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 elementów 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	Jacek Kozbiński	Teoria sterowania	Wydawnictwo Naukowe PWN.	2021

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1

Jacek Kozbiński

Teoria sterowania

Wydawnictwo Naukowe PWN.

2021

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
01	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++	P6S_UW P6S_WG
02	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
03	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
04	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

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
5	TK01	Pojęcia podstawowe Teorii Sterowania, pojęcie przestrzeni stanów, modele matematyczne, układy liniowe ciągłe, opis w przestrzeni stanów. Symulacja w pakiecie Matlab.	W01,W02, W03, W04	MEK01 MEK02 MEK04
5	TK02	Przekształcenie Laplace. Ruch układów dynamicznych w przestrzeni stanów, analiza ruchu układu drugiego rzędu w funkcji wartości własnych. Przykłady w pakiecie Matlab.	W05, W06, W07, W08	MEK01 MEK02
5	TK03	Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym z wykorzystaniem Matlaba.	W09, W10, W11	MEK01 MEK02
5	TK04	Sterowalność i obserwowalność układów dynamicznych. Przykłady w pakiecie Matlab.	W12, W13, W14	MEK01 MEK02
5	TK05	Metody przestrzeni stanów syntezy układów liniowych stacjonarnych, synteza układów o zadanych z góry wartościach własnych przy dostępnym wektorze stanu. Regulator LQR. Przykłady w pakiecie Matlab.	W15,W16,W17,W18	MEK01 MEK02
5	TK06	Prototypowanie obserwatora stanu modułu napędowego mobilnego robota kołowego.	W19,W20	MEK01 MEK02
5	TK07	Badanie stabilności układów dynamicznych, stan równowagi układów liniowych i nieliniowych, bezpośrednia metoda Lapunowa, analiza stabilności z zastosowaniem pakietu Matlab. Metody sterowania układami nieliniowymi.	W21,W22,W23	MEK01 MEK02
5	TK08	Wstęp do układów dyskretnych, równania różnicowe. Przekształcenie Z. Rozwiązywanie równań różnicowych, symulacje w Matlabie.	W24,W25, W26	MEK01 MEK02
5	TK09	Stabilność układów dyskretnych.	W27,W28	MEK01 MEK02
5	TK10	Synteza układów dyskretnych o zadanych biegunach układu zamkniętego.	W29,W30	MEK01 MEK02
5	TK11	Temat 1: Zajęcia organizacyjne. Powtórzenie wiadomości z algebry liniowej, pakietu Matlab	L01,L02,L03,L04	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
5	TK12	Temat 2: Modelowanie układów dynamicznych w przestrzeni stanów z zastosowaniem pakietu Matlab.	L05,L06,L07,L08	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK13	Temat 3: Badanie charakterystyk dynamicznych układów (rozwiązanie równania stanu, analiza ruchu układu) z zastosowaniem pakietu Matlab.	L09,L10,L11,L12	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK14	Temat 4: Identyfikacja układu dynamicznego na przykładzie modułu napędowego mobilnego robota kołowego	L13,L14,L15,L16	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK15	Temat 5: Synteza i symulacja układów sterowania o zadanych z góry wartościach własnych w pakiecie Matlab.	L17,L18,L19,L20	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK16	Temat 6: Prototypowanie obserwatora stanu układu dynamicznego w pakiecie Matlab.	L21,L22	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK17	Temat 7: Badanie stabilności bezpośrednią metoda Lapunowa. Numeryczna analiza stabilności pakietem Matlab.	L23,L24,L25,L26	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK18	Temat 8: Symulacja układu dyskretnego opisanego w przestrzeni stanów wpakiecie Matlab. Stabilność układów dyskretnych. Synteza układów dyskretnych o zadanych biegunach układu zamkniętego.	L27,L28,L29	MEK01 MEK02 MEK03
5	TK19	Zaliczenie laboratorium.	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: 10.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 15.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5)	Przygotowanie do laboratorium: 7.50 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 15.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5)
Zaliczenie (sem. 5)

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Obecność na wykładach jest obowiązkowa i może być sprawdzana. Na zakończenie wykładu odbędzie się kolokwium zaliczeniowe złożone z 20 pytań, każde po 1 pkt. Aby uzyskać zaliczenie, należy uzyskać co najmniej 10 punktów. Osiągnięcie 16 punktów i więcej, oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy tymi wartościami stosowana jest skala liniowa.
Laboratorium	Warunkiem koniecznym jest realizacja wszystkich tematów z laboratoriów i ocena pozytywna z każdego sprawozdania. Ocena z zaliczenie będzie wyznaczone jako średnia ocen ze sprawozdań.
Ocena końcowa	Ocena końcowa jest średnią ważoną z ocen: 60% - ocena z laboratorium, 40% - ocena z zaliczenia wykładu.

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. 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
2	Z. Hendzel; P. Penar	Experimental Verification of the Differential Games and H∞ Theory in Tracking Control of a Wheeled Mobile Robot	2022
3	Z. Hendzel; P. Penar	Biologically Inspired Neural Behavioral Control of the Wheeled Mobile Robot	2021
4	Z. Hendzel; P. Penar	Experimental verification of H∞ control with examples of the movement of a wheeled robot	2021
5	Z. Hendzel; P. Penar	Optimal Control of a Wheeled Robot	2020
6	Z. Hendzel; P. Penar	Zero-Sum Differential Game in Wheeled Mobile Robot Control	2019