Symulacja Układów Sterowania Plik

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: SYMULACJA UKŁADÓW
2. Kod przedmiotu:
STEROWANIA
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEII
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 6
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: prof. dr hab. inż. Mieczysław Metzger
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Dynamika Układów, Dynamika Procesów,
Metody Numeryczne, Podstawy Automatyki. Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki niniejszego przedmiotu
student posiada przygotowanie w zakresie równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych oraz ich
numerycznego rozwiązywania. Niezbędne są też wiadomości potrzebne dla syntezy opisu matematycznego
obiektów sterowania oraz algorytmów sterowania.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest nauczenie studentów umiejętności syntezy symulatorów układów
sterowania w czasie rzeczywistym dla potrzeb projektowania i testowania układów automatyki oraz syntezy
symulatorów trenażerowych i systemów wizualizacji układów sterowania. Jako środowisko programowania
aktualnie stosuje się LabVIEW.
Celem wykładu jest przekazanie studentom podstawowych wiadomości w zakresie symulacji układów
sterowania jako mocnego narzędzia wraz z rozwojem technologii informatycznych przejmującego dominującą
rolę przy projektowaniu i testowaniu układów automatyki.
17. Efekty kształcenia:
Nr
Opis efektu kształcenia
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
W1
Zna metodykę symulacji w czasie rzeczywistym (RTS - CL, PS, OS
real-time simulation)
WT, WM, L
W2
Zna podstawowe metody programowania obiektów
sterowania, algorytmów sterowania i różne możliwości ich
połączenia w układ sterownia (4-20-mA,TCP, UDP, OPC)
Ma wiedzę o podstawowych sposobach syntezy
wirtualnych instrumentów automatyki programowanych w
języku G.
Potrafi zaadaptować modele matematyczne oraz metody
numeryczne dla syntezy symulatorów umożliwiających
realizujących realizację eksperymentów symulacyjnych w
czasie rzeczywistym.
Potrafi oprogramować i prowadzić eksperymenty
symulacyjne układów sterowania z wizualizacją graficzną
rezultatów.
CL, PS, OS
WT, WM, L
CL, PS, OS
WT, WM, L
CL, PS, OS
L
SP, CL
L
W3
U1
U2
K_W13/3;
W5/1,W6/1;
W17/1
K_W13/3;
W5/1,W6/1;
W17/1
K_W13/3;
W5/1,W6/1;
W17/1
K_U11/3;
U7/2;U8/2;
U11/3
Potrafi samodzielnie podejmować decyzje dotyczące CL, PS
wyboru metod syntezy symulatorów
K2
Potrafi zaprezentować i obronić wykonaną aplikację OS
symulatora
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
K1
L
K_K04/2
L
K_K05/2
W. : 30 L.: 15
19. Treści kształcenia:
Wykład
Podstawowe pojęcia modelowania i symulacji. Testowanie układów automatyki. Oprogramowania LabVIEW
jako światowy standard dla syntezy instrumentów wirtualnych (czyli w pełni funkcjonalnych urządzeń
zrealizowanych na PC).
Podstawowy kurs języka G. Idea programowania graficznego. Język G jako narzędzie nie ustępujące językowi
C/C++. Okna aplikacji (panele czołowe urządzeń oraz systemów SCADA/HMI/MMI/GUI) oraz diagramu
programu.
Programowanie graficznego panelu użytkownika. Omówienie implementacji gałek, pokręteł, manipulatorów,
przycisków oraz wskaźników i okien wykresów czasowych. Wizualizacja trendów i alarmów. Dobór mechanicznej
reakcji kontrolek.
Idea programowania graficznego za pomocą ikon. Tworzenie programu za pomocą łączenia ikon. Idea i
realizacja paradygmatu „data flow computing”.
Graficzna realizacja podstawowych struktur programowania (pętle, instrukcje warunkowe, sekwencje itp.).
Klastry. Zmienne lokalne i globalne.
Realizacja funkcji i podprogramów w języku G. Programowanie obiektowe w języku G.
Graficzne programowanie operacji z użyciem macierzy i wektorów. Realizacja operacji w czasie rzeczywistym.
Obliczenia w trybie “data flow computing”. Graficzny debugger. Obsługa We/Wy w czasie rzeczywistym.
Symulacja w czasie rzeczywistym.
Adaptacja podstawowych metod numerycznego całkowania RRZw i RRCz. oraz analitycznych metod badania
dynamiki procesów. Metody Eulera, RK2, RK4, AB2, ABM4 oraz metody linii.
Przystosowanie podstawowych zasad dyskretyzacji układów ciągłych z wykorzystaniem przekształcenia Z dla
syntezy regulatorów i symulatorów.
Przykłady symulacji obiektów automatyki w czasie rzeczywistym. Realizacja prostych algorytmów regulacji i
sterowania. Symulacja układów automatyki.
Zajęcia laboratoryjne
1) Synteza GUI (programowanie wskaźników i zadajników).
2) Kontrola realizacji obliczeń i realizacja czasu rzeczywistego.
3) Obsługa we/wy analogowych i cyfrowych.
4) Symulatory obiektów automatyki.
5) Synteza regulatorów P, PI, PID z ograniczeniem sygnału i zatrzymaniem całkowania.
6) Badania symulacyjne układów regulacji.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1) Metzger: Modelling, simulation and control of continuous processes, Wyd. Jacka Skalmierskiego, 2000.
2) LabVIEW - aktualny podręcznik użytkownika.
22. Literatura uzupełniająca:
1.
M.Metzger. Graphical programming of real-time simulation of a class of distributed parameter systems.
Proceedings of the 16 IMACS World Congress, Lousanne 2000 (w formie pdf)
20. Egzamin: tak nie1
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/0
0/0
15/15
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
5/5
Suma godzin
50/20
24. Suma wszystkich godzin: 70
25. Liczba punktów ECTS: 2
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 1
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)