Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Podstawy automatyki
Course of study:
2012/2013
Code:
RBM-1-304-n
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Kowal Janusz (jkowal@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Nawrocka Agata (nawrocka@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Kowal Janusz (jkowal@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w grupie rozwiązując zlecone mu zadania obliczeniowe i laboratoryjne BM1A_K02, BM1A_K04 Activity during classes,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes
M_K002 Student potrafi formułować jasne i zrozumiałe argumenty podczas dyskusji z członkami swojego zespołu laboratoryjnego oraz prowadzącym zajęcia. Student rozumie potrzebę ciągłego doskonalenia wiedzy BM1A_K03, BM1A_K06, BM1A_K01, BM1A_K04 Activity during classes,
Case study,
Participation in a discussion,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Student potrafi: - sformułować model matematyczny układu liniowego w postaci równania ruchu i transmitancji operatorowej, - ocenić właściwości dynamiczne układów automatyki, - narysować charakterystyki czasowe i częstotliwościowe układów automatyki, BM1A_U22, BM1A_U03, BM1A_U01, BM1A_U10 Activity during classes,
Test,
Report,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi: - dokonać analizy działania układu regulacji, - dokonać syntezy układu regulacji i dobrać parametry regulatora, - ocenić jakość statyczną i dynamiczną układu regulacji BM1A_U09, BM1A_U22, BM1A_U11, BM1A_U03, BM1A_U01, BM1A_U18 Activity during classes,
Test,
Project,
Report,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes
M_U003 student potrafi: - zbudować model układu liniowego w postaci schematu blokowego, - przekształcać (rozwiązywać) schematy blokowe wyznaczając transmitancję zastępczą, - sprawdzić stabilność liniowego układu automatyki stosując wybrane kryteria. BM1A_U11, BM1A_U03, BM1A_U02, BM1A_U01 Test,
Activity during classes,
Examination,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę w zakresie: - wykorzystania przekształcenia Laplace'a w automatyce, - modelowania układów dynamicznych, - budowy i przekształcania schematów blokowych, - wyznaczania charakterystyk czasowych i częstotliwościowych, - badania stabilności układów liniowych. - budowy podstawowych układów regulacji i zastosowania odpowiedniego regulatora BM1A_W06, BM1A_W02, BM1A_W16, BM1A_W01, BM1A_W04 Activity during classes,
Test,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes,
Examination
M_W002 Student dysponuje wiedzą umożliwiającą przeprowadzenie analizy i syntezy liniowego układu automatycznej regulacji. BM1A_W16, BM1A_W05, BM1A_W01 Report,
Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of laboratory classes,
Examination
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania pakietu Matlab/Simulink do modelowania podstawowych układów regulacji BM1A_W06, BM1A_W02, BM1A_W16, BM1A_W01 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes,
Completion of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w grupie rozwiązując zlecone mu zadania obliczeniowe i laboratoryjne - + + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi formułować jasne i zrozumiałe argumenty podczas dyskusji z członkami swojego zespołu laboratoryjnego oraz prowadzącym zajęcia. Student rozumie potrzebę ciągłego doskonalenia wiedzy + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi: - sformułować model matematyczny układu liniowego w postaci równania ruchu i transmitancji operatorowej, - ocenić właściwości dynamiczne układów automatyki, - narysować charakterystyki czasowe i częstotliwościowe układów automatyki, + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi: - dokonać analizy działania układu regulacji, - dokonać syntezy układu regulacji i dobrać parametry regulatora, - ocenić jakość statyczną i dynamiczną układu regulacji + + + - - - - - - - -
M_U003 student potrafi: - zbudować model układu liniowego w postaci schematu blokowego, - przekształcać (rozwiązywać) schematy blokowe wyznaczając transmitancję zastępczą, - sprawdzić stabilność liniowego układu automatyki stosując wybrane kryteria. + + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę w zakresie: - wykorzystania przekształcenia Laplace'a w automatyce, - modelowania układów dynamicznych, - budowy i przekształcania schematów blokowych, - wyznaczania charakterystyk czasowych i częstotliwościowych, - badania stabilności układów liniowych. - budowy podstawowych układów regulacji i zastosowania odpowiedniego regulatora + + - - - - - - - - -
M_W002 Student dysponuje wiedzą umożliwiającą przeprowadzenie analizy i syntezy liniowego układu automatycznej regulacji. + + + - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania pakietu Matlab/Simulink do modelowania podstawowych układów regulacji - - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Wykłady:

1) Wprowadzenie. Rys historyczny. Klasyfikacja układów sterowania. Rodzaje sygnałów w układach sterowania.
2) Modelowanie matematyczne układów dynamicznych. Równania wejścia-wyjścia. Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa. Linearyzacja statyczna.
3) Związki pomiędzy podstawowymi sposobami analitycznego opisu obiektów w automatyce. Opis układów za pomocą schematów strukturalnych.
5) Zasady budowy i redukcji schematów blokowych.
6) Własności dynamiczne układów liniowych. Charakterystyki czasowe (skokowe i impulsowe) podstawowych elementów automatyki. Układy statyczne i astatyczne.
7) Analiza częstotliwościowa układów liniowych. Charakterystyki częstotliwościowe (amplitudowo-fazowa, amplitudowo-częstotliwościowa, fazowo-częstotliwościowa) podstawowych elementów automatyki .
8) Stabilność układów dynamicznych w sensie Lapunowa. Kryteria stabilności: Michajłowa, Hurwitz’a i Nyquist’a. Zapas stabilności.
9) Układ regulacji, jego zadania i struktura. Ocena jakości regulacji, dokładność statyczna, uchyb statyczny.
10) Podstawowe algorytmy sterowania: P, I, PI, PD, PID.
11) Dobór parametrów regulatorów. Synteza układów liniowych sterowania automatycznego.

Auditorium classes:

1. Przekształcenie Laplace’a – definicja, własności, rozkład wielomianów na ułamki proste, metoda residuów,
2. Wyznaczanie transformat i oryginałów przy zastosowaniu poznanych metod,
3. Opis matematyczny elementów automatyki – równania różniczkowe we-wy, linearyzacja równań,
4. Transmitancja operatorowa układów SISO i MIMO,
5. Budowa i redukcja schematów blokowych, wyznaczanie transformat sygnałów na schematach,
6. Charakterystyki czasowe (skokowe, impulsowe) podstawowych elementów automatyki,
7. Charakterystyki częstotliwościowe (amplitudowo-fazowa, amplitudowo-częstotliwościowa oraz fazowo-częstotliwościowa) podstawowych elementów automatyki,
8. Badanie stabilności układów automatyki.
9. Kryteria oceny stabilności: Hurwitza, Nyquista i Michajłowa,
10. Dokładność statyczna – wyliczanie uchybu statycznego,
11. Regulatory, układy automatycznej regulacji.

Laboratory classes:

1. Wprowadzenie do Matlaba i Simulinka,
2. Zapoznanie się z różnymi metodami rozwiązywania równań różniczkowych w Matlabie i Simulinku (symbolicznymi i numerycznymi),
3. Projektowanie układów automatyki w Matlabie i Simulinku (poznanie sposobów tworzenia liniowych modeli układów automatyki, schematów blokowych oraz wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych),
4. Działanie układu automatycznej regulacji. Rodzaje regulatorów (dobór parametrów regulatorów i ocena jakości regulacji, symulacja działania układu regulacji.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 180 h
Module ECTS credits 7 ECTS
Participation in lectures 23 h
Realization of independently performed tasks 65 h
Preparation for classes 30 h
Participation in auditorium classes 16 h
Participation in laboratory classes 16 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 7 h
Contact hours 15 h
Examination or Final test 8 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa wyliczana jest na podstawie ocen uzyskanych z egzaminu [E], ćwiczeń audytoryjnych [Cw] i laboratoriów [L], jako średnia ważona, wg wzoru:

OK = 0,5•[E] + 0,3•[Cw] + 0,2•[L]

Uzyskane w ten sposób punkty są przeliczane na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowa znajomość zagadnień z przedmiotów: Fizyka, Mechanika, Elektrotechnika,
Podstawowa znajomość pakietów Matlab/Simulink

Recommended literature and teaching resources:

1. AWREJCEWICZ J., WODZICKI W. – Podstawy Automatyki. Teoria i przykłady, Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź 2001;
2. CANNON R.H. – Dynamika Układów Fizycznych, WNT, Warszawa 1973;
3. FRANKLIN G.F., POWELL J.D. – Feedback Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley, USA 1994;
4. GESSING R. – Podstawy Automatyki, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001;
5. HOLEJKO D., KOŚCIELNY W., NIEWCZAS W. – Zbiór zadań z podstaw automatyki, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1980;
6. KOŚCIELNY W. – Materiały pomocnicze do nauczania podstaw automatyki, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001 ;
7. KOWAL J. – Podstawy Automatyki – tom 1, UWND, Kraków 2006;
8. KOWAL J. – Podstawy Automatyki – tom 2, UWND, Kraków 2007;
9. MIKULSKI J. – Podstawy Automatyki – Liniowe Układy Regulacji, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001;
10. OGATA K. – Modern Control Engineering, Prentice Hall International, Inc., NY 1997;
11. PEŁCZEWSKI W. – Teoria sterowania, WNT, Warszawa 1980;
12. RAVEN F. H. – Automatic Control Engineering, Mc Graw – Hill, 1988;
13. URBANIAK A. – Podstawy Automatyki, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001;

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Brak