Projektowanie układów regulacji

Transkrypt

"Z A T W I E R D Z A M"
Dziekan Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa
Prof. dr hab. inż. Radosław TRĘBIŃSKI
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Wersja anglojęzyczna:
Projektowanie układów regulacji
Designing control systems
Kod przedmiotu:
WMLAACSM-PUReg
WMLAACNM-PUReg
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO):
Wydział Mechatroniki i Lotnictwa
Kierunek studiów:
mechatronika
Specjalność:
automatyka i sterowanie
Poziom studiów:
studia drugiego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne i niestacjonarne
Język prowadzenia:
polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 2013/2014
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoby prowadzące zajęcia (koordynatorzy): dr inż. Marek Jaworowicz
PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Katedra Mechatroniki, Zespół Mechatroniki
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
studia stacjonarne
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
projekt
II
90/x
40
18/z
18/+
14/+
6
razem
90
40
18
18
14
6
seminarium
studia niestacjonarne
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z zaliczenie)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
projekt
II
54/x
16
10/z
18/+
10/+
6
razem
54
16
10
18
10
6
seminarium
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI
 SYSTEMY MECHATRONICZNE..…Wymagania wstępne: Zrealizowane elementy projektowania i analizy systemów mechatronicznych
 INFORMATYKA TECHNICZNA.......Wymagania wstępne: Zrealizowane elementy przetwarzania
sygnałów i sterowania, implementacji algorytmów sterowania.
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Symbol
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot,
odniesienie do
efektów kształcenia dla kierunku
W1
ma poszerzoną wiedzę z zakresu wykorzystania narzędzi matematycznych do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z analizy
i projektowania układów regulacji systemów mechatronicznych
K_W01
W2
ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie wybranych metodyk
projektowania układów regulacji oraz symulacji ich działania z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania
K_W03
U1
potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł;
potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji,
a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod projektowania i zakładanych funkcji celów oraz wyboru struktury cyfrowego układu regulacji i regulatora
K_U01
U2
umie opracować dokumentację dotyczącą rozwiązania zadania projektowego oraz umie uzasadnić uzyskane wyniki z badan symulacyjnych
działania regulatorów, sterowników i dyskretnych układów regulacji w
wykorzystywanych środowiskach programistycznych
K_U03, K_U15
U3
potrafi zaprojektować model matematyczny, numeryczny i aplikację
wdrożeniową regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz norm, stosując podejście systemowe dla układów automatyki
K_U16
K1
potrafi myśleć i działać kreatywnie, ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom
pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania
K_K01
K2
potrafi przekazać w zrozumiały sposób efekty swojej pracy twórczej,
jako kreatywny i komunikatywny inżynier mechatronik
K_K02
K_U07 K_U13
5. METODY DYDAKTYCZNE

Zarówno wykład jak i ćwiczenia rachunkowe, laboratoryjne oraz seminaria są prowadzone metodami aktywizującymi wykorzystując w szczególności: twórcze rozwiązywanie problemów, rozwijając u studentów umiejętność analizy, dyskusji na tematy i zagadnienia obejmujące efekty kształcenia W1 i W2

Wykłady prowadzone głównie w formie audiowizualnej, z wykorzystaniem prezentacji

Ćwiczenia rachunkowe związane z zagadnieniami omawianymi na wykładzie, obejmują przypomnienie, utrwalenie i usystematyzowanie wiedzy wcześniej nabytej, uzyskanej jako rezultat ukierunkowanej pracy własnej poprzez rozwiązywanie zadań i problemów związanych z poprawną
metodyką projektowania układów regulacji, , rozumianych jako umiejętności U1

Ćwiczenie laboratoryjne ukierunkowano na wykonanie projektów regulatorów w układach sterowania SM i automatyki przemysłowej, w kontekście umiejętności U2 i U3
6. TREŚCI PROGRAMOWE
liczba godzin
lp
temat/tematyka zajęć
1.
Analiza warstwowej struktury sterowania i regulacji
parametrów maszyn i procesów przemysłowych. Warstwy: jakości i bezpieczeństwa z procesami sterowania i regulacji – ERP, MCS, DCC, DCS.
Sformułowanie zadania projektowania regulatorów,
algorytmy postępowania projektowego, uwarunkowania realizacji technicznej. Metody i narzędzia projektowania mechatronicznego regulatorów.
Sformułowanie modelu układu zamkniętego i jego
postacie obliczeniowe. Projektowanie regulatora w
SISO_Design_Tool – modele parametryczne i ich
modele implementacyjne.
Projektowanie metodą lokowania biegunów. Projektowanie w oparciu o model analogowy. Przykłady
obliczeniowe dla napędów i procesów technologicznych. Implementacja algorytmów w Matlab/C++.
Projektowanie regulatorów od stanu z kryterium liniowo-kwadratowym LQ i H2. Numeryczne metody rozwiązania równania Riccatiego. Rozwiązania z obserwatorami stanu. Implementacja algorytmów w
Maltlab/C++.
Projektowanie regulatorów metodą wielomianową,
regulator ściśle właściwy jako regulator PID. Regulatory modalne i z ustalonym czasem regulacji – Deadbeat.
Strojenie regulatora cyfrowego od stanu. Realizacje
przemysłowe ciągłych i dyskretnych modeli regulatorów: regulatory aparatowe i modułowe. Projekt i wytwarzanie regulatora ST-707 firmy TECH z Andrychowa.
Istota, cele i klasyfikacja układów regulacji adaptacyjnej. Układy z programowalnymi zmianami parametrów
regulatora. Układy z identyfikacją modelu. Schematy
blokowe i strukturalne, przykłady modeli wybranych
regulatorów.
Uogólnione modele i klasy dyskretne obiektów, sygnałów i zakłóceń stosowanych w analizie i projektowaniu
regulatorów adaptacyjnych. Modele parametryczne i
estymacja parametryczna w identyfikacji układów
liniowych.
Układy regulacji z predyktorem Smitha - modelowanie
struktur regulacji analogowej i cyfrowej. Filtr FD_NOI i
SOI w torze sterowania dyskretnego.
Modele i algorytmy estymatorów RLS i WRLS. Przykłady – estymacja parametrów, zmiennych stanu.
Algorytm liniowego, dyskretnego filtru Kalmana.
Projektowanie regulatorów od stanu z kryterium liniowo-kwadratowym LQG i filtrem Kalmana.
Implementacja algorytmów w Matlab/ C++.
Projektowanie regulatorów predykcyjnych, algorytmy
DMC i GPC.
Implementacja algorytmów w Matlab/C++.
2*
Razem studia stacjonarne
40
18
18
14
Razem studia niestacjonarne
16
10
18
10
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
wykł.
2
2*
ćwicz.
lab.
proj.
2
2*
2
2
2
2
2*
2*
2
2
2*
2*
2*
2
3
3
3
2*
2*
2
2*
2
2*
2*
3
2
2*
2
3
10
4*
2*
3
2*
semin.
lp
temat/tematyka zajęć
liczba godzin
wykł.
ćwicz.
lab.
proj.
TEMATY ĆWICZEŃ RACHUNKOWYCH I PROGRAMOWANIA
1.
2.
3.
4.
5.
Wyznaczenie postaci obliczeniowych modeli układu
zamkniętego z kompensatorem w oparciu o wymagania jakościowe dla układu regulacji.
Analiza pliku obliczeniowego w Matlab.
Wyznaczanie obliczeniowych modeli układu zamkniętego i analiza ich właściwości dynamicznych
Obliczanie regulatora od stanu metodą lokowania
biegunów – SISO Design Tool.
Obliczanie regulatora LQ z obserwatorem dla napędu
robota przemysłowego.
Wyznaczenie metodą wielomianową algorytmu regulatora SISO w układzie prędkościowym napędu DC.
Analiza pliku obliczeniowego w C++.
2
2*
2
2
2*
2
2*
2
2*
Razem- studia stacjonarne
18
Razem – studia niestacjonarne
10
TEMATY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH i PROJEKTÓW
1.
Projekt regulatora PID_D w oparciu o model analogowy dla napędu DC w SISO DesignTool.
3
Implementacja regulatora w Matlab/C++.
2.
Projekt regulatora od stanu LQ dla zadanych warunków końcowych.
3
3.
Projekt regulatora „deadbeat” z ustalonym czasem
regulacji.
3
4.
Projekt filtra FD_NOI dla zadanych warunków toru
sygnałowego i zakłóceń.
3
5.
Projekt regulatora predykcyjnego DMC.
3
6.
Opracowanie i testowanie aplikacji dyskretnego filtru
Kalmana.
3
Implementacja i testy filtra w Matlab/C++.
Projekt regulatora od stanu z liniowym filtrem Kalmana z modelami fizycznymi procesu i zakłóceń.
10
4*
Implementacja regulatora w Matlab/C++ i jego testy.
Razem- studia stacjonarne
Razem – studia niestacjonarne
* - zagadnienia realizowane indywidualnie przez studenta studiów niestacjonarnych
18
14
18
10
semin.
7. LITERATURA
podstawowa:

J. Brzózka: Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, WNT.

W. Grega: Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, Oficyna Wyd. AGH.
W. Koziński: Projektowanie regulatorów. Wybrane metody klasyczne i optymalizacyjne, WPW.
M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT.


uzupełniająca:

P.Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, AOW-EXIT.

J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC.

M. Jaworowicz: materiały własne
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA






Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu
Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi oraz ustnego zaliczenia sprawozdania z projektu grupowego
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania ćwiczeń laboratoryjnych oraz z wykonania i zaliczenia sprawozdań
Ocena końcowa z przedmiotu jest średnią ważoną z ocen pisemnego testu egzaminacyjnego,
zaliczenia zadań laboratoryjnych oraz projektu grupowego
Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych
ocen za wszystkie wykonane i zaliczone ćwiczenia.
Efekty W1, W2, W3, sprawdzane są na dwóch kolokwiach i egzaminie pisemnym w postaci testu
sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi oraz podczas rozwiązywania zadań laboratoryjnych
Przedmiot zaliczany jest na podstawie średniej z pozytywnych ocen za wszystkie efekty kształcenia.
Efekt W1 sprawdzany jest podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczenia laboratoryjnymi
i podczas kolokwium
Efekt W2 sprawdzany jest głównie podczas ćwiczeń rachunkowych oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych
Efekt W3 sprawdzany jest głównie podczas kolokwium i egzaminu
Efekt U1 sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych
Efekt U2 sprawdzany jest praktycznie podczas ćwiczeń laboratoryjnych
Efekt U3 sprawdzany jest na podstawie zaliczenia projektu grupowego
Efekt K2 sprawdzany jest na podstawie oceny pracy zespołu i zaliczenia projektu grupowego
Efekt K3 sprawdzany jest na podstawie oceny pracy zespołu i zaliczenia projektu grupowego
Efekt U1 sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych oraz na podstawie zaliczenia zadań laboratoryjnych
Ocena
5,0
(bdb)
4,5
(db+)
4,0
(db)
3,5
(dst+)
Opis umiejętności
potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane
informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać
opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod projektowania i zakładanych
funkcji celów oraz wyboru struktury układu regulacji i regulatora
opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych oraz wyboru struktury układu regulacji i
regulatora
opinie, założenia dotyczące wyboru struktury układu regulacji i regulatora
informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować założenia dotyczące wyboru struktury układu regulacji i regulatora
3,0
(dst)
informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować założenia dotyczące wyboru struktury układu regulacji
Efekt U2 sprawdzany jest praktycznie podczas ćwiczeń laboratoryjnych
Ocena
5,0
(bdb)
4,5
(db+)
4,0
(db)
3,5
(dst+)
3,0
(dst)
Opis umiejętności
umie opracować dokumentację dotyczącą rozwiązania zadania projektowego oraz umie zinterpretować i uzasadnić uzyskane wyniki z badan symulacyjnych działania regulatorów, sterowników i dyskretnych układów regulacji w wykorzystywanych środowiskach programistycznych
umie opracować dokumentację dotyczącą rozwiązania zadania projektowego oraz umie zinterpretować i uzasadnić uzyskane wyniki z badan symulacyjnych działania regulatorów i dyskretnych układów regulacji w wykorzystywanych środowiskach programistycznych
umie opracować dokumentację dotyczącą rozwiązania zadania projektowego oraz umie zinterpretować uzyskane wyniki z badan symulacyjnych działania regulatorów i dyskretnych układów regulacji
w wykorzystywanych środowiskach programistycznych
umie opracować dokumentację dotyczącą rozwiązania zadania projektowego oraz umie zinterpretować uzyskane wyniki z badan symulacyjnych działania dyskretnych układów regulacji w wykorzystywanych środowiskach programistycznych
umie zinterpretować uzyskane wyniki z badan symulacyjnych działania dyskretnych układów regulacji w wykorzystywanych środowiskach programistycznych
Efekt U3 sprawdzany jest na podstawie zaliczenia projektu grupowego
Ocena
5,0
(bdb)
4,5
(db+)
4,0
(db)
3,5
(dst+)
3,0
(dst)

Opis umiejętności
potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami i narzędziami komputerowego wspomagania projektowania, wytwarzania i eksploatacji do projektowania,
wytwarzania i eksploatacji urządzeń sterujących. Potrafi zaprojektować aplikację wdrożeniową regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz
norm, stosując podejście systemowe dla układów automatyki
wytwarzania i eksploatacji urządzeń sterujących. Potrafi zaprojektować aplikację wdrożeniową regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych, użytkowych i ekonomicznych oraz
norm
wytwarzania i eksploatacji urządzeń sterujących. Potrafi zaprojektować aplikację wdrożeniową regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych oraz norm
Potrafi zaprojektować model matematyczny i numeryczny regulatora, sterownika z uwzględnieniem
kryteriów jakościowych oraz norm
Potrafi zaprojektować model matematyczny regulatora, sterownika z uwzględnieniem kryteriów jakościowych
Efekt K1 i K2 sprawdzany jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń rachunkowych i
laboratoryjnych. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektów
W1 i W2
Kierownik Katedry Mechatroniki
Autor sylabusa
.............................................
................................
dr inż. Marek Jaworowicz
Prof. dr hab. inż. Bogdan ZYGMUNT

Projektowanie układów regulacji

Transkrypt

Podobne dokumenty

(a) Nazwa dostawcy lub znak towarowy Saunier Duval (b

Zadania - Wydział Elektrotechniki i Automatyki

Niektóre artykuły w tym dziale są zablokowane. Nasze wskazówki i

Adapter regulatora ciśnienia paliwa D1Spec

Regulator solarny ecoSol 200

Układy regulacji z rzeczywistym regulatorem PID - gryf

Program ćwiczenia

Informacja o produkcie Regulator przepływu powietrza typ RN