Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Układy wykonawcze urządzeń mechatronicznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jakub Wierciak, dr inż. Ksawery Szykiedans, dr inż. Wiesław Mościcki, mgr inż. Karol Bagiński
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
UWUm
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2012/2013
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Obliczanie liczby punktów ECTS: wykład: udział w zajęciach - 15 godzin, przygotowanie do zaliczenia - 15 godzin, projektowanie: udział w zajęciach - 15 godzin, prace projektowe, w tym przygotowanie 4 prezentacji, dobór zespołów handlowych, wykonanie modelu 3D - 45 godzin. laboratorium: udział w zajęciach 15 godzin, przygotowanie do zajęć, w tym opracowanie modelu matematycznego - 15 godzin RAZEM: 120 godzin = 4 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Obliczanie liczby punktów ECTS: wykład 15 godzin, projektowanie 15 godzin, laboratorium 15 godzin RAZEM: 45 godzin = 2 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Obliczanie liczby punktów ECTS: projektowanie: udział w zajęciach 15 godzin, opracowanie 30 godzin, opracowanie 15 godzin; laboratorium: opracowanie modelu matematycznego 15 godzin, opracowanie modelu symulacyjnego 8 godzin, przeprowadzenie eksperymentów obliczeniowych 7 godzin; RAZEM: 90 godzin = 3 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład225h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium225h
  • Projekt225h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagana jest znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów ze strukturami układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych oraz z wybranymi zagadnieniami dotyczącymi poszczególnych zespołów funkcjonalnych tych układów: siłowników, sterowników i przekładni. Nabycie przez studentów umiejętności projektowania wykonawczych układów urządzeń precyzyjnych z wykorzystaniem symulacji komputerowej.
Treści kształcenia:
Wykład: Wyjaśnienie pojęcia układu wykonawczego Struktura urządzenia mechatronicznego: układy wprowadzania danych i informacyjne, układy pomiarowe i wykonawcze. Rola i funkcje układów wykonawczych w urządzeniu: realizacja ruchów, rozwijanie sił. Przykłady układów wykonawczych w urządzeniach precyzyjnych (sprzęt biurowy, peryferyjne urządzenia komputerowe, urządzenia technologiczne). Struktury układów wykonawczych Funkcjonalny schemat blokowy układu wykonawczego: system mikroprocesorowy, sterownik, siłownik, układ przeniesienia napędu, mechanizm. Układy sprzężenia zwrotnego od położenia, prędkości i siły. Przedstawienie prac prowadzonych w tym zakresie przez autorów programu. Projektowanie mechanizmów Obliczenia kinematyczne. Wyznaczanie toru, prędkości i przyspieszeń. Metody wykreślne i analityczne. Kinematyka prosta i odwrotna. Komputerowa analiza układów wielociałowych. Układy przeniesienia napędu Przekładnie mechaniczne o dużym przełożeniu: ślimakowe i falowe. Metody obliczania. Urządzenia napędowe Charakterystyki i zastosowania napędów elektrycznych i pneumatycznych. Napędy niekonwencjonalne: piezoelektryczne, z pamięcią kształtu, termo bimetaliczne i ich charakterystyki. Zasady doboru napędów do określonych zastosowań. Sterowanie elektrycznych układów napędowych Układy sterujące napędów elektrycznych. Algorytmy sterowania silników skokowych i silników prądu stałego. Sterowanie napięciowe i „prądowe”. Modulacja szerokości impulsu (PWM). Specjalne algorytmy sterowania silników skokowych. Projektowanie: Opracowanie koncepcji układu wykonawczego: Analiza postawionego zadania projektowego. Sformułowanie wymagań technicznych dla wybranego układu wykonawczego. Zaproponowanie koncepcji konstrukcyjnej układu. Wybór mechanizmu: Analiza funkcji układu. Dobór mechanizmu do realizacji funkcji. Obliczenie parametrów mechanizmu: Wyznaczenie geometrycznych parametrów mechanizmu wskazaną metodą z wykorzystaniem oprogramowania wspomagającego (Matlab-SimMechanics i Inventor). Dobór napędu i przekładni: Analiza wymagań stawianych układowi napędowemu. Dobór rodzaju napędu i zespołu przeniesienia napędu. Laboratorium: Matematyczny model układu: Opracowanie matematycznego modelu projektowanego układu Symulacyjny model układu: Opracowanie symulacyjnego modelu projektowanego układu w języku Matlab-Simulink. Ocena działania układu: Przeprowadzenie eksperymentów symulacyjnych przy uzmiennionych parametrach konstrukcyjnych układu. Sformułowanie wniosków dotyczących spełnienia wymagań technicznych.
Metody oceny:
Wykład zaliczany na podstawie wyników 2. kolokwiów. Projektowanie zaliczane na podstawie 4. prezentacji i sprawozdania. Laboratorium zaliczane na podstawie sprawozdania z opracowania modelu symulacyjnego i eksperymentów symulacyjnych. Ocena z przedmiotu obliczana jako średnia ważona: wykład - waga 0,4, projektowanie - waga 0,35, laboratorium - waga 0,25.
Egzamin:
nie
Literatura:
Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 1982. Gawrysiak M.: Analiza systemowa urządzenia mechatronicznego. Politechnika Białostocka. Rozprawy naukowe nr 44. WPB. Białystok 2003 Gawrysiak M.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Politechnika Białostocka. Rozprawy naukowe nr 103. WPB. Białystok 1997 Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty, metody, przykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2001 Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2000. Kenjo T., Nagamori C.: Dvigateli postojannogo toka s postojannymi magnitami. Énergoatomizdat. Moskva, 1989. Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów: podstawy i przykłady zastosowań w praktyce..Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 2002 Mrozek B., Mrozek Z.: MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wyd. Helion. Gliwice 2004 Oderfeld J.: Wstęp do mechanicznej teorii maszyn. WNT. Warszawa 1962 Pelz G.: Mechatronic systems. Modelling and simulation with HDLs. John Wiley and Sons Ltd. Chichester 2003 Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996. Praca zbiorowa pod redakcją W. Jaszczuka: Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1991. Schmid D. i inni: Mechatronika. REA. Warszawa 2002 Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996. Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993. Danaher Motion. Portescap Specialty Motors. Katalog mikrosilników, miniaturowych przekładni i enkoderów. April 2005 (www.DanaherMotion.com) HARTING: Elektromagnete. Harting Elektronik GmbH. D-4992 Espelkamp MAXON. Programm 05/06. Katalog mikrosilników. Maxon Motor AG, CH-6072 Sachseln (www.maxonmotor.com) MINIMOTOR. Technologies driving the future. Miniature drive systems. Katalog podzespołów napędowych. (www.minimotor.ch) PORTESCAP: Product selector and engineering guide. Version 2.0. Katalog silników na płycie CD; (www.DanaherMotion.com)
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
Przedmiot ma na celu przekazanie studentom zaawansowanej wiedzy z zakresu konstrukcji i sterowania układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych opartej na doświadczeniach prowadzących oraz praktyczne przećwiczenie zastosowania badań modelowych przy projektowaniu takich układów.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt UWUm_W01
Zna typowe strutury funkcjonalne układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe, egzamin dyplomowy
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W06
Efekt UWUm_W02
Zna zasady doboru napędów do układów wykonawczych
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_W08
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W04
Efekt UWUm_W03
Zna metody prowadzenia obliczeń kinematycznych układów wielociałowych
Weryfikacja: Kolokwium, sprawozdanie z laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe:
Powiązane efekty obszarowe:
Efekt UWUm_W04
Ma wiedzę na temat przekładni o dużym przełożeniu i metodach ich obliczania
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe
Powiązane efekty kierunkowe: K_W08
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt UWUm_U01
Potrafi opracować matematyczny model układu wykonawczego służący do analizy jego charakterystyk funkcjonalnych
Weryfikacja: Sprawozdanie z laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U15, T2A_U17
Efekt UWUm_U02
Potrafi zaprojektować układ wykonawczy do realizacji zadanej funkcji z wykorzystaniem wynków symulacji komputerowej
Weryfikacja: Sprawozdanie z laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07, K_U18
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U07, T2A_U08, T2A_U09, T2A_U11, T2A_U18
Efekt UWUm_U03
Umie zaprojektować mechanizm do realizacji określonej operacji technologicznej w urządzeniu montażowym
Weryfikacja: Sprawozdanie z projektowania
Powiązane efekty kierunkowe: K_U18
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U18
Efekt UWUm_U04
Potrafi w czytelny sposób przedstawić własne rozwiązania techniczne i w uporządkowany sposób odpowiedzieć na wszelkie pytania ich dotyczące.
Weryfikacja: Prezentacje na zajęciach projektowych
Powiązane efekty kierunkowe:
Powiązane efekty obszarowe:
Efekt UWUm_U05
Umie w kulturalny sposób brać udział w dyskusji nad zagadnieniami technicznymi przedstawianymi przez inne osoby
Weryfikacja: Prezentacje na zajęciach projektowych
Powiązane efekty kierunkowe:
Powiązane efekty obszarowe: