Karta przedmiotu

Automatyka

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2015/2016

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów:

Transport

Obszar kształcenia:

nauki techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

pierwszego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Diagnostyka i eksploatacja pojazdów samochodowych, Logistyka transportu drogowego, Transport przemysłowy

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Katedra Awioniki i Sterowania

Kod zajęć:

812

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 3 / W30 L15 / 3 ECTS / Z

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora:

dr inż. Michał Chłędowski

semestr 3:

dr inż. Dariusz Nowak

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Zapoznanie studenta z podstawowymi problemami i zadaniami związanymi z automatyzacją i robotyzacją procesów technologicznych oraz sposobami ich rozwiązywania. Przyswoić studentom terminologię z tego zakresu wiedzy technicznej.

Ogólne informacje o zajęciach:
moduł obowiązkowy dla studentów specjalności informatyczne systemy diagnostyczne

Materiały dydaktyczne:
Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych

Inne:
Materiały metodyczne zamieszczane na stronie domowej koordynatora

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	Michał Chłędowski	Wykłady z automatyki dla mechaników	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów.	2003
2	W. Greblicki	Podstawy automatyki	Ogicyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.	2006

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	Michał Chłędowski, Jacek Pieniążek	Podstawy automatyki w ćwiczeniach i zadaniach	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów.	2009
2	A. Wiszniewski (red.)	Podstawy automatyki. Ćwiczenia laboratoryjne	Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.	2000

Literatura do samodzielnego studiowania
1	Krzysztof Amborski	Teoria sterowania. Podręcznik programowany	Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa.	1987
2	Andrzej Dębowski	Automatyka. Podstawy teorii	Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.	2008

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Wpis na III semestr studiów

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Znajomość podstawowej wiedzy z matematyki i fizyki a także przedmiotów technicznych (mechaniki, elektrotechniki, elektroniki, mechaniki płynów)

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Umiejętność samodzielnego uczenia się, przyswajania wiedzy oraz jej uogólniania

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Umiejętność pracy w zespole

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z OEK
MEK01	Student zna rodzaje układów automatyki i podstawową terminologię	wykład, laboratorium	kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-W001+	W01+ W07+
MEK02	Student zna ogólne zasady opisu właściwości członu automatyki przy pomocy równań różniczkowych oraz zna pojęcie transmitancji operatorowej zdefiniowanej z wykorzystaniem przekształcenie Laplace'a	Wykład	kolokwium	K-U017+	U09+
MEK03	Student zna rodzaje charakterystyk wykorzystywanych w teorii regulacji	Wykład, laboratorium	Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-W004+	W02+ W04+ W05+
MEK04	Student zna podstawowe człony automatyki. Umie je nazwać, wie, że opisywane są równaniami różniczkowymi oraz transmitancjami przejścia i charakterystykami czasowymi i częstotliwościowymi	Wykład, ćwiczenia laboratoryjne	Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-W001+	W01+ W07+
MEK05	Student zna pojęcie stabilności układu automatycznej regulacji i sposoby jej określania. Zna kryterium stabilności Hurwitza. Zna kryterium Nyquista.	Wykład, ćwiczenia laboratoryjne	Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-U007+	U07+ U08+ U09+
MEK06	Student zna podstawowe pojęcia definiujące jakość układów automatycznej regulacji. Student zna rodzaje regulatorów, ich właściwości i charakterystyczne parametry. Zna podstawowe zasady syntezy parametrycznej układu.	Wykład, ćwiczenia laboratoryjne	Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-U004+ K-K004+	U05+ K03+ K04+
MEK07	Student ma pojęcie o różnicach charakteryzujących układy liniowe i układy nieliniowe a także układy ciągłe i układy dyskretne	Wykład, laboratorium	Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych	K-K001+	K01+

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
3	TK01	Wprowadzenie do zagadnień automatyki: zagadnienia sterowania różnego rodzaju obiektów, cel automatyzacji, środki i sposoby, mechanizacja, automatyzacja, sterowanie, sygnał, przekazywanie informacji, człon automatyki. Przykłady: sterowanie w układzie otwartym, sterowanie w układzie zamkniętym. sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne. Klasyfikacja układów automatycznej regulacji. Konieczność teoretycznego ujęcia zagadnień automatyki. Wzajemne zależności pomiędzy teorią a realizacją i zastosowaniami automatyki.	W01	MEK01
3	TK02	Podstawy teorii regulacji. Pojęcia podstawowe. Układ otwarty i zamknięty ze sprzężeniem zwrotnym. Matematyczne podstawy automatyki – przekształcenie Laplace’a. Metody wyznaczania właściwości statycznych i dynamicznych członów oraz układów automatyki. Układy liniowe i nieliniowe. Kryteria stabilności liniowych układów automatyki. Zagadnienia analizy układu liniowego. Zagadnienia syntezy układu liniowego. Problemy układów nieliniowych. Badanie układu nieliniowego za pomocą metody płaszczyzny fazowej.	W02	MEK02
3	TK03	Elementy składowe układu regulacji – realizacja: Klasyfikacja i podział elementów automatyki. Obiekt regulacji. Elementy pomiarowe. Elementy wykonawcze. Regulatory. Elementy pomocnicze i korekcyjne. Nadajniki wielkości sterującej – wejściowej.	W03	MEK02
3	TK04	Układy automatyki – zastosowania: Otwarte i zamknięte układy automatyki. Statyczne i astatyczne układy regulacji. Układy nadążne – serwomechanizmy. Układy sterowania prędkości obrotowej silników elektrycznych. Elektroniczne układy stabilizacji i regulacji. Układy regulacji temperatury. Układy regulacji przekaźnikowo – stycznikowej. Tyrystorowe układy automatyki. Falowniki. Układy optymalne. Mikroprocesorowe układy sterowania.	W04	MEK04
3	TK05	Badania układów automatyki: Podstawy teoretyczne badania układów automatyki. Odpowiedzi czasowe. Charakterystyki częstotliwościowe w różnych układach współrzędnych. Częstotliwościowe interpretacje kryterium stabilności. Podstawowa aparatura do badania układów automatyki. Identyfikacja obiektu sterowania. Badanie elementów pomiarowych i wykonawczych. Badanie regulatorów. Badanie układu otwartego i zamkniętego.	W05,W06	MEK05
3	TK06	Wprowadzenie do zagadnień syntezy układów automatycznej regulacji. Zdefiniowanie zadania. Korekcja szeregowa. Proste metody wyboru rodzaju i nastaw regulatorów. Synteza pożądanej charakterystyki logarytmicznej układu otwartego. Synteza układu regulacji z szeregowym członem korekcyjnym. Metody symulacyjne w analizie i syntezie układów regulacji. Programy symulacyjne: Codas, MatLab (Simulink), SciLAB.	W07	MEK06
3	TK07	Elementy układu regulacji Ćw. 1. Układy pomiarowe. Programowalne przetworniki pomiarowe, czujniki pomiarowe (czujnik termoelektryczny, czujnik oporowy), uniwersalny tester automatyka Ćw. 2. Elementy wykonawcze. Siłowniki pneumatyczne i elektryczne, silniki elektryczne – dwufazowy, krokowy, trójfazowy z falownikiem Ćw. 3. Regulatory. Analogowe regulatory ciągłe, cyfrowe regulatory ciągłe, logiczne sterowniki programowalne(PLC), pneumatyczny regulator Ćw. 4. Przykłady rzeczywistych układów sterowania. Układ regulacji poziomu cieczy, prędkości obrotowej, ciągłej regulacji temperatury, układ regulacji nieciągłej i niby-ciągłej.	L02-L05	MEK02 MEK07
3	TK08	Charakterystyki w automatyce Ćw. 1. Charakterystyki statyczne członów automatyki. Pomiar charakterystyki statycznej siłownika pneumatycznego oraz zaworu hydraulicznego. Określenie analitycznej postaci charakterystyki (aproksymacja metodą współczynników Lagrange’a lub najmniejszych kwadratów). Linearyzacja charakterystyki statycznej Ćw. 2. Charakterystyki skokowe członów automatyki. Zarejestrowanie charakterystyk skokowych trzech termoelementów. Identyfikacja termoelementów jako elementów automatyki (wyznaczenie transmitancji przejścia każdego z termoelementów) Ćw. 3. Charakterystyki częstotliwościowe członów automatyki. Pomiar charakterystyki amplitudowo-fazowej czwórnika elektrycznego. Wyznaczenie modułu oraz logarytmicznych charakterystyk: amplitudowej i fazowej . Próba identyfikacji badanego czwórnika (dokonać identyfikacji lub uzasadnić niemożliwość jej wykonania) Ćw. 4. Identyfikacja obiektu sterowania. Wykonać pomiary obiektu cieplnego potrzebne do określenia jego własności statycznych i dynamicznych. Przeprowadzić identyfikację obiektu na podstawie wykonanych pomiarów.	L06-L09	MEK03 MEK04
3	TK09	Analiza i synteza układów regulacji Ćw. 1. Programy symulacyjne (program Codas lub MatLab). Wykonać modele matematyczne trzech dowolnie wybranych, podstawowych elementów automatyki (za wyjątkiem proporcjonalnego), zarejestrować charakterystyki skokowe, amplitudowo-fazowe oraz logarytmiczne tych elementów. Ćw. 2. Badanie wpływu sprzężenia zwrotnego na właściwości badanych elementów. Określić wpływ sztywnego sprzężenia zwrotnego na właściwości członu inercyjnego I rzędu i członu całkującego rzeczywistego oraz wpływ sprzężenia izodromowego na właściwości członu różniczkującego rzeczywistego Ćw. 3. Badanie stabilności automatycznej regulacji. Określić analitycznie (stosując kryterium Hurwitza) krytyczny współczynnik wzmocnienia kkr dla zadanego układu automatycznej regulacji. sprawdzić poprawność obliczeń rysując charakterystyki skokowe i amplitudowo-fazowe dla trzech wartości współczynnika wzmocnienia: k < kkr, k = kkr, k > kkr. Dla k < kkr wyznaczyć zapas modułu i zapas fazy z logarytmicznych charakterystyk układu Ćw. 4. Dobór optymalnych nastaw regulatorów w układzie regulacji. Korzystając z wyników ćwiczenia 3.3 narysować charakterystykę skokową układu regulacji dla k = kkr. Określić okres oscylacji Tosc. Stosując metodykę Nicholsa-Zieglera określić optymalne nastawy regulatora P oraz PI. Narysować charakterystyki skokowe dla układu z optymalnymi nastawami regulatorów. Wyznaczyć zapas modułu i fazy dla tych przykładów.	L10-L14	MEK06

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)	Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 6.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 10.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3)
Zaliczenie (sem. 3)	Przygotowanie do zaliczenia: 6.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Praca kontrolna i kolokwium zaliczeniowe
Laboratorium	Oceniana jest aktywność studenta na laboratorium, jego wiedza teoretyczna, umiejętność przeprowadzania eksperymentu oraz poprawnie opracowanego sprawozdania
Ocena końcowa

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: nie