Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Actuating, sensing and control mechatronic systems
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIMA-1-501-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mechatronic Engineering with English as instruction language
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Petko Maciej (petko@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

The module familiarizes with sensing, actuating and control systems in the form of PLCs, digital electronics and microprocessor systems used in mechatronic devices. It also teaches use, design and test them.

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 have a basic knowledge of relevant parameters and operation principles of sensors and actuators, and their impact on application in mechatronic devices IMA1A_W07, IMA1A_W06, IMA1A_W13 Egzamin,
Projekt
M_W002 well-ordered knowledge of the construction, operation and the methodology of designing combinatorial and sequential circuits, and software of microprocessor systems and PLC IMA1A_W04, IMA1A_W10, IMA1A_W12, IMA1A_W13, IMA1A_W15 Sprawozdanie,
Egzamin,
Kolokwium,
Projekt
M_W003 knows and understands the methodology of selecting actuators for mechatronic devices IMA1A_W12, IMA1A_W15 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Projekt
Umiejętności: potrafi
M_U001 working individually or in team, can design, build, bring into operation and test a combinatorial and sequential electronic circuit IMA1A_U17, IMA1A_U19, IMA1A_U02, IMA1A_U20 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U002 using catalogs, data sheets, application notes, other sources and tools, is able to properly select actuators and sensors for mechatronic devices for various applications, taking into consideration the given functional and economic criteria IMA1A_U01, IMA1A_U05, IMA1A_U12 Projekt,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 is able to use high-level programming languages to develop programs for PLC, microcontroller or microprocessor based controllers of mechatronic systems IMA1A_U14 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U004 is able to develop documentation related to the completion of a project or experiment, also in the form of presentation or report IMA1A_U09, IMA1A_U03, IMA1A_U04 Sprawozdanie,
Projekt
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 is able to correctly set priorities for the realization of a specific project or performing an experiment when working individually or in a team IMA1A_K05, IMA1A_K04 Wykonanie projektu,
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
169 65 0 60 44 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 have a basic knowledge of relevant parameters and operation principles of sensors and actuators, and their impact on application in mechatronic devices + - + + - - - - - - -
M_W002 well-ordered knowledge of the construction, operation and the methodology of designing combinatorial and sequential circuits, and software of microprocessor systems and PLC + - + + - - - - - - -
M_W003 knows and understands the methodology of selecting actuators for mechatronic devices + - + + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 working individually or in team, can design, build, bring into operation and test a combinatorial and sequential electronic circuit - - + + - - - - - - -
M_U002 using catalogs, data sheets, application notes, other sources and tools, is able to properly select actuators and sensors for mechatronic devices for various applications, taking into consideration the given functional and economic criteria - - + + - - - - - - -
M_U003 is able to use high-level programming languages to develop programs for PLC, microcontroller or microprocessor based controllers of mechatronic systems - - + + - - - - - - -
M_U004 is able to develop documentation related to the completion of a project or experiment, also in the form of presentation or report - - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 is able to correctly set priorities for the realization of a specific project or performing an experiment when working individually or in a team - - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 405 godz
Punkty ECTS za moduł 15 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 169 godz
Przygotowanie do zajęć 80 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 80 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 75 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (65h):
  1. The power supplies and power drivers of electric motors
  2. DC motors
  3. AC motors
  4. Stepper motors and direct drives
  5. Pneumatic actuators
  6. Piezoelectric actuators
  7. Combinational and sequential circuits
  8. Semiconductor memories
  9. Microprocessors
  10. Embedded systems
  11. Software for microprocessor systems
  12. Basic properties of sensors, the role of sensors in mechatronic systems
  13. Strain gauges and encoders
  14. Temperature sensors
  15. Other sensors
  16. MEMS Sensors
Ćwiczenia laboratoryjne (60h):
  1. Simple combinatorial and sequential circuits
  2. Electric motor controllers
  3. Pneumatic motor control by means of relay systems
  4. DC motor Model
  5. Hardware closed-loop control of a DC motor
  6. Software control of a stepper motor with the use of an embedded system
Ćwiczenia projektowe (44h):
  1. Electric circuits
  2. Combinational circuits synthesis
  3. Sequential circuits synthesis
  4. Selection of DC motors
  5. Selection of linear direct drives
  6. Selection of motors and sensors for the selected device or mechatronic system
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:

Individual laboratory exercises and design tasks are evaluated on a point scale, with the total number of points possible to obtain from, respectively, laboratory and project exercises is 100. The grade is issued on the basis of the number of points accumulated in accordance with the AGH Study Regulations. In the event of a justified absence from classes, the number of points that can be obtained in these classes is deducted from the maximum for the purpose of calculating the grade. Absence justifies or does not the teacher conducting the given classes and his decision is final. A total of five absences from laboratory and project classes are allowed. If, after completing the course in the semester, the number of points accumulated is insufficient to obtain a satisfactory grade, then the student may once correct a selected test in the first week of the examination session. The points received for the retake test replace the points obtained for the same test during the course. The condition of taking the exam is to get credits from the project and laboratory classes.

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 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 w formie sprawozdania. 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:

Weighted average of all exam, laboratory and project classes grades, with weights 0.4, 0.3 and 0.3, respectively.

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

The student is obliged to independently master the material from the classes on which he was absent. Due to the load of the laboratory, there is no possibility of making the abandoned classes up.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Ability to solve simple RLC circuits;
Knowledge of magnetism and electricity;
Knowledge of basic methods of measurement of electrical quantities;
Knowledge of the basic operating principles of semiconductor devices;
Basic knowledge of control theory;
The ability to design a simple control system;
Ability to work in a Matlab / Simulink package;
Ability to program in C;

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literature:

  1. Janocha H. [red.]: Actuators: Basics and Applications, Springer, Berlin, 2004
  2. Frank, R.: Understanding Smart Sensors. Artech House, Norwood, 2000
  3. Weinheim: Sensors: a Comprehensive Survey. New York, 1989
  4. Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N.: MEMS Mechanical Sensors. Artech Hause, Norwood, 2004
  5. Lisowski W. [red.]: Introduction to robotics, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2004
  6. Smith R.J., Dorf R.C.: Circuits, devices and systems: a first course in electrical engineering, Wiley, Nowy Jork, 1992
  7. Elementy i układy elektroniczne, Kuta S. [red.], Wyd. AGH, Kraków, 2000
  8. Stallings W., Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność, WNT, Warszawa, 2004
  9. Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z., Układy elektroniczne Część III Układy i systemy cyfrowe, WNT, Warszawa, 2006
  10. Majewski W., Układy logiczne, WNT, Warszawa, 2003#

Learning aids: portable storage device (pendrive)

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Petko M., Wybrane metody projektowania mechatronicznego, Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, Kraków; Radom 2008, ISBN 978-83-7204-709-0
  2. Uhl T., Petko M., Karpiel G., Klepka A.: Real time estimation of modal parameters and their quality assessment, Shock and Vibration, vol. 15, no. 3,4, 2008, pp. 299-306
  3. Petko M., Karpiel G.: Implementation of Control Algorithms in Field Programmable Gate Arrays. In: AIM2007: proceedings of the 2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, IEEE, Zurich 2007
  4. Petko M., Karpiel G.: Mechatroniczne projektowanie robota równoległego do frezowania. W: Kubik J., Kurnik W., Nowacki W.K. (ed.): I Kongres Mechaniki Polskiej: materiały kongresowe, Warszawa 2007
  5. Petko M., Karpiel G., Implementation of Control Algorithm in System-on-a-Programmable-Chip, in: ICM 2006: IEEE 3rd International of Conference on Mechatronics: proceedings, IEEE, Budapest 2006, pp. 306-311
  6. Petko M., Karpiel G., Uhl T., Neural Control of a Parallel Robot – Design and Implementation in FPGA, in: Mechatrinics 2006: 4th IFAC – Symposium on Mechatronic Systems: Preprints, VDI, 2006, pp.145-150
  7. Petko M., Karpiel G., Hardware/Software Co-design of Control Algorithms, in: Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, IEEE 2006, pp. 2156-2161
  8. Petko M., Uhl T., Smart sensor for operational load measurement, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 26, 2 (2004) pp. 99–117
  9. Petko M., Karpiel G., Controller for a prismatic robot link with friction – design and implementation, in: Kaszyński R. [red.], Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, vol.2, pp. 1027-1032, Wyd. Uczelniane Pol. Szcz., Szczecin, 2003,
  10. Petko M., Karpiel G., Semi-Automatic Implementation of Control Algorithms in ASIC/FPGA, in: ETFA 2003: 2003 IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation: proceedings, vol. 1, pp. 427-433, IEEE, Lisbon, 2003
  11. Petko M., Hardware fuzzy controller for the robot link with friction, in: Ruano, A. E. [ed.], Intelligent Control Systems and Signal Processing 2003, Elsevier, 2003, pp. 167-172,
  12. M. Petko, K. Gac, G. Karpiel, G. Góra: Acceleration of parallel robot kinematic calculations in FPGA, ICIT 2013: 2013 IEEE International Conference on Industrial Technology, Cape Town, South Africa, 25–28 February 2013, pp.. 34–39
  13. M. Petko, G. Karpiel, K. Gac, G. Góra, K. Kobus, J. Ochoński: Trajectory tracking controller of the hybrid robot for milling, Mechatronics, vol. 37, pp. 100–111
Informacje dodatkowe:

The condition of taking the exam is to get credits from the project and laboratory.