Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Przetwarzanie sygnałów i identyfikacja w sterowaniu urządzeń mechatronicznych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIME-1-420-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Mechatroniczna
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Mendrok Krzysztof (mendrok@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu przekazywana będzie wiedza i umiejętności z zakresu przetwarzania sygnałów i identyfikacji układów mechanicznych i mechatronicznych także z uwzględnieniem podstaw optymalizacji, sztucznej inteligencji i przetwarzania obrazów. Przekazana wiedza i umiejętności zostanie następnie ukierunkowana pod kątem tworzenia modeli, identyfikacji ich parametrów oraz przetwarzania sygnałów niezbędnych do syntezy i eksploatacji układów automatycznej regulacji.

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 Ma podstawową wiedzę z zakresu identyfikacji układów mechatronicznych także z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji i analizy modalnej IME1A_W02, IME1A_W01, IME1A_W07 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu modelowania i identyfikacji układów mechatronicznych dla potrzeb syntezy układów sterowania. IME1A_W08, IME1A_W02, IME1A_W01, IME1A_W09 Egzamin,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Ma podstawową wiedzę z zakresu przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości także z zastosowaniem wizji maszynowej i metod sztucznej inteligencji. IME1A_W02, IME1A_W01, IME1A_W06, IME1A_W07 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi przeprowadzić prawidłową akwizycję, analizę oraz interpretację sygnałów. IME1A_U02, IME1A_U09, IME1A_U07, IME1A_U06, IME1A_U03, IME1A_U01 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu
M_U002 Potrafi dokonać syntezy i identyfikacji modelu obiektu sterowania. IME1A_U16, IME1A_U02, IME1A_U06, IME1A_U03, IME1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi przeprowadzić proces identyfikacji dla prostych układów mechatronicznych. IME1A_U02, IME1A_U09, IME1A_U07, IME1A_U06, IME1A_U03, IME1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie i ma potrzebę poszerzania wiedzy w zakresie najnowszych osiągnieć w dziedzinie. IME1A_K01 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
172 58 0 104 10 0 0 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 Ma podstawową wiedzę z zakresu identyfikacji układów mechatronicznych także z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji i analizy modalnej + - + + - - - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu modelowania i identyfikacji układów mechatronicznych dla potrzeb syntezy układów sterowania. - - - - - - - - - - -
M_W003 Ma podstawową wiedzę z zakresu przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości także z zastosowaniem wizji maszynowej i metod sztucznej inteligencji. + - + + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi przeprowadzić prawidłową akwizycję, analizę oraz interpretację sygnałów. - - + + - - - - - - -
M_U002 Potrafi dokonać syntezy i identyfikacji modelu obiektu sterowania. - - - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi przeprowadzić proces identyfikacji dla prostych układów mechatronicznych. - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie i ma potrzebę poszerzania wiedzy w zakresie najnowszych osiągnieć w dziedzinie. + - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 384 godz
Punkty ECTS za moduł 15 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 172 godz
Przygotowanie do zajęć 150 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 60 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (58h):

Wprowadzenie do zagadnień identyfikacji.
Przetwarzanie sygnałów cyfrowych w dziedzinie czasu.
Przetwarzanie sygnałów cyfrowych w dziedzinie częstotliwości.
Metody czasowo-częstotliwościowe w przetwarzaniu sygnałów.
Metody komputerowego przetwarzania obrazów.
Wprowadzenie do systemów wizyjnych, pomiary wizyjne.
Metody sztucznej inteligencji w przetwarzaniu sygnałów i identyfikacji.
Identyfikacja układów metodami parametrycznymi.
Identyfikacja układów metodami nieparametrycznymi.
Podstawy analizy modalnej.
Modelowanie i identyfikacja dla potrzeb syntezy układów sterowania.

Ćwiczenia laboratoryjne (104h):

Generowanie przebiegów, dostęp do danych.
Modelowanie układów dynamicznych.
Przetwarzanie sygnałów w dziedzinie czasu.
Przetwarzanie sygnałów w dziedzinie częstotliwości.
Metody czasowo – częstotliwościowe i falki.
Metody przetwarzania i analizy obrazów.
Wprowadzenie do metod sztucznej inteligencji.
Zastosowanie sztucznej inteligencji w przetwarzaniu sygnałów i identyfikacji.
Modele regresyjne.
Metody błędów predykcji.
Identyfikacja nieparametryczna.
Analiza modalna.
Ocena jakości estymatorów.
Przetwarzanie sygnałów, modelowanie i identyfikacja w syntezie układów sterowania.

Ćwiczenia projektowe (10h):

Realizacja procesu identyfikacji od eksperymentu po wyznaczenie parametrów modelu dla zadanego przypadku. Projekt obejmuje także przygotowanie raportu.

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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnej oceny z wszystkich wymaganych raportów oraz pozytywne zaliczenie wszystkich kolokwiów przeprowadzanych w ramach zajęć.
Student, który nie uzyskał zaliczenia w terminie ma prawo do jednego kolokwium poprawkowego, którego termin i zakres ustala prowadzący ćwiczenia laboratoryjne.
Warunkiem zaliczenia ćwiczeń projektowych jest uzyskanie pozytywnej oceny z raportu związanego z zadanym projektem. Prowadzący może poprosić o ustną lub pisemną obronę przedstawionej pracy.
Student, który nie złożył raportu na czas, ma prawo do jednego dodatkowego terminu, wyznaczonego przez prowadzącego ćwiczenia projektowe, z obowiązkową obroną przedstawionej pracy.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych przed ustalonym terminem egzaminu.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest średnią ważoną wyliczaną na podstawie wzoru:
M = (3• E+2• L+P)/(6)
gdzie:
M – ocena końcowa,
E – ocena z egzaminu,
L – ocena z ćwiczeń laboratoryjnych,
P – ocena z ćwiczeń projektowych.

Aby ocena końcowa była pozytywna, każda z ocen składowych (E, L i P) również musi być pozytywna.

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

Nieobecności na zajęciach powinny być usprawiedliwione odpowiednimi zaświadczeniami lub zwolnieniami. Student, który nie uczestniczył w zajęciach i usprawiedliwił tę nieobecność musi odrobić zajęcia w ramach innych grup laboratoryjnych. W przypadku braku możliwości odrobienia zajęć, szczegółowy zakres zadań zastępczych ustala prowadzący zajęcia laboratoryjne w porozumieniu z opiekunem modułu.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Giergiel J., Uhl T., Identyfikacja układów mechanicznych, PWN, Warszawa 1990
Uhl T., Komputerowo wspomagana identyfikacja układów mechanicznych, WNT, Warszawa 1997
Uhl T., Kurowski P., Zastosowanie środowisk MATLAB Siglab do analizy sygnałów, CCATIE, Kraków 1998
Eykhoff P., Identyfikacja w układach dynamicznych, PWN, Warszawa 1980

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

An application of operational deflection shapes and spatial filtration for damage detection / Krzysztof MENDROK, Jeremi WÓJCICKI, Tadeusz UHL // Smart Structures and Systems ; ISSN 1738-1584. — 2015 vol. 16 no. 6, s. 1049–1068.

Application of inverse linear parametric models in the identification of rail track irregularities / Piotr CZOP, Krzysztof MENDROK, Tadeusz UHL // Archive of Applied Mechanics ; ISSN 0939-1533. — 2011 vol. 81 iss. 11, s. 1541–1554.

A new method for operational monitoring of railway tracks to reduce environmental noise / Piotr CZOP, Krzysztof MENDROK // Polish Journal of Environmental Studies ; ISSN 1230-1485. — 2011 vol. 20 no. 2, s. 311–316.

Experimental verification of the damage localization procedure based on modal filtering / Krzysztof MENDROK, Tadeusz UHL // Structural Health Monitoring ; ISSN 1475-9217. — 2011 vol. 10 no. 2, s. 157–171.

Load identification using a modified modal filter technique / Krzysztof MENDROK, Tadeusz UHL // Journal of Vibration and Control ; ISSN 1077-5463. — 2010 vol. 16 no. 1, s. 89–105.

Operational modal filter and its applications / Krzysztof MENDROK, Piotr KUROWSKI // Archive of Applied Mechanics ; ISSN 0939-1533. — 2013 vol. 83 iss. 4, s. 509–519.

The application of modal filters for damage detection / MENDROK Krzysztof, UHL Tadeusz // Smart Structures and Systems ; ISSN 1738-1584. — 2010 vol. 6 iss. 2 spec. iss., s. 115-133.

Vision-based measurement systems for static and dynamic characteristics of overhead lines / Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Ziemowit DWORAKOWSKI, Krzysztof MENDROK // Journal of Vibroengineering ; ISSN 1392-8716. — 2016 vol. 18 iss. 4, s. 2113–2122.

Informacje dodatkowe:

Brak