Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Teoria sterowania
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIME-1-612-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Mechatroniczna
Semestr:
6
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 teorii syntezy układów regulacji automatycznej zarówno w dziedzinie czasu ciągłego jak i dyskretnego. Studenci poznają narzędzia i pojęcia niezbędne do analizy i budowy układów sterowania, a także procedury doboru podstawowych typów regulatorów.

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 sposoby projektowania układów sterowania w oparciu o analizę miejsc geometrycznych pierwiastków IME1A_W08, IME1A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna sposoby projektowania wielowymiarowych układów sterowania w oparciu o model w przestrzeni stanów IME1A_W08, IME1A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Zna sposoby projektowania odpornych układów sterowania IME1A_W08, IME1A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W004 Zna metody projektowania układów sterowania z czasem dyskretnym IME1A_W08, IME1A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi dokonać wyboru najlepszego układu sterowania dla analizowanego przypadku IME1A_U16, IME1A_U02, IME1A_U18, IME1A_U01, IME1A_U12 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi przeprowadzić syntezę dobranego układu sterowania IME1A_U16, IME1A_U10, IME1A_U12 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi przeprowadzić analizę stabilności, sterowalności i obserwowalności dyskretnych i ciągłych układów sterowania IME1A_U16, IME1A_U09, IME1A_U07, IME1A_U11, IME1A_U08 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Potrafi dobrać i zaprogramować sterownik typu PLC IME1A_U16, IME1A_U18, IME1A_U13, IME1A_U08, IME1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi samodzielnie dokonać wyboru najlepszego rozwiązania z zakresu sterowania układami mechatronicznymi, biorąc pod uwagę także aspekty pozatechniczne IME1A_K02, IME1A_K04 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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
104 42 28 34 0 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 Zna sposoby projektowania układów sterowania w oparciu o analizę miejsc geometrycznych pierwiastków + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna sposoby projektowania wielowymiarowych układów sterowania w oparciu o model w przestrzeni stanów + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna sposoby projektowania odpornych układów sterowania + - + - - - - - - - -
M_W004 Zna metody projektowania układów sterowania z czasem dyskretnym - - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi dokonać wyboru najlepszego układu sterowania dla analizowanego przypadku + + + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi przeprowadzić syntezę dobranego układu sterowania + + + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi przeprowadzić analizę stabilności, sterowalności i obserwowalności dyskretnych i ciągłych układów sterowania + + + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi dobrać i zaprogramować sterownik typu PLC + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi samodzielnie dokonać wyboru najlepszego rozwiązania z zakresu sterowania układami mechatronicznymi, biorąc pod uwagę także aspekty pozatechniczne + + + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 256 godz
Punkty ECTS za moduł 9 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 104 godz
Przygotowanie do zajęć 70 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 50 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (42h):

Powtórzenie i podsumowanie zagadnień z zakresu podstaw automatyki. Badanie układów sterowania i regulacji. Metoda miejsc geometrycznych pierwiastków. Projektowanie regulatorów w oparciu o miejsca geometryczne pierwiastków. Projektowanie regulatorów w dziedzinie częstotliwości. Optymalna i parametryczna synteza regulatorów. Projektowanie regulatorów ze stanami w pętli sprzężenia zwrotnego. Projektowanie regulatorów odpornych. Projektowanie regulatorów ze sprzężeniem w przód. Cyfrowe i dyskretne układy sterowania.

Ćwiczenia audytoryjne (28h):

Analityczne wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych i ich analiza. Analityczne wyznaczanie wykresów miejsc geometrycznych pierwiastków i ich analiza. Synteza optymalna i parametryczna regulatorów. Modelowanie układów dynamicznych z zastosowaniem modeli w przestrzeni stanów. Synteza regulatorów ze stanami w pętli sprzężenia zwrotnego. Synteza regulatorów odpornych.

Ćwiczenia laboratoryjne (34h):

Analiza zapasu stabilności układów sterowania.
Analiza miejsc geometrycznych pierwiastków.
Zastosowanie oprogramowania CAE do syntezy regulatorów. Zastosowanie oprogramowania CAE do syntezy regulatorów ze stanami w pętli sprzężenia zwrotnego. Zastosowanie oprogramowania CAE do syntezy regulatorów odpornych. Analiza stabilności układów z czasem dyskretnym. Programowanie sterowników PLC.

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 audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • 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.
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 audytoryjnych jest uzyskanie pozytywnej oceny z wszystkich kolokwiów przeprowadzanych w ramach zajęć. Na ocenę z ćwiczeń audytoryjnych będą też wpływały oceny z odpowiedzi ustnych.
Student, który nie uzyskał zaliczenia w terminie ma prawo do jednego kolokwium poprawkowego, którego termin i zakres ustala prowadzący ćwiczenia audytoryjne.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń laboratoryjnych i audytoryjnych przed ustalonym terminem egzaminu.

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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
  • 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa będzie wystawiona w przypadku pozytywnego zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych, ćwiczeń laboratoryjnych i egzaminu. Ocena końcowa będzie średnią arytmetyczną ocen z ćwiczeń audytoryjnych, ćwiczeń laboratoryjnych i egzaminu.

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 :

Student powinien posiadać wiedzę z zakresu podstaw automatyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Kowal J.: Podstawy Automatyki, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2003
Jędrzykiewicz Z.: Teoria sterowania układów jednowymiarowych. Wydawnictwa AGH. Kraków 2007
Kaczorek T., Teoria sterowania i systemów. Wyd. 2 popr.,PWN, Warszawa 1996
Ogata K.: Modern control engineering, Prentice Hall 2002

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Comparison of different methods of Ritz vectors extraction / Krzysztof MENDROK, Tadeusz UHL // Key Engineering Materials ; ISSN 1013-9826. — 2005 vols. 293–294, s. 143–150.

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.

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. — Bibliogr. s. 2120–2122, Abstr.

Informacje dodatkowe:

Zaliczenie z ćwiczeń audytoryjnych będzie średnią arytmetyczną z ocen kolokwiów (2 do 4 w semestrze) skorygowaną o wskaźnik (+- 0,5) za odpowiedzi przy tablicy.

Zaliczenie z ćwiczeń laboratoryjnych jest średnią arytmetyczną z:
średniej arytmetycznej ocen z kolokwiów (1 do 2 w semestrze)
średniej arytmetycznej ocen ze sprawozdań.

Ocen pozytywnych z kolokwiów i sprawozdań nie można poprawiać. Ocena niedostateczna musi być poprawiona. Ocena z kolokwium poprawionego wyliczana jest jako średnia z kolejnych podejść do tego kolokwium. Nieusprawiedliwiona nieobecność na kolokwium skutkuje niemożnością otrzymania oceny wyższej niż 3,5 za to kolokwium.

Z każdego tematu ćwiczeń laboratoryjnych powinno powstać sprawozdanie zawierające:
Dane studenta i temat ćwiczenia
Treść zadania
Kod programu realizujący zadanie
Wyniki symulacji
Wnioski
Sprawozdania powinny być sporządzone w dowolnym edytorze tekstu i wydrukowane do pdf’a. Następnie przesłane na konto e-mailowe prowadzącego zajęcia do dnia kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych włącznie. Każde nieusprawiedliwione tygodniowe opóźnienie od tego terminu będzie skutkowało obniżeniem oceny o pół stopnia.

Po zakończeniu semestru osoby, które nie uzyskały zaliczenia mogą podejść do jednego kolokwium poprawkowego obejmującego cały zakres materiału opisany w sylabusie przedmiotu.