętowej,
wykorzystują w różnej części treści przedstawiane na
następujących przedmiotach: Podstawy Automatyki (KISS),
Systemy Czasu Rzeczywistego (KISS), Przemysłowe Sieci
Informatyczne (KISS), Wprowadzenie do Systemów
Sterowania i Wspomagania Decyzji (KISS), Sterowanie
Systemami Ciągłymi, Sterowniki Programowalne,
Modelowanie i Identyfikacja, Optymalizacja i
Wspomaganie Decyzji.
Treści kształcenia





Pojęcie systemu i jego otoczenia. Pojęcie systemu złożonego i jego elementów
(obiektów). Przykłady złożonych obiektów sterowania. Modele matematyczne
pojedynczych i złożonych obiektów sterowania (modele ciągłe, dyskretne i
hybrydowe).
Struktury systemów sterowania (m.in. „klasyczne”, scentralizowane,
wielowarstwowe, rozproszone oraz rozproszone struktury wielowarstwowe).
Realizacja scentralizowanego i rozproszonego systemu sterowania bez wymiany
informacji i z wymianą informacji z uwzględnieniem zagadnień komunikacyjnych
(zagadnienia zależności czasowych, utraty danych, stabilności).
Warstwowe układy sterowania: wybrane aspekty wydzielania warstw na bazie
podziału funkcji sterowania obiektem (zagadnienia wyboru wielkości regulowanych,
doboru i implementacji lokalnych układów sterowania) oraz dekompozycji
bieżącego zadania optymalizacji (zagadnienia optymalnego przebiegu procesu,
dekompozycji i koordynacji zadań optymalizacji). Zależności i współpraca pomiędzy
warstwami.
Omówienie warstwowych i rozproszonych struktur sterowania na przykładach
obiektów wielkiej skali: sieci wodociągowej, oczyszczalni ścieków, rafinerii ropy
naftowej. Decydowalna, przełączalna struktura systemu sterowania. Reżimy pracy
systemu.
Treści kształcenia







Zadania i wymagania wobec komputerowego systemu sterowania. Struktura
informacyjna komputerowego systemu sterowania.
Wybór narzędzi i metod do realizacji praktycznej poszczególnych struktur
sterowania. Zagadnienia realizacji i implementacji wybranych złożonych algorytmów
sterowania oraz algorytmów sterowania bezpośredniego w urządzeniach
komputerowych: mikrokontrolerach, sterownikach programowalnych,
programowalnych kontrolerach automatyki, komputerach przemysłowych.
Realizacja systemu SCADA - sterowanie nadzorcze uwzględniające m.in.
koordynację pracy wszystkich warstw sterowania, inicjalizacji procesów
optymalizacji i przekazywanie wyników pracy warstwy optymalizującej jako
wartości bądź trajektorii zadanych do realizacji przez warstwę sterowania
bezpośredniego.
Realizacja systemu wspomagania decyzji i włączenia jego funkcjonalności do
warstwy sterowania nadrzędnego. Akwizycja i archiwizacja danych procesowych.
Realizacja warstwy optymalizującej. Dobór solverów do zadań optymalizacji. Lokalny
serwer obliczeniowy, klaster obliczeniowy, wynajmowanie mocy obliczeniowych.
Realizacja warstwy zarządzania z wykorzystaniem oprogramowania typu
MES, interfejsy do systemów ERP i analizy ekonomicznej.
Wybrane zagadnienia oceny i podnoszenia niezawodności pracy komputerowego
systemu sterowania.
Efekty kształcenia



W zamierzeniu wnioskujących efektem kształcenia ma być
integracja wiedzy z różnych przedmiotów z kierunku
Automatyka oraz umiejętność wykorzystania tej wiedzy w
praktyce.
Pożądanym efektem kształcenia KSS jest również
znajomość oraz umiejętność określenia znaczenia:
struktur sterowania w przemyśle, zagadnień
dekompozycji, decentralizacji, zmiany reżimów pracy
systemu.
Studenci poznają szeroką gamę praktycznych umiejętności
z Inżynierii Systemów Sterowania. Niewątpliwą zaletą
takiej idei przedmiotu jest integracja wiedzy, ale także
wielu narzędzi i technik stosowanych dotąd osobno.
Sposób zaliczenia przedmiotu
W połowie semestru odbędzie się kolokwium
Zaliczenie kolokwium od 50%
 W semestrze odbędzie się 5 punktowanych laboratoriów
(pozostałe nie będą punktowane)




Oceniany będzie stopień realizacji treści laboratorium,
zaangażowanie, aktywność, zrozumienie zagadnień realizowanego
laboratorium, samodzielność. Za każde laboratorium można uzyskać
maksymalnie 10pkt. Oceny w obrębie grupy odrabiającej
laboratorium mogą być zróżnicowane.
Oceniane może być również przygotowanie do zajęć w formie tzw.
‘wejściówki’ – do uzyskania jest 5pkt za każdy taki sprawdzian.
W celu zaliczenia przedmiotu konieczne jest zdobycie co najmniej
50% z części laboratoryjnej.
Sposób zaliczenia przedmiotu


W sesji odbędzie się egzamin, o charakterze testu
wielokrotnego wyboru, a także zagadnień otwartych. W celu
zaliczenia przedmiotu konieczne jest zdobycie co najmniej 50%
z egzaminu.
Ocena końcowa będzie wynikała z % uzyskanych pkt.
uwzględniając wagi poszczególnych elementów przedmiotu.
Wynik_końcowy = 50% wyniku_z_egzaminu +
25% wyniku_z_kolokwium + 25% wyniku_z_laboratorium
Tabela: odwzorowanie Wynik_końcowy na ocenę
od
do
Ocena
0
50
2
50
60
3
60
70
3,5
70
80
4
80
90
4,5
90
95
5
95
100
5,5
Sesja poprawkowa

W przypadku nie spełnienia warunków zaliczenia tj.
uzyskania 50% z każdego elementu przedmiotu :
kolokwium, laboratoriów i egzaminu, zaliczenie odbędzie
się w sesji poprawkowej, najpierw dotyczące części
kolokwialno/laboratoryjnej, a następnie egzaminacyjnej.
Obecność na zajęciach



Obecność na zajęciach jest obowiązkowa i może być
kontrolowana.
W przypadku nieobecności nieusprawiedliwionej student
otrzymuje 0pkt z danych zajęć i nie ma możliwości ich
odrobienia (dotyczy kolokwiów i laboratorium).
W przypadku nieobecności usprawiedliwionej (zwolnienie
lekarskie, działalność na rzecz Wydziału lub Uczelni,
ważnych sytuacji losowych) nie wlicza się nieodbytych
zajęć do uzyskanego procentu punktów (dotyczy
laboratorium). Ewentualny dodatkowy termin kolokwium
wymaga uzgodnienia z prowadzącymi przedmiot.
Strona WWW przedmiotu
 www. eia.pg.edu.pl/kiss/dydaktyka/kss
Literatura i materiały dydaktyczne





Niederliński A. „Systemy komputerowe automatyki
przemysłowej, tom 1, Sprzęt i oprogramowanie”, WNT,
1984.
Niederliński A. „Systemy komputerowe automatyki
przemysłowej, tom 2, Zastosowania”, WNT, 1985.
Tatjewski P. „Sterowanie zaawansowane obiektów
przemysłowych”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT,
2002
Grega W. „Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w
układach scentralizowanych i rozproszonych”,
Wydawnictwo AGH, 2004
Trybus L. „Regulatory wielofunkcyjne”, WNT, 1992.