automatyka_robotyka20070210 automatyka_robotyka20070210

Załącznik nr 9
Standardy kształcenia dla kierunku studiów:
Automatyka i robotyka
A. STUDIA PIERWSZEGO STOPNIA
I. WYMAGANIA OGÓLNE
Studia pierwszego stopnia trwają nie krócej niŜ 7 semestrów. Liczba godzin zajęć nie
powinna być mniejsza niŜ 2400. Liczba punktów ECTS (European Credit Transfer System)
nie powinna być mniejsza niŜ 210.
II. KWALIFIKACJE ABSOLWENTA
Absolwenci studiów powinni posiadać wiedzę z zakresu informatyki, analizy sygnałów,
regulacji automatycznej, robotyki, algorytmów decyzyjnych i obliczeniowych. Powinni
posiadać umiejętności korzystania z: sprzętu komputerowego w ramach uŜytkowania
profesjonalnego oprogramowania inŜynierskiego, jak i opracowywania własnych, prostych
aplikacji programowania i sterowników logicznych; sieci komputerowych i sieci
przemysłowych przy eksploatacji i do projektowania układów automatyki oraz systemów
sterowania i systemów wspomagania decyzji. Absolwenci powinni być przygotowani do
eksploatacji, uruchamiania i projektowania systemów automatyki i robotyki w róŜnych
zastosowaniach. Absolwenci powinni znać język obcy na poziomie biegłości B2
Europejskiego Systemu Opisu Kształcenia Językowego Rady Europy oraz posiadać
umiejętności posługiwania się językiem specjalistycznym z zakresu kierunku kształcenia.
Absolwenci powinni być przygotowani do pracy w przemyśle chemicznym, budowy maszyn,
metalurgicznym, przetwórstwa materiałów, spoŜywczym, elektrotechnicznym i
elektronicznym oraz ochrony środowiska, a takŜe w małych i średnich przedsiębiorstwach
zatrudniających inŜynierów z zakresu automatyki oraz technik decyzyjnych. Absolwenci
powinni być przygotowani do podjęcia studiów drugiego stopnia.
III. RAMOWE TREŚCI KSZTAŁCENIA
III.1 GRUPY TREŚCI KSZTAŁCENIA, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ
ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH
B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
Razem
godziny
ECTS
330
630
960
33
63
96
III.2 SKŁADNIKI TREŚCI KSZTAŁCENIA W GRUPACH, MINIMALNA
LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA
LICZBA PUNKTÓW ECTS
A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH
Treści kształcenia w zakresie:
1. Matematyki
2. Fizyki
3. Informatyki
B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
Treści kształcenia w zakresie:
1. Sygnałów i systemów dynamicznych
2. Automatyki
3. Robotyki
4. Elektrotechniki i elektroniki
5. Mechaniki i wytrzymałości materiałów
6. Sterowania procesami ciągłymi
7. Sterowania procesami dyskretnymi
8. Systemów czasu rzeczywistego
9. Wspomagania decyzji
godziny
ECTS
330
33
150
60
120
630
63
III.3. WYSZCZEGÓLNIENIE TREŚCI I EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH
1. Kształcenie w zakresie matematyki
Treści kształcenia: Algebra liniowa. Analiza matematyczna. Równania róŜniczkowe i
róŜnicowe. Przekształcenia Laplace’a i Z. Podstawy matematyki dyskretnej. Metody
probabilistyczne. Statystyka. Metody numeryczne.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: rozwiązywania zagadnień
formułowanych w postaci opisów algebraicznych; stosowania opisu matematycznego
do procesów dynamicznych, ciągłych i dyskretnych; formułowania opisów
niepewności; posługiwania się procedurami numerycznymi.
2. Kształcenie w zakresie fizyki
Treści kształcenia: Dynamika układów punktów materialnych. Elementy mechaniki
relatywistycznej. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu. Optyka
geometryczna i falowa. Elementy optyki relatywistycznej. Podstawy akustyki.
Mechanika kwantowa i budowa atomu. Fizyka laserów. Podstawy krystalografii.
Metale i półprzewodniki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: pomiaru podstawowych wielkości
fizycznych; analizy zjawisk fizycznych; rozwiązywania zagadnień z zakresu techniki
w oparciu o prawa fizyki.
3. Kształcenie w zakresie informatyki
Treści kształcenia: Podstawy programowania. Algorytmy i struktury danych. Języki
programowania. Podstawy architektury komputerów i systemów operacyjnych. Sieci
komputerowe. Bazy danych. Metody sztucznej inteligencji.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: programowania proceduralnego i
obiektowego; rozumienia struktury i zasady działania komputera; rozumienia
2
podstawowych mechanizmów systemów operacyjnych; korzystania z sieci
komputerowych; korzystania z baz danych; korzystania z metod sztucznej inteligencji.
B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
1. Kształcenie w zakresie sygnałów i systemów dynamicznych
Treści kształcenia: Reprezentacje sygnałów: ciągłych, dyskretnych i okresowych.
Przetwarzanie sygnałów. Podstawy transmisji sygnałów. Liniowe układy dynamiczne
– sposoby ich opisywania.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: analizy i przetwarzania sygnałów
ciągłych i dyskretnych w czasie; opisywania systemów liniowych; analizy transmisji
sygnałów przez systemy liniowe.
2. Kształcenie w zakresie automatyki
Treści kształcenia: Rodzaje i struktury układów sterowania. Elementy układu
regulacji. Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy. Transmitancje
operatorowa i widmowa. Badanie stabilności. Projektowanie liniowych układów
regulacji w dziedzinie częstotliwości. Regulator PID – dobór nastaw.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: rozumienia podstawowych struktur
układów sterowania; opisu i analizy liniowego układu dynamicznego w dziedzinie
czasu i zmiennej zespolonej; badania stabilności; projektowania prostego układu
regulacji metodami częstotliwościowymi; doboru nastaw regulatora PID.
3. Kształcenie w zakresie robotyki
Treści kształcenia: Rodzaje robotów – ich cechy charakterystyczne oraz główne
elementy składowe. Metody opisu połoŜenia i orientacji brył sztywnych. Kinematyka
robotów – wyznaczanie trajektorii, metody przetwarzania informacji z czujników.
Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy. Chwytaki i ich zastosowania.
Podstawy programowania robotów. Nawigacja pojazdami autonomicznymi. Dynamika
robotów. Robotyczne układy holonomiczne i nie-holonomiczne w odniesieniu do
zadania planowania i sterowania ruchem. Sterowanie pozycyjno-siłowe. Podstawy
metod rozpoznawania otoczenia. Języki programowania robotów. Struktury
programowe. Zaawansowane zagadnienia dotyczące sterowania robotów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: projektowania prostych robotów
składanych ze standardowych podzespołów; implementacji podstawowego
oprogramowania sterującego robotami; projektowania prostych układów sterowania
robotami.
4. Kształcenie w zakresie elektrotechniki i elektroniki
Treści kształcenia: Podstawy miernictwa. Podstawy teorii obwodów. Proste układy
analogowe. Cyfrowe układy elektroniczne. Przetworniki A/C i C/A. Technika
mikroprocesorowa. Podstawy napędu elektrycznego.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: analizy i projektowania prostych
układów elektronicznych; projektowania układów cyfrowych i mikroprocesorowych.
5. Kształcenie w zakresie mechaniki i wytrzymałości materiałów
Treści kształcenia: Zasady mechaniki. Podstawowe modele ciał w mechanice
technicznej. Układy sił i ich redukcja. Równowaga układów płaskich i przestrzennych
– warunki równowagi, równania równowagi i ich rozwiązywanie. Analiza statyczna
belek, kratownic i ram. Elementy teorii stanu napręŜenia i odkształcenia. Układy
liniowo-spręŜyste. NapręŜenia dopuszczalne. Hipotezy wytęŜeniowe. Analiza
wytęŜania elementów maszyn. Analiza wytrzymałościowa płyt i powłok
cienkościennych. Wytrzymałość zmęczeniowa. Elementy kinematyki i dynamiki
punktu materialnego, układu punktów materialnych i bryły sztywnej. Podstawy teorii
drgań dyskretnych układów mechanicznych. Elementy teorii maszyn i mechanizmów.
3
6.
7.
8.
9.
Statyka płynów. Elementy kinematyki płynów. Równanie Bernoulliego. Przepływy
laminarne i turbulentne. Przepływy przez kanały zamknięte i otwarte. Równanie
Naviera-Stokesa. Podobieństwa zjawisk przepływowych. Przepływy potencjalne i
dynamika gazów. Podstawy mechaniki komputerowej. Zastosowania technik
komputerowych w mechanice.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: rozwiązywania problemów
technicznych w oparciu o prawa mechaniki; wykonywania analiz
wytrzymałościowych elementów maszyn.
Kształcenie w zakresie sterowania procesami ciągłymi
Treści kształcenia: Równania stanu. SprzęŜenie zwrotne od stanu. Przesuwanie
biegunów, obserwatory stanu. Dyskretne układy regulacji. Struktury z regulatorem
PID. Zasada regulacji predykcyjnej – przykładowa realizacja. Warstwowa struktura
układów sterowania – jej realizacje przemysłowe.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: projektowania ciągłych i dyskretnych
układów regulacji procesami ciągłymi ze sprzęŜeniem od wyjścia lub stanu.
Kształcenie w zakresie sterowania procesami dyskretnymi
Treści kształcenia: Przykłady procesów zdarzeń dyskretnych. Sterowanie
sekwencyjne, symulacja, priorytetowe reguły szeregowania, sieci kolejkowe. Modele
optymalizacyjne: grafowe, kombinatoryczne, programowania dyskretnego. ZłoŜoność
obliczeniowa. Algorytmy optymalizacji – dokładne i przybliŜone. Warstwowe
struktury sterowania. Sterowanie a zarządzanie.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: analizy problemów; tworzenia
prostych modeli symulacyjnych; formułowania zadań optymalizacyjnych;
posługiwania się wybranymi algorytmami; analizy i interpretacji rozwiązań.
Kształcenie w zakresie systemów czasu rzeczywistego
Treści kształcenia: Specyfika systemów czasu rzeczywistego. Systemy operacyjne
czasu rzeczywistego. Sieci przemysłowe. Rozproszone systemy automatyki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: projektowania, implementacji i
integracji rozproszonych systemów pracujących w czasie rzeczywistym.
Kształcenie w zakresie wspomagania decyzji
Treści kształcenia: Podstawy wspomagania decyzji, modelowania sytuacji
decyzyjnych, reprezentacji niepewności oraz analizy wielokryterialnej. Synteza
optymalnych reguł decyzyjnych. Parametryczne reguły decyzyjne. Decyzje w oparciu
o powtarzaną optymalizację. Scenariusze wielowariantowe. Systemy komputerowe
wspomagania decyzji.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: modelowania sytuacji decyzyjnych;
analizy wielokryterialnej; stosowania optymalnych i parametrycznych reguł
decyzyjnych oraz powtarzanej optymalizacji; posługiwania się systemami
komputerowego wspomagania decyzji.
IV. PRAKTYKI
Praktyki powinny trwać nie krócej niŜ 4 tygodnie.
Zasady i formę odbywania praktyk ustala jednostka uczelni prowadząca kształcenie.
V. INNE WYMAGANIA
1. Programy nauczania powinny przewidywać zajęcia z zakresu wychowania fizycznego
– w wymiarze 60 godzin, którym moŜna przypisać do 2 punktów ECTS; języków
obcych – w wymiarze 120 godzin, którym naleŜy przypisać 5 punktów ECTS;
technologii informacyjnej – w wymiarze 30 godzin, którym naleŜy przypisać 2 punkty
ECTS. Treści kształcenia w zakresie technologii informacyjnej: podstawy technik
4
2.
3.
4.
5.
6.
informatycznych, przetwarzanie tekstów, arkusze kalkulacyjne, bazy danych, grafika
menedŜerska i/lub prezentacyjna, usługi w sieciach informatycznych, pozyskiwanie i
przetwarzanie informacji – powinny stanowić co najmniej odpowiednio dobrany
podzbiór informacji zawartych w modułach wymaganych do uzyskania Europejskiego
Certyfikatu Umiejętności Komputerowych (ECDL – European Computer Driving
Licence).
Programy nauczania powinny zawierać treści humanistyczne w wymiarze nie
mniejszym niŜ 60 godzin, którym naleŜy przypisać nie mniej niŜ 3 punkty ECTS.
Programy nauczania powinny przewidywać zajęcia z zakresu ochrony własności
intelektualnej, bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ergonomii.
Programy nauczania studiów powinny obejmować wszystkie treści podstawowe oraz
treści kierunkowe wymienione w punktach 1 - 4 z co najmniej dwóch zakresów
wymienionych w punktach 5 – 9.
Przynajmniej 50% zajęć powinny stanowić seminaria, ćwiczenia audytoryjne,
laboratoryjne i projektowe lub pracownie problemowe.
Student otrzymuje 15 punktów ECTS za przygotowanie pracy dyplomowej (projektu
inŜynierskiego) i przygotowanie do egzaminu dyplomowego.
ZALECENIA
1. Wskazana jest znajomość języka angielskiego.
2. Przy tworzeniu programów nauczania mogą być stosowane kryteria FEANI
(Fédération Européenne d'Associations Nationales d'Ingénieurs).
5
B. STUDIA DRUGIEGO STOPNIA
I. WYMAGANIA OGÓLNE
Studia drugiego stopnia trwają nie krócej niŜ 3 semestry. Liczba godzin zajęć nie powinna
być mniejsza niŜ 900. Liczba punktów ECTS nie powinna być mniejsza niŜ 90.
II. KWALIFIKACJE ABSOLWENTA
Absolwenci studiów posiadają zaawansowaną wiedzę i umiejętności potrzebne do
twórczego działania w zakresie analizy, projektowania i konstrukcji układów i systemów
automatyki, sterowania i oprogramowania systemów robotyki przemysłowej i usługowej oraz
projektowania systemów wspomagania decyzji. Powinni być biegli w problematyce technik
decyzyjnych i wiedzy systemowej oraz przygotowani do rozwiązywania złoŜonych
interdyscyplinarnych problemów z zakresu automatyki i robotyki w przemyśle. Absolwenci
powinni być przygotowani do kierowania zespołami w jednostkach przemysłowych i
projektowych oraz do pracy naukowo-badawczej. Powinni być przygotowani do pracy w
instytutach naukowo-badawczych, ośrodkach badawczo-rozwojowych, w przemyśle
chemicznym, budowy maszyn, metalurgicznym, przetwórstwa materiałów, spoŜywczym,
elektrotechnicznym i elektronicznych oraz ochrony środowiska, a takŜe w małych i średnich
przedsiębiorstwach zatrudniających specjalistów z zakresu automatyki i technik decyzyjnych.
Absolwenci powinni mieć wpojone nawyki ustawicznego kształcenia i rozwoju zawodowego
oraz być przygotowani do podejmowania wyzwań badawczych i kontynuacji edukacji na
studiach trzeciego stopnia.
III. RAMOWE TREŚCI KSZTAŁCENIA
III.1 GRUPY TREŚCI KSZTAŁCENIA, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ
ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
Razem
godziny
ECTS
150
150
15
15
III.2 SKŁADNIKI TREŚCI KSZTAŁCENIA W GRUPACH, MINIMALNA
LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA
LICZBA PUNKTÓW ECTS
GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
Treści kształcenia w zakresie:
1. Teorii i metod optymalizacji
2. Modelowania i identyfikacji
3. Teorii sterowania
godziny
ECTS
150
15
6
III.3 WYSZCZEGÓLNIENIE TREŚCI I EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH
1. Kształcenie w zakresie teorii i metod optymalizacji
Treści kształcenia: Programowanie liniowe. Warunki optymalności. Metody
nieliniowej optymalizacji lokalnej bez ograniczeń i z ograniczeniami. Podstawy
optymalizacji dyskretnej i mieszanej. Metoda podziału i ograniczeń. Optymalizacja
globalna. Algorytmy ewolucyjne.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: implementacji algorytmów
optymalizacji dla zadań ciągłych bez ograniczeń i z ograniczeniami oraz zadań
dyskretnych; implementacji algorytmów ewolucyjnych; wykorzystywania procedur
standardowych.
2. Kształcenie w zakresie modelowania i identyfikacji
Treści kształcenia: Obiekty, modele i niepewność. Struktury modeli i błędy
modelowania. Metoda najmniejszych kwadratów. Statyczne modele liniowe. Metody
rekurencyjne estymacji parametrów. Liniowe modele dynamiczne. Modele
adaptacyjne. Modelowanie nieliniowe statyki i dynamiki z wykorzystaniem systemów
rozmytych i sieci neuronowych. Testowanie modeli.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: wykorzystania obserwacji do budowy
i testowania modeli liniowych i nieliniowych; prognozowania sygnałów na podstawie
modeli.
3. Kształcenie w zakresie teorii sterowania
Treści kształcenia: Stabilność metody Lapunowa, kryteria stabilności absolutnej.
Zadania sterowania optymalnego – zasada Hamiltona-Bellmana, zasada maksimum,
programowanie dynamiczne, sprowadzanie zadań sterowania optymalnego do
programowania matematycznego. Problemy liniowo-kwadratowe – metody
rozwiązywania.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje: analizy stabilności liniowych i
nieliniowych układów sterowania; formułowania i rozwiązywania zadań sterowania
optymalnego; rozwiązywania liniowo-kwadratowych problemów sterowania.
IV. INNE WYMAGANIA
1. Przynajmniej 50% zajęć powinno być przeznaczone na seminaria, ćwiczenia
audytoryjne, laboratoryjne lub projektowe.
2. Programy nauczania powinny przewidywać wykonanie pracy przejściowej.
3. Student otrzymuje 20 punktów ECTS za przygotowanie pracy magisterskiej i
przygotowanie do egzaminu dyplomowego.
7