Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy automatyki
Tok studiów:
2012/2013
Kod:
RBM-1-304-n
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mechanika i Budowa Maszyn
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Niestacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Kowal Janusz (jkowal@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Nawrocka Agata (nawrocka@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Kowal Janusz (jkowal@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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)
Wiedza
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Egzamin
M_W002 Student dysponuje wiedzą umożliwiającą przeprowadzenie analizy i syntezy liniowego układu automatycznej regulacji. BM1A_W16, BM1A_W05, BM1A_W01 Sprawozdanie,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Egzamin
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania pakietu Matlab/Simulink do modelowania podstawowych układów regulacji BM1A_W06, BM1A_W02, BM1A_W16, BM1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w grupie rozwiązując zlecone mu zadania obliczeniowe i laboratoryjne BM1A_K02, BM1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 Aktywność na zajęciach,
Studium przypadków ,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. audyt.
Ćwicz. lab.
Ćwicz. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt.
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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 - - + - - - - - - - -
Umiejętności
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. + + + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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 + - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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.

Ćwiczenia audytoryjne:

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.

Ćwiczenia laboratoryjne:

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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 180 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w wykładach 23 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 65 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 16 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 16 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 7 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 8 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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;

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak