KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA
Kierunek: Inżynieria TestowaTryb: Stacjonarne
Nazwa modulu: Podstawy automatyki
Warunki wstępne:1. Wiedza. Powinien znać podstawowe zagadnienia z zakresu algebry, analizy matematycznej i równań różniczkowych. Powinien znać podstawy rachunku liczb zespolonych. 2. Umiejętności. Powinien umieć obliczać pochodne i całki podstawowych funkcji oraz wykonywać podstawowe operacje macierzowe. Powinien posiadać podstawowe umiejętności korzystania i programowania w środowisku MATLAB
Cele kształcenia:Poznanie różnych struktur układów regulacji automatycznej (URA) i zasad tworzenia modeli matematycznych układów dynamicznych; Poznanie sposobów oceny właściwości dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz metod oceny stabilności systemów ciągłych i dyskretnych; Poznanie praktycznych sposobów badania podstawowych dynamicznych i częstotliwościowych własności URA i metod projektowania URA i ich praktycznej weryfikacji; Poznanie zasad badania stabilności nieliniowych URA według pierwszej i drugiej metody Lagunowa, metodą funkcji opisującej i przestrzeni fazowej;
Efekty ksztalcenia:Kod efektu kierunkowego: K1IT_W05; K1IT_W04;K1IT_W06;K1IT_U05; K1IT_U09;K1IT_U09;K1IT_K05;
EK1: Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych wiadomości o metodach analizy systemów dynamicznych ciągłych i dyskretnych
EK2: Ma wiedzę w zakresie opisu ciągłych i dyskretnych URA, ich właściwości oraz analizy układów automatyki w zakresie statyki, dynamiki, stabilności liniowych ciągłych i dyskretnych URA
EK3: Ma wiedzę w zakresie korekcji ciągłych linowych i dyskretnych URA, metod zmiennych stanu, nieliniowych układów automatyki.
EK4: Potrafi samodzielnie rozwiązać zadania z zakresu liniowych ciągłych i dyskretnych URA. Potrafi zastosować aparat matematycznych do analizy obiektów regulacji w dziedzinie czasu i częstotliwości
EK5: Potrafi zaprojektować, uruchomić i przetestować proste URA dla układów ciągłych, dyskretnych liniowych, a także i nieliniowych. Potrafi opracować wyniki pomiarów i przeprowadzić ich analizę
EK6: Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane działanie
Forma i tresci ksztalcenia
Wykład - Pojęcia podstawowe: sygnały wejściowe i wyjściowe, wielkość regulowana, odchyłka regulacji. Definicja regulacji i sterowania. Klasyfikacja układów regulacji automatycznej (URA).;Opis matematyczny dynamicznych układów liniowych. Równania algebraiczne i różniczkowe. Przekształcenia Laplace'a. Pojęcie transformacji operatorowej;Człony dynamiczne URA. Równania różniczkowe i algebraiczne. Linearyzacja zależności nieliniowych. Człony dynamiczne podstawowe: proporcjonalny, inercyjny I rzędu, różniczkujący, oscylacyjny, opóźniający: równanie różniczkowe, transformacja operatorowa, odpowiedź skokowa.;Schematy blokowe URA. Układanie schematów blokowych. Węzły informacyjne i sumacyjne. Algebra schematów blokowych - połączenia szeregowe, równoległe i ze sprzężeniem zwrotnym.;Charakterystyki częstotliwościowe. Przekształcenie Fouriera i pojęcie transmitancji widmowej. Różne postacie charakterystyk częstotliwościowych.;Obiekty regulacji - charakterystyki statyczne i elastyczne. Prawa regulacji i rodzaje regulatorów liniowych URA: P, PI, PD, PID.;Wymagania stawiane układom automatyki. Stabilność URA: asymptotyczna i globalna. Kryteria stabilności: Hurwitza, Michajłowa, Nyquista. Zapasy stabilności. Dokładność statyczna i wskaźniki jakości dynamicznej.;Wybrane zagadnienia projektowania liniowych URA. Kompensacja zakłóceń w układach jednoobwodowych. Układy kaskadowe i zamknięto-otwarte. Wybór rodzaju i nastaw regulatora.;Regulacja dwupołożeniowa i trójpołożeniowa. Zasada działania, podstawowe charakterystyki. Przykłady zastosowania.;Układy logiczne przełączające. Elementy algebry Boole'a. Układy i elementy przełączające: NOT, AND, NAND, OR, NOR. Podstawowe prawa algebry Boole'a.;Sposoby opisu układów kombinacyjnych. Tablice zależności połączeń. Tablice Karnaugha. Zależności matematyczne.;Opis i synteza układów sekwencyjnych. Struktura układów sekwencyjnych. Intuicyjna metoda syntezy - przykłady. Metoda tablic wejść i wyjść - minimalizacja tablic. Zjawiska wyścigu i hazardu.;Sterowniki programowalne PLC. Podstawy budowy, struktury i języki programowania sterowników PLC. Algorytmy sterowania procesami.;Metody badań nieliniowych URA. Stabilność układów nieliniowych wg Lagunowa. Metoda płaszczyzny fazowej. Metoda funkcji opisującej.;
Ćwiczenia - Wyznaczanie odpowiedzi na wymuszenie: skokowe, impulsowe i liniowe w dziedzinie czasu podstawowych członów dynamicznych. Metody analityczna i komputerowa.;Wyznaczanie wybranych charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych metodą analityczną i komputerową.;Określanie stabilności URA metodą: kryterium algebraiczne Hurvitza i kryterium częstotliwościowe Nuquista - metodą analityczną i komputerową.;Dobór parametrów regulatora PID dla wybranych URA i określonych kryteriów jakości;Modelowanie i symulacja działania wybranych układów z regulatorem dwupołożeniowym i trójpołożeniowym.;Modelowanie i programowanie wybranych układów kombinacyjnych.;Modelowanie i programowanie wybranych układów sekwencyjnych.;
Ćwiczenia laboratoryjne - Szkolenie stanowiskowe BHP. Sprawy organizacyjne. Organizacja pracy i wprowadzenie.;Analiza działania pneumatycznego układu logicznego.;Projekt i realizacja pneumatycznego układu sterowania dla określonego zadania.;Wyznaczanie charakterystyk dynamicznych i statycznych hydraulicznych zaworów ciśnieniowych.;Wyznaczanie charakterystyk układu sterowania z serwomechanizmem hydraulicznym lub/i zaworem proporcjonalnym.;Programowanie sterowania wybranego układu roboczego za pomocą sterownika PLC.;
Metody ksztalcenia: Wykład multimedialny; Ćwiczenia problemowe z obliczeniami inżynierskimi; Ćwiczenia laboratoryjne w zespołach 2-3 osobowych;
Metody sprawdzania osiągnięcia efektów kształcenia - ocena podsumowująca: Zaliczenie poszczególnych tematów ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych; Egzamin pisemny z zadań i części teoretycznej oraz zaliczenie godzin transferowych;
Liczba punktow ECTS: 5
Nakład pracy studenta (godz.) : 150
Forma zajęcLiczba godzin według planu studiów
Wykład30
Ćwiczenia15
Ćwiczenia laboratoryjne15
Autor programu dla modułu kształcenia: dr inż. Henryk Chrostowski
Język modulu: polski