Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Podstawy automatyki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-POAUT Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0714) Elektronika i automatyzacja
Nazwa przedmiotu: Podstawy automatyki
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Podstawowa wiedza z Analizy i Algebry oraz z Fizyki

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli:

- udział w wykładach - 30 godzin;

- udział w laboratorium - 30 godzin;


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta:

- przygotowanie do wykładu - 10 godz.

- przygotowanie do egzaminu - 40 godz.

- przygotowanie do laboratorium - 40 godz.


Łącznie: 150 godz. (6 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

W1 - ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą opisu w dziedzinie czasu, częstotliwości i zmiennej zespolonej s liniowych układów dynamicznych - K_W01, K_W04 dla AiR, K_W01 K_W04 dla FT

W2 - zna kryteria stabilności - K_W04, K_W05 dla AiR, K_W04 dla FT

W3 - ma wiedzę dotyczącą roli ujemnego sprzężenia zwrotnego w układach regulacji automatycznej - K_W04, K_W05 dla AiR, K_W04 dla FT

W4 - zna rodzaje regulatorów stosowanych w układach regulacji automatycznej oraz metody ich strojenia - K_W04, K_W05 dla AiR, K_W04 dla FT

W5 - orientuje się w metodach dyskretyzacji układów ciągłych - K_W01, K_W04, K_W05 dla AiR, K_W01, K_W08 dla FT

Efekty uczenia się - umiejętności:

U1 - potrafi zapisać model obiektu w postaci transmitancji operatorowej oraz wyznaczyć jego odpowiedzi w dziedzinie czasu i częstotliwości - K_U07 dla AiR, K_U01 dla FT

U2 - umie wyznaczyć zapas stabilności na podstawie charakterystyk częstotliwościowych oraz odpowiedzi w dziedzinie czasu - K_U07 dla AiR, K_U01 dla FT

U3 - potrafi dobrać nastawy regulatora typu PID oraz przeprowadzić procedurę dyskretyzacji - K_U07 dla AiR, K_U04 dla FT

U4 - umie przekształcać schematy blokowe - K_U07 dla AiR, K_U01 dla FT

U5 - potrafi zaprojektować układ regulacji automatycznej, którego odpowiedź spełnia przyjęte kryteria użytkowe - K_U12 dla AiR, K_U06, K_U04 dla FT

U6 - umie opracować i dokonać analizy układu regulacji automatycznej w środowisku Matlab/Simulink - K_U08, K_U09 dla AiR, K_U04, K_U06 dla FT

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1 - jest świadomy ograniczeń przekazanej wiedzy w zakresie własności układów dynamicznych oraz układów regulacji automatycznej - K_K01 dla AiR, K_K01 dla FT


Metody dydaktyczne:

Metoda dydaktyczna podająca:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)


Metoda dydaktyczna poszukująca

- klasyczna metoda problemowa

- labaratoryjna

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- klasyczna metoda problemowa
- laboratoryjna

Skrócony opis:

Celami przedmiotu są:

1. Zapoznanie z podstawowymi metodami analizy liniowych układów dynamicznych.

2. Ukształtowanie podstawowych umiejętności w zakresie projektowania regulatorów z użyciem inżynierskich narzędzi wspomagania projektowania.

3. Rozumienie konieczności zapewnienia odpowiednich wymagań jakościowych w układach automatyki i metod ich uzyskania.

Pełny opis:

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

- Układy ciągłe

-- Opisy czasowe i częstotliwościowe układów.

-- Zastosowanie przekształcenia Laplace'a, transmitancja.

-- Analiza odpowiedzi układu pierwszego i drugiego rzędu w dziedzinie czasu.

- Schematy blokowe i ich przekształcanie.

-- Grafy przepływu sygnałów.

-- Zastosowanie reguły Mason’a w przekształcaniu i redukowaniu grafów przepływu sygnałów.

- Wykresy Bodego: wykresy układów z biegunami rzeczywistymi i zespolonymi.

- Analiza stabilności układów.

-- Położenie biegunów transmitancji.

-- Kryterium Routha-Hurwitza i jego zastosowanie do wyznaczania zakresów stabilności.

-- Kryterium stabilności Nyquista:

--- Kreślenie wykresów Nyquist'a,

--- zastosowanie do projektowania układów regulacji,

--- określanie marginesów stabilności (zapas fazy i wzmocnienia).

--- Dobór wzmocnienia regulatorów na podstawie wykresów Bode'go i Nyquist'a.

- Sprzężenie zwrotne:

-- wskaźniki jakości regulacji,

-- czułość i odporność na zakłócenia,

-- uchyb w stanie ustalonym,

-- odpowiedź układu zamkniętego.

- Metoda odpowiedzi częstotliwościowej:

-- Odpowiedź częstotliwościowa:

--- podstawy matematyczne,

--- wyznaczanie pasma przenoszenia.

- Regulatory P, I, D oraz PID:

-- podstawowe własności,

-- projektowanie metodą analityczną,

-- projektowanie metodą Zieglera-Nicholsa.

- Układy dyskretne:

-- przekształcenie z,

-- transmitancja.

-- Metody dyskretyzacji układów ciągłych.

-- Stabilność, położenie biegunów, metody badania.

-- Regulacja układów dyskretnych.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

1. Podstawowe właściwości prostego i odwrotnego przekształcenia Laplace'a, zastosowanie przekształcenia Laplace'a do wyznaczania transformaty funkcji i rozwiązywania równań różniczkowych.

2. Podstawowe właściwości odwrotnego przekształcenia Laplace'a, wyznaczanie oryginału transformaty.

3. Wyznaczanie transmitancji operatorowej za pomocą przekształcenia Laplace'a.

4. Przekształcanie schematów blokowych.

5. Poznanie podstawowych możliwości środowiska symulacyjnego Matlab/ Simulink, wprowadzenie do Control System Toolbox.

6. Charakterystyki czasowe układów liniowych, parametry odpowiedzi skokowej.

7. Charakterystyki częstotliwościowe układów liniowych.

8. Stabilność układów liniowych.

9. Regulacja dwupołożeniowa.

10. Układ regulacji z regulatorem typu PID, wyznaczanie uchybu ustalonego, całkowe wskaźniki jakości.

11. Dobór nastaw regulatora typu PID metodą cyklu granicznego.

12. Dobór nastaw regulatora typu PID na podstawie odpowiedzi skokowej.

13. Regulacja kaskadowa, dobór nastaw regulatorów przy pomocy Simulink Design Optimization.

14. Dyskretyzacja układów ciągłych.

15. Układ regulacji z regulatorem dyskretnym.

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. K. Rumatowski, Podstawy automatyki cz. 1 i cz. 2, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

2. J. Brzózka, Regulatory i układy automatyki, Wydawnictwo MIKOM, Warszawa, 2004.

3. J. Mazurek, H. Vogt, W. Żydanowicz, Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

4. T. Kaczorek, A. Dzieliński, W. Dąbrowski, R. Łopatka, Podstawy teorii sterowania, wydanie 3, WNT, Warszawa, 2013.

Literatura uzupełniająca:

5. K.J. Åström, R.M. Murray, Feedback systems: an introduction for scientists and engineers,Princeton University Press, Princeton 2010. Dostępne na: http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Main_Page

6. T. Kaczorek, Teoria sterowania i systemów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1999.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

- egzamin pisemny - W1 ÷ W5

zaliczenie na ocenę - U1 ÷ U6

Kryteria oceniania:

Wykład: egzamin pisemny zawierający pytania otwarte

ndst - <50%

dst- 50% ÷ 60%

dst plus- 60% ÷ 70%

db- 70% ÷ 80%

db plus- 80% ÷ 90%

bdb- > 90%

Laboratorium: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen z:

- kolokwium

- przygotowanych sprawozdań

- niezapowiedzianych sprawdzianów

ndst - <50%

dst- 50% ÷ 60%

dst plus- 60% ÷ 70%

db- 70% ÷ 80%

db plus- 80% ÷ 90%

bdb- > 90%

Praktyki zawodowe:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-25
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Gałkowski
Prowadzący grup: Paweł Dąbkowski, Krzysztof Gałkowski, Marcin Iwanowski, Tomasz Tarczewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Gałkowski
Prowadzący grup: Paweł Dąbkowski, Krzysztof Gałkowski, Marcin Iwanowski, Tomasz Tarczewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Gałkowski
Prowadzący grup: Krzysztof Gałkowski, Marcin Iwanowski, Tomasz Tarczewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Gałkowski
Prowadzący grup: Krzysztof Gałkowski, Marcin Iwanowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.