Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy automatyki
Koordynator przedmiotu:
Maciej Ławryńczuk, Krzysztof Malinowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Automatyka i Robotyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PODA
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz. Udział w laboratoriach: 15 x 1 godz. = 15 godz.. Praca własna: 45 godz. Udział w konsultacjach: 5 godz. Łączny nakład pracy studenta: 95 godz., co odpowiada 4 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,5
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych zagadnień automatyki: opis obiektów dynamicznych do celów sterowania, sprzężenie zwrotne i jego rola, struktury układów regulacji, podstawy projektowania serwomechanizmów i układów regulacji przemysłowej, realizacje cyfrowe algorytmów regulacji. Omawia się także elementy współczesnych realizacji technicznych układów automatyki (sterowniki, systemy DCS i SCADA).
Treści kształcenia:
1. Wprowadzenie. Systemy automatyki jako elementy systemów informacyjnych, realizacje informatyczne. Obszary współczesnej automatyki: sterowanie i regulacja, wspomaganie decyzji. Krótki rys historyczny. 2. Sterowniki przemysłowe, programowalny sterownik logiczny (PLC). Sprzętowa i programowa realizacja sterowania. Programowalny sterownik logiczny (PLC) - zasada działania, języki programowania. 3. Podstawowe układy regulacji. Podstawowa struktura pętli regulacji. Regulacja dwupołożeniowa i trójpołożeniowa, regulacja ciągła. Regulatory modułowe, regulatory i sterowniki wielofunkcyjne. 4. Modelowanie obiektów dynamicznych. Przykłady modeli liniowych i nieliniowych. Równania stanu. Charakterystyki statyczne. Linearyzacja modeli statycznych i dynamicznych. 5. Analiza liniowych modeli dynamicznych w dziedzinie czasu.Odpowiedzi impulsowa i skokowa, splot, postać rozwiązania liniowych równań stanu. 6. Analiza liniowych modeli dynamicznych w dziedzinie zmiennej zespolonej. Transformata Laplace?a i transmitancja, odpowiedź wymuszona, położenie biegunów transmitancji a cechy przebiegów. Stabilność obiektu dynamicznego, kryterium algebraiczne stabilności Hurwitza. 7. Uchyby ustalone w układzie ze sprzężeniem zwrotnym. Struktura układu regulacji, transmitancja główna i uchybowa. Uchyby ustalone w układzie z obiektem i regulatorem statycznym i astatycznym (z całkowaniem), po skokach wartości zadanej i zakłócenia. Klasy układów regulacji. Przykłady doboru nastaw regulatora zapewniających stabilność i pożądane cechy uchybu statycznego. 8. Analiza i korekcja układów regulacji w dziedzinie częstotliwości.Charakterystyki częstotliwościowe amplitudowo-fazowe i asymptotyczne Bodego, podstawowe człony dynamiczne. Kryterium Nyquista, zapasy modułu i fazy, wpływ opóźnienia. Pożądany kształt charakterystyki częstotliwościowej układu regulacji. Podstawy projektowania serwomechanizmu. 9. Regulacja przemysłowa. Specyfika regulacji przemysłowej, struktury i cechy regulatorów PID. Modelowanie obiektów dla doboru nastaw regulatora PID, metody doboru tych nastaw. Regulacja kaskadowa, kompensacja zakłóceń. Regulacja predykcyjna. 10. Cyfrowa realizacja algorytmów sterowania. Dyskretyzacja algorytmów sterowania (modeli sterowników) z czasem ciągłym. Dobór okresu próbkowania, wpływ dyskretyzacji na cechy układu regulacji, rola małych okresów próbkowania. Dyskretne algorytmy regulacji PID. 11. Przemysłowe systemy sterowania. Struktura warstwowa sterowania i nadzoru obiektem przemysłowym, sprzętowe realizacje poszczególnych warstw - sterowniki, sieci przemysłowe, koncentratory, stacje inżynierskie i operatorskie. Rozproszone systemy sterowania (DCS), systemy oprogramowania SCADA.
Metody oceny:
egzamin
Egzamin:
tak
Literatura:
K.Malinowski, P. Tatjewski: Podstawy Automatyki. Preskrypt (dostępny na stronie przedmiotu). U. Kręglewska i in.: Podstawy sterowania - ćwiczenia laboratoryjne. Skrypt, Oficyna Wydawnicza PW, 2002. G. Franklin, J. Powell, A. Emami-Naeini; Feedback Control of Dynamic Systems, Addison Wesley, (wyd. trzecie i dalsze). K. Szacka: Teoria układów dynamicznych. Skrypt, Oficyna Wydawnicza PW, 1995.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka PODA_W01
Wiedza z zakresu podstaw budowy modeli matematycznych do celów regulacji, analizy liniowych modeli dynamicznych w dziedzinie czasu i zmiennej zespolonej, postaci i własności podstawowych członów dynamicznych, charakterystyk częstotliwościowych.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka PODA_W02
Wiedza z zakresu rozumienia sprzężenia zwrotnego, podstawowych struktur i rodzajów regulacji automatycznej, zasady i realizacji sterowania logicznego. Wiedza z zakresu podstaw projektowania i cyfrowej realizacji układów regulacji, doboru nastaw regulatorów PID, dokładności nadążania, tłumienia zakłóceń i badania stabilności w układach ze sprzężeniem zwrotnym.
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka PODA_U01
Umiejętność programowania prostych zadań sterowania logicznego oraz doboru nastaw regulatora PID.
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U19, K_U25, K_U11, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o
Charakterystyka PODA_U02
Umiejętność budowy prostych modeli dynamicznych, wyznaczania punktów równowagi, przeprowadzania linearyzacji, wyznaczania transmitancji, analizy uchybów ustalonych i badania stabilność układów regulacji automatycznej, analizy charakterystyk częstotliwościowych i doboru prostych korektorów dla spełnienia typowych wymagań projektowych układów regulacji.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U25, K_U11, K_U12, K_U19
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o, I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka PODA_U01
Umiejętność pracy w grupie
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: