Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Metody sterowania systemami dynamicznymi
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EELT-2-205-IE-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria elektryczna w pojazdach samochodowych
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Byrski Witold (wby@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

We współczesnym samochodzie rośnie liczba współpracujących ze sobą systemów automatyki. Sterowanie dotyczy pracy silnika, kontroli trakcji, stabilizacji nadwozia, systemów bezpieczeństwa ABS, ESP, ASR, ACC i innych. Dla aut autonomicznych układy sterowania muszą być wielopoziomowe i inteligentne. Oprócz sterowników realizujących np. sterowanie ślizgowe (ABS) są sterowniki realizujące adaptacyjne sterowanie ciągłe (Adaptive Cruise Control). Muszą więc być użyte zaawansowane metody sterowania.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna standardowe i niestandardowe (wielopętlowe) układy sterowania procesami ELT2A_K01, ELT2A_K02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna metody teorii sterowania używane do analizy u syntezy układów sterowania stanem ELT2A_W03, ELT2A_W01, ELT2A_W08 Egzamin
M_W003 Zna zagadnienia norm i systemów wizualizacji SCADA ELT2A_W04, ELT2A_W06 Kolokwium
M_W004 Zna podstawy automatyki i zadania układów regulacji oraz strojenie regulatorów PID ELT2A_W04, ELT2A_W01, ELT2A_W06 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Umie zaproponować niestandardowy układ sterowania ELT2A_K01, ELT2A_K02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Umie zaprojektować regulator LQR ELT2A_W03, ELT2A_W04, ELT2A_W01, ELT2A_W08, ELT2A_W06 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Umie zbadać obserwowalność i zaprojektować obserwator konkretnego procesu. ELT2A_W03, ELT2A_W01, ELT2A_W08, ELT2A_W06 Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za zaprojektowanie i wdrożenie układu sterowania ELT2A_K01, ELT2A_K02 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 28 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna standardowe i niestandardowe (wielopętlowe) układy sterowania procesami + - - - - + - - - - -
M_W002 Zna metody teorii sterowania używane do analizy u syntezy układów sterowania stanem + - - - - + - - - - -
M_W003 Zna zagadnienia norm i systemów wizualizacji SCADA + - - - - + - - - - -
M_W004 Zna podstawy automatyki i zadania układów regulacji oraz strojenie regulatorów PID + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Umie zaproponować niestandardowy układ sterowania - - - - - + - - - - -
M_U002 Umie zaprojektować regulator LQR - - - - - + - - - - -
M_U003 Umie zbadać obserwowalność i zaprojektować obserwator konkretnego procesu. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za zaprojektowanie i wdrożenie układu sterowania + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
Metody sterowania systemami dynamicznymi

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (28 godzin) z egzaminem.
Na bazie podstaw automatyki w zakres nauczania wchodzą elementy teorii sterowania, analiza i synteza algorytmów sterowania w dziedzinie czasu w oparciu o przestrzenie stanu i rachunek macierzowy. Celem wykładu jest więc poszerzenie inżynierskiego zakresu wiedzy o zaawansowane metody sterowania wielowymiarowego. Omawiane są nieklasyczne metody projektowania regulatorów metodami minimalno-normowymi, lokowaniem zer i biegunów, od stanu typu LQR, czasooptymalnego i ślizgowego (ABS). Omawiane są wielopętlowe i wielowarstwowe struktury systemów sterowania i pokazywane przykłady całych systemów dynamicznych z układami sterowania. Omawiane są normy projektowe.

WYKŁADY
1. Przypomnienie i ugruntowanie wybranych zagadnień własnych macierzy i
rozwiązywania równań różniczkowych (4 godz).
2. Przypomnienie podstaw automatyki: modele dynamiki i układy sterowania(4 godz)
3. Klasyczne regulatory liniowe i nieliniowe (2 godz)
4. Usystematyzowanie pojęć klasycznej regulacji i nowoczesnej teorii sterowania,
– stabilność układów dynamicznych (2godz)
5. Sterowalność, Obserwowalność, Obserwatory stanu (4 godz)
6. Strojenie regulatorów PID w oparciu o kryteria całkowe. (2 godz)
7. Regulatory od stanu i strojenie regulatorów LQR, algebraiczne równanie
Riccatiego, (2 godz)
8. Modele dyskretne i dyskretne sterowanie minimalnonormowe (2 godz)
9. Wielopętlowe układy sterowania (kaskadowe, feedforward , sterowanie z
modelem wewnętrznym IMC) (2 godz)
10. Elementy sterowania optymalnego (3 godz).
11 Normy projektowe automatyki (1 godz).

Zajęcia seminaryjne (20h):

Na seminariach studenci będą przedstawiać i referować na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega wartość merytoryczna prezentacji, jej sposób i umiejętność podjęcia dyskusji.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład zaliczony na podstawie obecności.
Ocena jest bardzo dobra gdy jest 100 % obecności,
Od 1-3 nieobecności nieusprawiedliwionych – ocena jest 4.5.
Od 4-6 nieobecności nieusprawiedliwionych – ocena 4.0.
Od 7-9 nieobecności nieusprawiedliwionych – ocena 3.5.
Przy 10-11 nieobecnościach nieusprawiedliwionych – ocena 3.0.
Przy 3 i mniejszej liczbie obecności, do zaliczenia wykładu niezbędna jest rozmowa sprawdzająca ogólny zasób wiedzy studenta z tematyki modułu.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Semestr : Do otrzymania zaliczenia ocena z egzaminu musi być pozytywna. Prowadzenie listy obecności na wykładach. Jeżeli jest obecność na wszystkich wykładach – ocena końcowa podnoszona jest o pół stopnia w stosunku do oceny wykładu. Przy 3 i mniejszej liczbie obecności, ocena jest obniżona o 0.5 stopnia.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Nieobecność nieusprawiedliwioną można zamienić na “usprawiedliwioną” gdy student odbędzie rozmowę sprawdzającą znajomość zakresu materiału z opuszczonego wykładu.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw automatyki, rachunku macierzowego i równań różniczkowych,

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. W.Byrski, Obserwacja i sterowanie w systemach dynamicznych, wyd.PAN-AGH, Kraków, 2007.
2. W. Mitkowski, Zarys teorii sterowania, Wyd.AGH, Kraków 2019
3. T.Kaczorek, Teoria sterowania i systemów, WN PWN, Warszawa1999.
4. P.Larminat, Y.Thomas, Automatyka-układy liniowe, 3 tomy, WNT,1983.
5. K.Ogata, Metody przestrzeni stanów w teorii sterowania, WNT, Warszawa, 1974.
6. H.Górecki, Optymalizacja i sterowanie systemów dynamicznych, wyd. PAN-AGH, Kraków, 2006.
7. Wei Liu, Introduction to hybrid vehicle system modeling and control, J.Wiley, N.Y., 2013.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1 W.Byrski, „Obserwacja i Sterowanie w Systemach Dynamicznych”, pozycja nr.10, Wydawnictwa
Polskiej Akademii Nauk w serii Monografie, druk w Uczelnianych Wydawnictwach Naukowo-
Dydaktycznych AGH, 2007, str.513.
2. W.Byrski, M. Pelc , Continuous and Discrete Integral State Observers in on-line Control Systems, 40th
Spring International Conference MOSIS 2006, Přerov, April 2006, Czech Republic.
3 W.Byrski, W.Grega, A.Turnau, Zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnałów, cyfrowego
sterowania i optymalizacji w systemach dynamicznych, Pomiary, Automatyka, Kontrola 3/2007, str. 9.
4 M.Pelc, W.Byrski, Full parallel decomposition of computational algorithm with discrete state
estimator, Proc. of 19th IASTED Intern. Conf. on Parallel and Distributed Computing and Systems,
PDCS 2007, Nov. 19 – 21, 2007, Cambridge, Massachusetts, USA.
5. Byrski W., J. Byrski, The role of parameter constraints in EE and OE methods for optimal identification
of continuous LTI models, Int.Journal of Appl.Mathem.& Comp.Science, IJAMCS (2012, Vol. 22, No. 2).
6 . Witold Byrski i inni, On-Line Fast Identification Method and Exact State Observer for Adaptive Control
of Continuous System, Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation,
Shenyang, China, June 29 – July 4 2014, p.4482.
7. Jędrzej Byrski, Witold Byrski, The New Method for Reconstruction of Derivatives and Its Application
for Faults Detection and Isolation, IEEE Xplore® Digital Library, 20th Int.Conference on Methods &
Models in Automation & Robotics, ,Miedzyzdroje, Poland from 24-17 August, 2015
8. J. Byrski, W. Byrski, An optimal identification of the input-output disturbances in linear dynamic
systems by the use of the exact observation of the state, Mathematical Problems in Engineering ,
2018 art. no. 8048567, http://downloads.hindawi.com/journals/mpe/2018/8048567.pdf
9. W. Byrski,, A new method of multi-inertial systems identification by the Strejc model, Trends in
Advanced Intelligent Control, Optimization and Automation : proceedings of the 19th Polish Control
Conference, Kraków, Poland, June 18–21, 2017 Switzerland : Springer International Publishing, 2017.

Informacje dodatkowe:

Brak