Sylabus - Karkonoska Państwowa Szkoła Wyższa w Jeleniej Górze

I. KARTA PRZEDMIOTU
Kod
przedmiotu
PAT
Nazwa przedmiotu/modułu:
Podstawy automatyki
Nazwa angielska:
Fundamental of automatics.
Kierunek studiów:
Edukacja techniczno-informatyczna
Tryb/Poziom studiów:
Stacjonarne/I-go stopnia – inżynierskie
Profil studiów
Ogólnoakademicki
Jednostka prowadząca:
Karkonoska Państwowa Szkoła Wyższa w Jeleniej Górze, Wydział
Przyrodniczo - Techniczny, Zakład Edukacji Techniczno-Informatycznej
Formy zajęć, liczba godzin
Semestr
Wykład
III
Forma
zaliczenia
Liczba punktów
ECTS
C1
C2
C3
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
30
15
15
Zaliczenie
na ocenę
Zaliczenie na
ocenę
zaliczenie
na ocenę
2
2
1
Seminarium
Łącznie
60
5
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studenta z podstawową wiedzą niezbędną do zrozumienia teoretycznych podstaw
automatyki w zakresie układów liniowych
Nabycie umiejętności modelowania (przy wykorzystaniu odpowiednich programów
komputerowych) oraz przeprowadzenie badań symulacyjnych stabilności i dynamiki działania
podstawowych członów automatyki
Wyrobienie umiejętności analizowania i projektowania prostych regulatorów liniowych do
zastosowania w praktycznych układach regulacji automatycznej
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji:
1. Zaliczenie wykładu i ćwiczeń z przedmiotu Elektrotechnika.
Oczekiwane efekty kształcenia:
EK1
Zna podstawowe prawa i teoretyczne podstawy automatyki i potrafi scharakteryzować i opisać
zakres stosowania układów automatyki liniowej.
EK2
Potrafi opisać transmitancje operatorową prostych układów automatyki i wyliczyć ich odpowiedzi na
funkcję impulsową i skok jednostkowy.
EK3
Wie w jaki sposób wyrazić transmitancję widmową i potrafi zidentyfikować charakterystykę
częstotliwościową
EK4
Zna zasady działania oraz charakterystyki podstawowych liniowych członów automatyki
(proporcjonalnych, całkujących, różniczkujących i opóźniających) i potrafi je zidentyfikować oraz
zdefiniować
EK5
Umie korzystać z kryteriów stabilności Hurwitza i Nyquista w celu oceny stabilności liniowych
układów automatycznej regulacji
EK6
Potrafi dobrać regulatory liniowe do potrzeb praktycznych i właściwie weryfikować ich
charakterystyki
EK7
Ma wszystkie umiejętności programowania prostych członów w układach automatycznej regulacji i
1
przeprowadzenia stosownych badań symulacyjnych dynamiki ich działania.
EK8
Potrafi samodzielnie projektować, budować, przeprowadzać właściwe pomiary oraz wnioskować w
zakresie liniowych układów automatyki.
EK9
Jest kreatywny i ma świadomość zagrożeń oraz priorytetów stawianych regulacji określonego
przez siebie lub innych zadania.
Treści programowe:
Forma zajęć: wykład
Wyk. 1
Wyk. 1
Wyk. 2
Wyk. 3
Wyk. 4
Wyk. 5
Wyk. 6
Wyk. 7
Wyk. 8
Wyk. 9
Wyk. 10
Wyk. 11
Wyk. 12
Wyk. 13
Wyk. 14
Wyk. 15
Lab. 1
Lab. 2
Lab. 3
Lab. 4
Lab. 5
Lab. 6
Lab. 7
Lab. 8
Zapoznanie z przedmiotem, wymaganiami i sposobem zaliczenia.
Podstawowe pojęcia, zakres stosowania teorii automatyki. Układy
automatyki liniowej i ich klasyfikacja, transmitancja operatorowa prostych
układów, odpowiedź na funkcję impulsową i skok jednostkowy.
Transmitancja widmowa, charakterystyka częstotliwościowa i jej rodzaje,
równania fazowe, związki pomiędzy opisami.
Elementy liniowych układów automatycznej regulacji, definicje, opisy i
charakterystyki członów proporcjonalnych inercyjnych i bezinercyjnych
całkujących, różniczkujących oscylujących i opóźniających, łączenie
liniowych elementów automatyki.
Stabilność liniowych układów, definicja stabilności, odpowiedź impulsowa
i skokowa, równania fazowe. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista, dla
układów bez sprzężenia zwrotnego i ze sprzężeniem zwrotnym.
Regulacja automatyczna, regulatory liniowe o wypełnieniu ciągłym,
regulator P, regulator typu I,PI,PD,PID, charakterystyki i sposoby realizacji
praktycznych systemów automatyki kompleksowej.
Zaliczenie
Proj. 3
Proj. 4
Proj. 5
Proj. 6
Proj. 7
5
4
8
6
4
2
Suma godzin
30
Forma zajęć: laboratorium
Liczba
godzin
1
Wprowadzenie, wymagania, ustalenie zasad i sposobu zaliczenia.
Badania symulacyjne dynamicznych właściwości liniowego członu
bezinercyjnego (proporcjonalnego).
Badania symulacyjne dynamiki działania członu inercyjnego pierwszego
rzędu.
Badania symulacyjne członu całkującego idealnego oraz członu
całkującego rzeczywistego (z inercją).
Badania symulacyjne członu różniczkującego idealnego oraz członu
różniczkującego rzeczywistego (z inercją).
Badania symulacyjne właściwości dynamicznych członu oscylacyjnego.
Badania symulacyjne właściwości dynamicznych liniowego członu
opóźniającego.
Ćwiczenia odróbkowe i uzupełniające zaległości laboratoryjne.
Suma godzin
Forma zajęć: projekt
Proj. 1
Proj. 2
Liczba
godzin
1
Wprowadzenie, wymagania, ustalenie zasad i sposobu zaliczenia.
Podstawowe zasady analizy stabilności oraz łączenie członów regulacji.
Problematyka i sposób praktycznej realizacji podstawowych regulatorów
liniowych.
Zastosowanie wybranych elementów w projekcie:
a) liniowych regulatorów P,
b) typu I,
c) PI,
d) PD
e) PID.
2
2
2
2
2
2
2
15
Liczba
godzin
1
2
2
8
2
Proj. 8
2
15
Rozliczenie formalne wykonanego projektu.
Suma godzin
Narzędzia dydaktyczne:
1.
Wykład z użyciem technik audiowizualnych, prezentacje multimedialne, foliogramy.
2.
Laboratorium praktyczne prowadzone w grupach ćwiczeniowych przy wykorzystaniu
cyfrowego modelowania i badań symulacyjnych.
3.
Projekt wykonywany indywidualnie wirtualnego liniowego układu automatyki z
wykorzystaniem odpowiedniego regulatora.
Sposoby oceny (F – formująca, P – podsumowująca)
F1
F2
F3
F4
F5
F6
P1
P2
P3
Kolokwium sprawdzające wiedzę z wykładów – z przerobionego materiału.
Ocena za indywidualne wypowiedzi studenta w czasie wykładu.
Ocena za przygotowanie się do zajęć projektowych (kolokwium sprawdzające).
Ocena za wykonany projekt.
Ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych.
Kolokwium sprawdzające wiedzę do ćwiczeń laboratoryjnych
Pisemna praca zaliczeniowa (kolokwium zaliczeniowe) z wykładów.
Średnia z ocen z ćwiczeń laboratoryjnych
Ocena końcowa za projekty – jako średnia ocen za wykonane projekty.
Obciążenie pracą studenta
Łączna i średnia liczba godzin
Forma aktywności
na zrealizowanie aktywności
60
Godziny kontaktowe z nauczycielem (w trakcie zajęć).
Godziny kontaktowe z nauczycielem (w trakcie
15
konsultacji).
Przygotowanie się do zajęć i kolokwium sprawdzającego
10
do wykładów.
Przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych
15
(kolokwium sprawdzającego)
10
Opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
10
Samodzielna praca nad projektem
Przygotowanie się do kolokwium zaliczeniowego z
5
wykładów.
SUMA GODZIN
125
Literatura podstawowa i uzupełniająca
Literatura podstawowa:
1. Gręblicki W., Teoretyczne podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
2007.
2. Kazimierkowski M. Wójcik A.: Układy sterowania i pomiarów w elektronice praktycznej, WKŁ, 1996.
Literatura uzupełniająca:
3. Osiowski J., Zarys rachunku operatorowego, WNT,1981.
4. Węgrzyn S., Podstawy automatyki, PWN, 1985.
5. Wiszniewski A. i in., Podstawy automatyki, Ćwiczenia laboratoryjne, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000.
6. Brzózka J., Dorobczyński L. Matlab – środowisko obliczeń naukowo – technicznych. Wydawnictwo
MIKOM, 2005.
7. Mrozek B., Mrozek Z. Matlab i Simulink. Poradnik użytkownika. Wydanie II. Wydawnictwo HELION,
2004.
3