Karta przedmiotu

Teoria sterowania

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2025/2026

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów:

Mechatronika

Obszar kształcenia:

nauki techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

pierwszego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Informatyka i robotyka, Komputerowo wspomagane projektowanie

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

Inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Katedra Mechaniki Stosowanej i Robotyki

Kod zajęć:

592

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 5 / W30 L30 / 3 ECTS / Z

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora:

dr inż. Paweł Penar

Terminy konsultacji koordynatora:

Wt. 12.00-13.30 Czw. 08.45-10.15

semestr 5:

dr inż. Jakub Wiech

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Głównym celem kształcenia jest uzyskanie wiedzy i umiejętności w zakresie sterowania układami dynamicznymi w obszarze projektowania i implementacji rozwiązań.

Ogólne informacje o zajęciach:
Moduł kształcenia "Teoria Sterowania" obejmuje zagadnienia z zakresu sterowania układów liniowych opisanych w przestrzeni stanu, liniowych układów dyskretnych oraz stabilności układów nieliniowych.

Materiały dydaktyczne:
Instrukcje do laboratorium dostępne on-line podczas zajęć.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	Hendzel Z., Gierlak P.	Sterowanie robotów kołowych i manipulacyjnych	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2011
2	Kaczorek T.	Teoria układów regulacji automatycznej	WNT, Warszawa.	1977
3	Ogata K.	Metody przestrzeni stanów w teorii sterowania	WNT, Warszawa.	1974
4	Takahashi Y., Rabins M.J.,Auslander D.M.	Sterowanie i systemy dynamiczne	WNT, Warszawa.	1976

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Student zarejestrowany na semestr piąty

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Podstawowa wiedza z mechaniki, obliczeniowych systemów informatycznych, podstaw automatyki.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Umiejętność opisu i projektowania liniowych układów automatyki, umiejętność stosowania obliczeniowych systemów informatycznych.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Rozumienie potrzeby ciągłego dokształcania się.

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 PRK
MEK01	posiada podstawową wiedzę z zakresu podstaw automatyki.	wykład, laboratorium	Obecność, aktywność na laboratorium, sprawozdania z laboratorium.Zaliczenie przedmiotu na podstawie zaliczenia laboratorium.	K-W01++ K-U01++ K-U06++ K-U16++	P6S-KR P6S-UW P6S-WG
MEK02	umie zastosować podstawowe metody analizy i syntezy układów ciągłych i dyskretnych opisanych w przestrzeni stanu.	wykład, laboratorium	aktywność na laboratorium, sprawozdania z laboratorium.	K-W06++ K-U01++	P6S-UW P6S-WG
MEK03	umie zaprojektować, symulować i zaimplementować podstawowe układy sterowania automatycznego obiektami liniowymi ciągłymi i dyskretnymi.	laboratorium	aktywność na laboratorium, sprawozdania z laboratorium.	K-W06++ K-U01++	P6S-UW P6S-WG
MEK04	potrafi pozyskiwać informacje z literatury przedmiotu, posiada umiejętność samokształcenia się, rozumie potrzebę ciągłego i samodzielnego dokształcania się w zakresie tematyki przedmiotu.	wykład, laboratorium	aktywność na laboratorium, sprawozdania z laboratorium.	K-U01++ K-U04+++ K-U05++	P6S-UU P6S-UW

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
5	TK01	Pojęcie przestrzeni stanów, modele matematyczne, formalizm matematyczny Newtona, Lagrange’a, układy liniowe ciągłe, opis w przestrzeni stanów.	W01,W02	MEK01 MEK02 MEK04
5	TK02	Równanie charakterystyczne, wartości własne, odpowiedź układów stacjonarnych, odpowiedź swobodna, całka splotowa, zastosowanie pakietu Maple w wyznaczaniu odpowiedzi układów.	W03,W04	MEK01 MEK02
5	TK03	Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym.	W05,W06	MEK01 MEK02
5	TK04	Sterowalność i obserwowalność układów dynamicznych.	W07,W08	MEK01 MEK02
5	TK05	Ruch układów dynamicznych w przestrzeni stanów, analiza ruchu układu drugiego rzędu w funkcji wartości własnych	W09,W10	MEK01 MEK02
5	TK06	Badanie stabilności układów dynamicznych, stan równowagi układów liniowych i nieliniowych, bezpośrednia metoda Lapunowa	W11,W12	MEK01 MEK02
5	TK07	Funkcja Lapunowa, twierdzenie Lapunowa lokalnej stabilności, numeryczna analiza stabilności z zastosowaniem pakietu Maple.	W13,W14	MEK01 MEK02
5	TK08	Metody przestrzeni stanów syntezy układów liniowych stacjonarnych, synteza układów o zadanych z góry wartościach własnych przy dostępnym wektorze stanu.	W15,W16	MEK01 MEK02
5	TK09	Obserwatory stanu i ich zastosowanie do syntezy liniowych układów stacjonarnych.	W17,W18	MEK01 MEK02
5	TK10	Układy liniowe dyskretne(impulsowe), pojęcia podstawowe, funkcje dyskretne, równania różnicowe.	W19,W20	MEK01 MEK02
5	TK11	Przekształcenie Z – definicja i właściwości, transmitancja dyskretna.	W21,W22	MEK01 MEK02
5	TK12	Opis układu dyskretnego w przestrzeni stanów i wybór zmiennych stanu, rozwiązywanie równań różnicowych, symulacje Matlab, Maple.	W23,W24	MEK01 MEK02
5	TK13	Stabilność układów dyskretnych, zastosowanie metody Lapunowa do badania i projektowania układów dyskretnych	W25,W26	MEK01 MEK02
5	TK14	Synteza układów dyskretnych, synteza o zadanych biegunach układu zamkniętego.	W27,W28	MEK01 MEK02
5	TK15	Metody sterowania układami nieliniowymi	W29,W30	MEK01 MEK02
5	TK16	Zajęcia organizacyjne.Modelowanie układów dynamicznych w przestrzeni stanów.	L01,L02	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
5	TK17	Symulacja w Simulink-u i Maple-u układów opisanych w przestrzeni stanów.	L03,L04	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK18	Badanie charakterystyk dynamicznych układów z zastosowaniem pakietu Maple.	L05,L06	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK19	Prototypowanie własności dynamicznych modułu napędowego mobilnego robota .	L07,L10	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK20	Badanie stabilności bezpośrednią metoda Lapunowa , numeryczna analiza stabilności pakietem Maple.	L11,L12	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK21	Synteza i symulacja układów sterowania o zadanych z góry wartościach własnych przy dostępnym wektorze stanu.	L13 L14	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK22	Prototypowanie układu sterowania modułem napędowym .	L15,L18	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK23	Prototypowanie obserwatora stanu modułu napędowego mobilnego robota kołowego.	L19-L22	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK24	Symulacja układu dyskretnego opisanego w przestrzeni stanów, pakiet MatlabSimulink, Maple	L23,L24	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK25	Badanie stabilności Lapunowa układów dyskretnych,pakiet MatlabSimulink, Maple	L25,L26	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK26	Regulacja impulsowa modułu napedowego metodą szybkiego prototypowania	L27,L28	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK27	Zaliczenie laboratorium.	L29,L30	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 5)		Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5)	Przygotowanie do laboratorium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5)		Udział w konsultacjach: 10.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 5)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Brak oceny
Laboratorium	Ocena z zajęć laboratoryjnych jest obliczana na podstawie średniej ocen z aktywności na zajęciach oraz sprawozdań.
Ocena końcowa	Przedmiot zalicza się na podstawie pozytywnej oceny z odbytych laboratoriów

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 tak

1	A. Gola; P. Penar; M. Szeremeta	Hardware-software compatibility in robotic cyber-physical systems – an application based approach	2025
2	D. Bielecki; P. Penar; P. Woźniak	RGB-Based Staircase Detection for Quadrupedal Robots: Implementation and Analysis	2025
3	P. Penar; M. Szeremeta; M. Szuster	Zastosowanie algorytmu SLAM w realizacji zadania typu \"podążaj do celu\"	2025
4	Z. Hendzel; P. Penar	Adaptive Controller Using Genetic Algorithm for Autonomous Wheeled Mobile Robot	2024
5	A. Burghardt; K. Kurc; M. Muszyńska; P. Obal; P. Penar; D. Szybicki	Development of a Dedicated Application for Robots to Communicate with a Laser Tracker	2022
6	Z. Hendzel; P. Penar	Experimental Verification of the Differential Games and H∞ Theory in Tracking Control of a Wheeled Mobile Robot	2022
7	Z. Hendzel; P. Penar	Biologically Inspired Neural Behavioral Control of the Wheeled Mobile Robot	2021
8	Z. Hendzel; P. Penar	Experimental verification of H∞ control with examples of the movement of a wheeled robot	2021
9	Z. Hendzel; P. Penar	Optimal Control of a Wheeled Robot	2020