Nazwa przedmiotu:
Modelowanie Systemów Pomiarowych
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Roman Szewczyk
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
MSYP
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h; 2) Praca własna studenta 33, w tym: a) przygotowanie do kolokwiów zaliczeniowych - 7h; b) przygotowanie do projektu - 4h; c) opracowanie samodzielne projektu – 18 h; d) studia literaturowe - 4h; Suma:66 h (2 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h;
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h; 2) Praca własna studenta 33, w tym: a) przygotowanie do kolokwiów zaliczeniowych - 7h; b) przygotowanie do projektu - 4h; c) opracowanie samodzielne projektu – 18 h; d) studia literaturowe - 4h; Suma:66 h (2 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Kurs inżynierski matematyki. Podstawy technik komputerowych. Podstawy programowania.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
W wyniku zajęć studenci posiądą umiejętność samodzielnego opracowania modelu i optymalizacji systemu pomiarowego i analizy jego toru pomiarowego. Posiądą także umiejętność praktycznego wykorzystania modelowania komputerowego w optymalizacji rozwiązań problemów pomiarowych.
Treści kształcenia:
Wykład: Budowa systemu. Podstawowe elementy składowe systemu - charakterystyka, sensory, przetworniki, systemy transmisji danych. Przepływ informacji w systemie pomiarowym. Zapoznanie z podstawowymi programami umożliwiającymi modelowanie systemów pomiarowych. Ocena ich przydatności i potencjału do wykorzystania komercyjnego, ze szczególnym uwzględnieniem małych i średnich przedsiębiorstw technologicznych. Zalety i wady otwartego oprogramowania. Zagadnienia analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnału pomiarowego. Próbkowanie, interpolacja i ekstrapolacja. Krzywe „spline” a wielomiany wyższego stopnia. Stabilność procesu interpolacji sygnału. Metody całkowania sygnału pomiarowego. Praktyczne aspekty filtracji cyfrowej. Równania różniczkowe w opisie układów dynamicznych. Rozwiązywanie równań różniczkowych. Algorytm Rungego-Kutty. Praktyczne aspekty wykorzystania komputerów dużej mocy. Obliczenia równoległe. Biblioteka BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms) poziomu 1, 2 i 3 oraz biblioteka LAPACK (Linear Algebra PACKage). Fenomen otwartej biblioteki GOTO BLAS. Biblioteka open-BLAS oraz wybrane zagadnienia obliczeń niskopoziomowych. Duże projekty zorientowane na otwarte oprogramowanie oraz potencjał ich wykorzystania w przedsiębiorstwie komercyjnym na przykładzie oprogramowania ELMER FEM i bibliotek do modelowania systemów mikrofalowych w suszarkach laboratoryjnych. Dwa kolokwia zaliczeniowe. Projekt: Opracowanie modelu przetwornika pomiarowego na przykładzie przetwornika transduktorowego do pomiaru słabych pól magnetycznych. Zadanie obejmuje uwzględnienie rzeczywistych parametrów fizycznych przetwornika oraz analizę modelową wpływu układu przetwarzania na charakterystyki użytkowe przetwornika. Ponadto obejmuje samodzielne modelowanie charakterystyki magnesowania na podstawie publikacji naukowej.
Metody oceny:
Dwa kolokwia z treści wykładowych (40%), Ocena z projektu (60%)
Egzamin:
nie
Literatura:
1. W. Nawrocki, Komputerowe systemy pomiarowe, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2006. 2. Iwo Białynicki-Birula, Iwona Białynicka-Birula, Modelowanie rzeczywistości, WNT, Warszawa, 2014. 3. R. Szewczyk, Technical B-H Saturation Magnetization Curve Models for SPICE, FEM and MoM Simulations, Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent vol. 10 (2016) 3.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt MSYP_2st_W01
Posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie narzędzi do modelowania systemów pomiarowych w tym systemów dynamicznych z wykorzystaniem równań różniczkowych
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie
Efekt MSYP_2st_W02
Ma pogłębioną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu podstaw modelowania i symulacji komputerowych oraz optymalizacji w odniesieniu do układów mechatronicznych
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt MSYP_2st_U01
Potrafi dobrać narzędzia programistyczne oraz opracować, zaimplementować i modyfikować modele matematyczne zjawisk i procesów fizycznych oraz systemów pomiarowych do analizy i projektowania systemów mechatronicznych.
Weryfikacja: Zaliczenie projektu programistycznego
Efekt MSYP_2st_U02
Potrafi zaplanować i przeprowadzić eksperymenty symulacyjne ukierunkowane na praktyczną optymalizację budowy mechatronicznego układu pomiarowego
Weryfikacja: Zaliczenie projektu programistycznego

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt MSYP_2st_K01
Rozumie potrzebę ciągłego samorozwoju w obszarze rozwoju algorytmów oraz zastosowania ciągle rozwijających się narzędzi informatycznych do modelowania układów pomiarowych.
Weryfikacja: Zaliczenie projektu programistycznego
Efekt MSYP_2st_K02
Rozumie znaczenie wykorzystania otwartego oprogramowania w przedsiębiorstwie oraz znaczenie kosztów licencji w budżecie projektu rozwoju zaawansowanych technologii pomiarowych .
Weryfikacja: Zaliczenie projektu programistycznego