Generuj PDF tej strony

Nazwa modułu:
Rok akademicki:
Wydział:
Kierunek:
Teoria sterowania i technika regulacji
2016/2017
Kod: EEL-1-406-s
Punkty ECTS:
6
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Elektrotechnika
Poziom studiów:
Specjalność:
Studia I stopnia
Język wykładowy: Polski
Profil kształcenia:
-
Forma i tryb studiów:
Ogólnoakademicki (A)
Semestr: 4
Strona www:
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Klempka Ryszard ([email protected])
Osoby prowadzące: dr inż. Waradzyn Zbigniew ([email protected])
dr inż. Klempka Ryszard ([email protected])
Świątek Bogusław ([email protected])
dr inż. Ożadowicz Andrzej ([email protected])
dr inż. Firlit Andrzej ([email protected])
dr inż. Piątek Krzysztof ([email protected])
Chmielowiec Krzysztof ([email protected])
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM
Student, który zaliczył moduł zajęć
wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK
Sposób weryfikacji
efektów kształcenia
(forma zaliczeń)
M_W001
Zna sposoby opisu układów dynamicznych
EL1A_W01,
EL1A_W07,
EL1A_W10
Kolokwium, Egzamin
M_W002
Zna opis i charakterystyki podstawowych
członów
EL1A_W01,
EL1A_W07,
EL1A_W10
Egzamin, Kolokwium
M_W003
Zna algebrę schematów blokowych
EL1A_W01,
EL1A_W07,
EL1A_W10
Kolokwium, Egzamin
M_W004
Zna metody oceny stabilności układów
EL1A_W01,
EL1A_W07,
EL1A_W10
Kolokwium, Egzamin
Wiedza
Umiejętności
1/6
Karta modułu - Teoria sterowania i technika regulacji
M_U001
Umie narysować charakterystyki podstawowych
obiektów
EL1A_U01, EL1A_U03,
EL1A_U09
Kolokwium,
Sprawozdanie, Egzamin
M_U002
Potrafi opisać obiekt liniowy w przestrzeni stanu
i za pomocą transmitancji
EL1A_U01, EL1A_U03,
EL1A_U09
Kolokwium,
Sprawozdanie, Egzamin
M_U003
Umie stosować kryteria stabilności Routha,
Hurwitza i Nyquista
EL1A_U01, EL1A_U03,
EL1A_U09
Egzamin, Kolokwium,
Sprawozdanie
M_U004
Potrafi wyznaczyć transmitancję zastępczą
układu złożonego z kilku bloków
EL1A_U01, EL1A_U03,
EL1A_U09
Egzamin, Kolokwium,
Sprawozdanie
EL1A_K06
Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001
Potrafi w sposób zrozumiały sformułować i
przekazać w formie pisemnej z zagadnień
technicznych realizowanych na laboratorium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Konwersatori
um
Zajęcia
seminaryjne
Zajęcia
praktyczne
Zajęcia
terenowe
Zajęcia
warsztatowe
Zna sposoby opisu układów
dynamicznych
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W002
Zna opis i charakterystyki
podstawowych członów
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W003
Zna algebrę schematów
blokowych
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W004
Zna metody oceny stabilności
układów
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U001
Umie narysować
charakterystyki
podstawowych obiektów
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U002
Potrafi opisać obiekt liniowy w
przestrzeni stanu i za pomocą
transmitancji
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U003
Umie stosować kryteria
stabilności Routha, Hurwitza i
Nyquista
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U004
Potrafi wyznaczyć
transmitancję zastępczą
układu złożonego z kilku
bloków
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
E-learning
Ćwiczenia
projektowe
M_W001
Inne
Ćwiczenia
laboratoryjne
Forma zajęć
Ćwiczenia
audytoryjne
Student, który zaliczył moduł
zajęć wie/umie/potrafi
Wykład
Kod EKM
Wiedza
Umiejętności
Kompetencje społeczne
2/6
Karta modułu - Teoria sterowania i technika regulacji
M_K001
Potrafi w sposób zrozumiały
sformułować i przekazać w
formie pisemnej z zagadnień
technicznych realizowanych
na laboratorium
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
Podstawowe pojęcia i definicje
Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu sterowania i automatyki. Podstawowe
informacje na temat obiektów, sygnałów i modeli.
Przekształcenie Laplace’a
Przekształcenie i operator Laplace’a, pojęcie splotu funkcji, podstawowe transformaty i
ich właściwości. Rozkład na ułamki proste. Wyznaczanie oryginału funkcji.
Transmitancja widmowa i operatorowa.
Podstawowe człony i ich charakterystyki
Charakterystyki: odpowiedzi na skok jednostkowy, odpowiedzi na wymuszenie
impulsowe, charakterystyki Bodego i Nyquista. Podstawowe człony: wzmacniający,
całkujący, całkujący z inercją, różniczkujący, różniczkujący z inercją, inercyjny i
oscylacyjny.
Algebra schematów blokowych
Podstawowe zasady algebry schematów blokowych
Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu
Stan układu dynamicznego, równania różniczkowe, układy liniowe, przestrzeń stanu,
układy SISO i MIMO. Wyznaczanie transmitancji
Sterowalność i obserwowalność
Pojęcia sterowalności i obserowalności obiektów, metody obliczeniowe.
Stabilność układów
Definicja, położenie pierwiastków, kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista,
zapas modułu i zapas fazy.
Wskaźniki jakości i regulacja
Wskaźniki jakości, regulacja statyczna i astatyczna, uchyb dynamiczny, podstawowe
regulatory i ich własności oraz charakterystyki, metody doboru parametrów regulacji,
korekcja dynamiczna liniowych układów jednowymiarowych
Układy dyskretne
Układy dyskretne, dyskretyzacja, transmitancja dyskretna, opis w przestrzeni stanu,
charakterystyki
Dynamika układów nieliniowych
Metoda płaszczyzny fazowej, pierwszej harmonicznej, przykładowe charakterystyki
Ćwiczenia audytoryjne
Przekształcenie Laplace’a
Przekształcenie i operator Laplace’a, pojęcie splotu funkcji, podstawowe transformaty i
ich właściwości. Rozkład na ułamki proste. Wyznaczanie oryginału funkcji.
Transmitancja widmowa i operatorowa.
3/6
Karta modułu - Teoria sterowania i technika regulacji
Podstawowe człony i ich charakterystyki
Charakterystyki: odpowiedzi na skok jednostkowy, odpowiedzi na wymuszenie
impulsowe, charakterystyki Bodego i Nyquista. Podstawowe człony: wzmacniający,
całkujący, całkujący z inercją, różniczkujący, różniczkujący z inercją, inercyjny i
oscylacyjny.
Algebra schematów blokowych
Zasady algebry schematów blokowych
Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu
Stan układu dynamicznego, równania różniczkowe, układy liniowe, przestrzeń stanu,
układy SISO i MIMO. Wyznaczanie transmitancji
Stabilność układów
Definicja, położenie pierwiastków, kryteria stabilności Routha, Hurwitza i Nyquista,
zapas modułu i zapas fazy,
Układy dyskretne
Układy dyskretne, dyskretyzacja, transmitancja dyskretna, opis w przestrzeni stanu,
charakterystyki
Ćwiczenia laboratoryjne
Charakterystyki dynamiczne podstawowych członów UAR
Badanie podstawowych charakterystyk członów dynamicznych (odpowiedź na
wymuszenie impulsowe oraz skok jednostkowe, bodego i nyquista).
Regulacja temperatury
Stanowisko laboratoryjne pieca elektrycznego z regulacją temperatury
Opis transmitancyjny UAR - algebra schematów blokowych
Podstawowe przekształcenia schematów blokowych.
Serwomechanizm działający w układzie regulacji automatycznej
Stanowiska laboratoryjne serwomechanizmu z regulatorami i sprzężeniem zwrotnym.
Opis UAR w przestrzeni stanu
Opis układów dynamicznych w przestrzeni stanu.
Komputer w układzie regulacji - identyfikacja obiektu
Komputerowe metody identyfikacji modelu obiektu na podstawie pomiarów.
Analityczne i graficzne kryteria stabilności liniowych UAR
Ocena stabilności układów na podstawie różnych kryteriów stabilności.
Regulator ciągły PID - charakterystyki czasowe i częstotliwościowe
Metody doboru nastaw parametrów regulatora PID.
Komputer w układzie regulacji - współpraca obiektu z regulatorem
Komputer w roli regulatora układów dynamicznych (dSpace).
Analiza podstawowych układów dyskretnych
Opis i analiza układów dyskretnych.
Regulator cyfrowy
Dobór parametrów regulatora cyfrowego.
4/6
Karta modułu - Teoria sterowania i technika regulacji
Sposób obliczania oceny końcowej
1.Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium,
ćwiczeń tablicowych oraz egzaminu.
2.Obliczamy średnią arytmetyczną ze wszystkich ocen z zaliczenia laboratorium, ćwiczeń tablicowych
oraz egzaminu na wszystkich terminach.
3.Wyznaczamy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.8 then OK:=5.0 else
if sr>4.4 then OK:=4.5 else
if sr>3.9 then OK:=4.0 else
if sr>3.4 then OK:=3.5 else OK:=3
Wymagania wstępne i dodatkowe
Zaliczone przedmioty: Teoria obwodów I, podstawy informatyki I, analiza matematyczna I
Zalecana literatura i pomoce naukowe
1.Kaczorek T. „Teoria sterowania i systemów”, Wydawnictwo naukowe PWN 1996r,
2.Pełczewski W. „Teoria sterowania”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1980r,
3.Potrawka S. i inni „Teoria sterowania i technika regulacji laboratorium” UWND AGH, Kraków 2001,
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
[1]Dzieża J., Klempka R., H Control of DC Motors, SENE‘97, III krajowa konferencja naukowa Sterowanie
w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym, Łódź – Arturówek, 12–14 listopada 1997 r., ISBN 83901682-6-X, s.137-142.
[2]Klempka R., Sterowanie obiektem elektromechanicznym z wykorzystaniem algorytmów
genetycznych przy kilku kryteriach jakości, rozprawa doktorska, Kraków 1999
[3]Klempka R., Stankiewicz A., Charakterystyki dynamiczne podstawowych członów, ćwiczenie 1, Teoria
sterowania i technika regulacji, laboratorium, pod redakcją Stanisław Potrawka, Kraków UWND AGH
2001, rozdział w skrypcie uczelnianym, SU 1638, s.9-27,
[4]Klempka R., Genetic Algorithms in control of electromechanical plant comprising nonlinear elements,
with several criteria of quality, EPE-PEMC 2004, 11th international Power Electronics and Motion Control
conference, 2–4 September 2004, Riga, Latvia s. 1-6
[5]Klempka R., Stankiewicz A., Modelowanie i symulacja układów dynamicznych, wybrane zagadnienia
z przykładami w Matlabie, UWND AGH 2004, Kraków, książka 185 s., KU 0129, ISBN 83-89388-03-0.
[6]Klempka R., Sikora-Iliew R., Stankiewicz A., Świątek B., Modelowanie i symulacja układów
elektrycznych w Matlabie, przykłady, UWND AGH 2007, Kraków, 206 s., KU 0245, ISBN 978-83-7464112-8.
[7]Klempka R., Selection of a drive controllers’ parameters using genetic algorithm and different quality
criteria, Electrical Review, ISSN 0033-2097, 2013 R. 89 nr 6, s. 125-130
Informacje dodatkowe
Brak
5/6
Karta modułu - Teoria sterowania i technika regulacji
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta
Obciążenie
studenta
Udział w wykładach
28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć
45 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych
28 godz
Przygotowanie do zajęć
30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych
28 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp.
15 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta
174 godz
Punkty ECTS za moduł
6 ECTS
6/6