Nazwa przedmiotu:
Modelowanie i symulacja urządzeń mechatronicznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Maciej Bodnicki; dr inż. Jakub Wierciak; mgr Karol Bagiński
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
brak
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym: a) wykład - 30 b) laboratorium - 15 c) konsultacje - 5 2) Praca własna studenta 45, w tym: a) przygotowanie do zaliczenia wykładu 10 b) przygotowanie do laboratorium: 5 c) opracowanie sprawozdań z ćwiczeń: 30 suma: 95 godz. (3 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1) Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym: a) wykład - 30 b) laboratorium - 15 c) konsultacje - 5 suma: 50 godz. (2 ECTS)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
O charakterze praktycznym: a) laboratorium - 15 suma: 15 godz. (0,5 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość zasad działania napędów elektrycznych, podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw automatyki i elektrotechniki Znajomość: równań różniczkowych zwyczajnych, transmitancji układów liniowych, odpowiedzi dynamicznych podstawowych układów liniowych
Limit liczby studentów:
60
Cel przedmiotu:
Zapoznanie z zasadami tworzenia modeli dynamicznych urządzeń mechatronicznych, weryfikacją tych modeli i wykorzystaniem danych doświadczalnych i katalogowych w procesie modelowania. Przekazanie wiedzy narzędziowej (metody opisu, modele matematyczne wybranych układów, dwa języki symulacyjne i zasady tworzenia modeli symulacyjnych).
Treści kształcenia:
Wykład. Metody opisu obiektów dynamicznych (modele różniczkowe, zmiennych stanu, charakterystyki modeli). Identyfikacja obiektów dynamicznych. Modele siłowników: silników prądu stałego, skokowych, elektromagnetycznych napędów liniowych). Modelowanie zjawisk cieplnych w siłownikach elektromagnetycznych. Modelowanie struktur mechanicznych i podzespołów transmisji; zasady redukcji obciążeń modele struktur sprężystych. Zjawiska mechaniczne: nieliniowości, tarcia. luzu, histerezy, przełączniki. Modelowanie niedokładności kinematycznej podzespołów transmisji. Modelowanie układów zasilania i sterowania napędów. Modelowanie właściwości statycznych i dynamicznych wybranych przetworników pomiarowych. Modelowanie niepewności torów pomiarowych. Pakiet Matlab/Simulink i moduł Simscape (struktura, dobór procedur numerycznych, zasady budowy modeli). Laboratorium: ćwiczenia praktyczne z zastosowaniem modułu Simscape i Matlab/Simulink. Modelowanie silników elektrycznych i układów sterujących. Model złożonego napędu z niedokładnościami kinematycznymi - analiza dynamiki układu. Modelowanie zjawisk cieplnych w napędzie z układem radiatora. Laboratorium. Opracowanie symulacyjnych modeli wybranych zjawisk w obiektach technicznych z wykorzystaniem danych indywidualnych. Przeprowadzenie badań symulacyjnych zamodelowanych obiektów. 1. Modelowanie mikrosilnika elektrycznego w środowisku MATLAB/Simulink i modelowanie napięciowego sterowania silnika za pomocą wypełnienia impulsów (PWM) 2. Modelowanie układu napędu taśmy przenośnego magnetofonu kasetowego w środowisku MATLAB/Simulink - 2. części 3. Badanie zjawisk cieplnych w mikrosilniku elektrycznym z radiatorem
Metody oceny:
Wykład: dwa kolokwia - łącznie do uzyskania 60 pkt. Laboratorium: sprawozdania z ćwiczeń - łącznie do uzyskania 40 pkt. Ocena końcowa: wykład - waga 0,6, laboratorium - waga 0,4.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Gajda J., Szyper M.: Modelowanie i badania symulacyjne systemów pomiarowych. Jartek, Kraków, 1998 2. Hering M.: Termokinetyka dla elektryków, WNT, Warszawa, 1980 3. Janiszowski K.: Podstawy wyznaczania opisu i sterowania obiektów dynamicznych, WPW, Warszawa, 1991. 4. Karnopp D. C., Margolis D. L., Rosenberg R. C.: System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems. Willey and Sons, Inc, Hoboken, New Jersey, 2006 5. Kozłowski K., Dutkiewicz P., Wróblewski W.: Modelowanie i sterowanie robotów. PWN. Warszawa, 2003. 6. Mrozek B. Mrozek Z.: Matlab i Simulik. Poradnik użytkownika. Helion, 2004 7. Pelz G.: Mechatronic systems. Modelling and simulation with HDLs. John Wiley and Sons Ltd. Chichester 2003. 8. Simulation Modelling of Mechatronic Systems I and II. Ed. T. Březina, Brno University of Technology, ISBN 84-3341-80-21 9. Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. OWPW, Warszawa, 1996 10. Tarnowski W.: Symulacja komputerowa procesów ciągłych. WUWSI Koszalin, Koszalin, 1995. 11. Uhl T.: Komputerowo wspomagana identyfikacja modeli konstrukcji mechanicznych, WNT, Warszawa, 1997
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt MUM_W01
Zna zasady tworzenia modeli matematycznych i symulacyjnych urządzeń zawierających: mikronapędy elektryczne, podzespoły transmisji, przetworniki pomiarowe i układy sterowania
Weryfikacja: kolokwia

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt MUM_U01
Umie zbudować modele matematyczne mikrosilników, systemów transmisji ruchu i sensorów adekwatne do poziomu analizy pracy urządzenia mechatronicznego
Weryfikacja: kolokwia i sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Efekt MUM_U02
Umie opracować, uruchomić i zweryfikować modele symulacyjne na podstawie opracowanych modeli matematycznych, posługując się wybranymi narzędziami symulacyjnymi
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Efekt MUM_U03
Umie zaplanować eksperymenty symulacyjne i opracować ich wyniki
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych