Zagadnienia - Laboratorium Mechatroniki

Laboratorium Mechatroniki IEPiM
dr hab. inż. Andrzej Puchalski, prof. nzw.
www.mechatronika.uniwersytetradom.pl/
Automatyka i Sterowanie (AiS)
Student winien opanować następujące zagadnienia
Część 1. Wprowadzenie i pojęcia podstawowe automatyki i sterowania
Automatyzacja, sterowanie, regulacja, sygnały wejściowe i wyjściowe, układ sterowania, układ automatycznej
regulacji, układ otwarty i zamknięty sterowania, obiekt regulacji, regulator, schemat blokowy. Mechatronika.
Klasyfikacja układów automatyki. Układy liniowe i nieliniowe. Układy liniowe z czasem ciągłym. Układy dyskretne.
Układy impulsowe i cyfrowe. Układy stacjonarne i niestacjonarne. Podział układów automatycznej regulacji ze
względu na zadania. Mikroprocesory i mikrokontrolery. Architektura systemów mikroprocesorowych. Pamięci
półprzewodnikowe. Programowalne sterowniki logiczne - PLC. Koncepcja i rozwój konstrukcji PLC.
Część 2. Programowalne układy przemysłowe automatyki
Budowa i zasada działania programowalnych sterowników logicznych PLC Siemens. Schemat blokowy. Porty
wejściowe i wyjściowe. Schemat podłączeń układów wejść/wyjść sterownika. Instalacja urządzeń. Konfigurowanie
łącza PC-PLC sterownika przemysłowego. Zasady programowania PLC. Logika drabinkowa. Sposoby prezentacji
programów: LAD, STL, CSF i GRAPH. Programy realizujące funkcje kombinacyjne. Układy i programy
przykładowe sterowników przemysłowych.
Część 3. Projektowanie układów automatyki ze sterownikami PLC.
Błędy krytyczne i niekrytyczne. Wykrywanie błędów. Operacje czasowe. Timery i liczniki. Konfiguracja. Operacje
pamięciowe. Realizacja programu Zatrzask za pomocą funkcji Set/Reset. Funkcja pamięci bitowej. Funkcje detekcji
zboczy sygnałów. Program przełącznika impulsowego. Instrukcje pętli. Instrukcje matematyczne i logiczne.
Instrukcje sterujące programem. Specjalne bloki funkcyjne. Systemy obsługi operatorskiej. Panele tekstowe i
graficzne.
Część 4. Czujniki i elektryczne maszynowe napędy wykonawcze
Sensory i aktory. Czujniki R,L,C. Hallotrony. Magnetorezystory. Enkodery optyczne inkrementalne i absolutne.
Tensometry. Przetworniki piezoelektryczne. Przepływomierze objętościowe, masowe i ciśnieniowe. Termistory
NTC, PTC. Czujniki półprzewodnikowe temperatury. Termopary. Pirometria. Mikrosilniki wykonawcze DC z
magnesami trwałymi. Budowa. Schemat zastępczy i charakterystyki. Rozruch. Bieg jałowy. Moc. Sprawność.
Wpływ temperatury. Trwałość. Mikrosilniki skokowe . Budowa i zasada działania. Metody i układy sterowania.
Charakterystyki. Wady i zalety. Zastosowania.
Część 5. Modelowanie układów sterowania.
Metody modelowania. Modelowanie w dziedzinie czasu. Równanie stanu. Równanie wyjścia. Zmienne stanu.
Sterowalność i obserwowalność. Obserwatory stanu. Modelowanie w dziedzinie częstotliwości. Przekształcenie
(transformata) Laplace’a. Transmitancja operatorowa. Modele wejściowo- wyjściowe. Wyznaczanie transmitancji
układu opisanego równaniami stanu. Modelowanie układów mechanicznych: sprężyna, tłumik, masa. Narzędzia
modelowania w środowisku Matlab i Simulink. Schematy symulacyjne.
Część 6. Charakterystyki w automatyce.
Charakterystyki statyczne. Charakterystyki czasowe: skokowa i impulsowa. Transmitancja widmowa.
Charakterystyki częstotliwościowe. Charakterystyka amplitudowo-fazowa. Charakterystyki logarytmiczne
wzmocnienia i fazy. Charakterystyki częstotliwościowe logarytmiczne złożonych układów dynamicznych. Własności
podstawowych członów automatyki. Człon inercyjny I-go i II-go rzędu. Człon różniczkujący idealny i rzeczywisty.
Człon całkujący idealny i rzeczywisty. Człon oscylacyjny. Człon opóźniający. Tworzenie, przekształcanie i
upraszczanie schematów blokowych układów automatyki.
Część 7. Stabilność i jakość regulacji układów automatyki.
Pojęcie stabilności asymptotycznej układu automatycznej regulacji. Transmitancja układu zamkniętego i otwartego,
transmitancja uchybowa, równanie charakterystyczne, pierwiastki równania charakterystycznego. Kryteria
algebraiczne i graficzne badania stabilności. Kryterium Hurwitza. Kryterium Nyquista. Projektowanie układów
regulacji. Zapas stabilności modułu i zapas stabilności fazy. Wskaźniki jakości regulacji: czas regulacji,
przeregulowanie, wskaźniki całkowe. Regulatory analogowe i cyfrowe PID. Zasady doboru nastaw regulatorów.