- Nazwa przedmiotu:
- Automatyka napędu elektrycznego
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Andrzej Gałecki
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Inżynieria Pojazdów Elektrycznych i Hybrydowych
- Grupa przedmiotów:
- Specjalnościowe
- Kod przedmiotu:
- -
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2021/2022
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin kontaktowych/ 61 godz., w tym:
a) wykład - 15 godz.;
b) projekt - 45 godz.;
c) konsultacje - 1 godz.;
2) Praca własna studenta/ 57 godz., w tym:
a) 2 godz. – bieżące przygotowywanie się studenta do zajęć projektowych,
b) 55 godz. – praca nad przygotowaniem projektu układu napędowego z silnikiem PMSM i sprawozdania
3) RAZEM – 118 godz.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Odpowiada punktom wynikającym z opisu godzin kontaktowych, sformułowanego w poprzednim polu:
Wymagany opis:
2 punkty ECTS – liczba godzin kontaktowych - 61, w tym:
a) wykład - 15 godz.;
b) projekt - 45 godz.;
c) konsultacje - 1 godz.;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 2,4 punktu ECTS - 62 godz., w tym:
1) uczestnictwo w zajęciach projektowych - 45 godz.
2) 15 godz. pracy własnej – praca nad przygotowaniem projektu układu napędowego i sprawozdania
3) 2 godz. pracy własnej – bieżące przygotowanie się do zajęć projektowych
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt45h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Wiedza z elektrotechniki, elektroniki, energoelektroniki
- Limit liczby studentów:
- Zgodnie z Rozporządzeniem Rektora PW
- Cel przedmiotu:
- Przekazanie podstawowej wiedzy: o modelach matematycznych maszyn elektrycznych oraz o topologiach i zasadach działania przekształtników energoelektronicznych wykorzystywanych w napędach elektrycznych.
Przekazanie wiedzy: o podstawowych strukturach regulacji w napędach z maszynami prądu stałego i przemiennego.
Przekazanie wiedzy: o modelach matematycznych regulatorów PID, PI, P oraz metod ich optymalizacji (dobór nastaw).
Przekazanie wiedzy: o modelach matematycznych regulatorów ze sprzężeniem od wektora stanu oraz metod ich optymalizacji.
Wykształcenie umiejętności analizowania właściwości dynamicznych zespołów napędowych.
Wykształcenie umiejętności projektowania regulatorów dla napędów z maszynami elektrycznymi, a w szczególności wyznaczania nastaw regulatorów PID i regulatorów stanu.
Wykształcenie umiejętności tworzenia modeli symulacyjnych zespołów napędowych z wykorzystaniem specjalizowanych programów komputerowych (Matlab-Simulink, Plecs).
Kompetencje społeczne: Świadomość wymagań i ograniczeń w działaniach inżynierskich.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
1. Konstrukcje i właściwości silników elektrycznych oraz topologie przekształtników energoelektronicznych dla napędów elektrycznych.
2. Układy napędowe z silnikiem komutatorowym (DC) i bezszczotkowym (BLDC), struktury sterowania z regulatorami PI, metody wyznaczania nastaw regulatorów, analityczne kryteria optymalizacji. Projektowanie regulatorów wspomagane komputerowo.
3. Opis matematyczny napędu z regulatorem od wektora stanu i zasady jego optymalizacji.
4. Układy napędowe z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych:
5. Opis matematyczny silnika PMSM z wykorzystaniem wektora przestrzennego. Struktury sterowania prędkością kątową wykorzystujące metody orientacji wektora pola (FOC - Field Oriented Control).
6. Struktury sterowania z wykorzystaniem regulatora stanu.
7. Układy napędowe z silnikiem asynchronicznym klatkowym.
8. Struktury sterowania prędkością kątową z wykorzystaniem metody bezpośredniej regulacji momentu (DTC)
Projekt:
1. Wprowadzenie do projektowania w PLECS.
2. Wprowadzenie do implementacji układów regulacji w języku C z wykorzystaniem C-script w środowisku PLECS.
3. Wykonanie projektu układu napędowego z silnikiem PMSM w środowisku PLECS.
4. Wprowadzenie do środowiska Code Composer Studio
5. Implementacja układu regulacji dla silnika PMSM na stanowisku laboratoryjnym w oparciu o przygotowany przez prowadzącego zajęcia szablon. Student implementuje wskazane przez prowadzącego fragmenty oprogramowania (Regulatory PI, filtry, transformacje współrzędnych) w środowisku Code Composer Studio.
6. Uruchomienie układu regulacji z silnikiem PMSM i obserwacja przebiegów z wykorzystaniem oscyloskopu.
- Metody oceny:
- Podstawą oceny z części wykładowej jest kolokwium na zakończenie wykładu.
Podstawą oceny z części projektowej jest projekt układu napędowego z silnikiem PMSM na podstawie danych podanych przez prowadzącego a także stopień realizacji zadań związanych z uruchomieniem układu regulacji z silnikiem PMSM na stanowisku laboratoryjnym.
Student oceniany jest na podstawie rozmowy na temat sporządzonego projektu układu napędowego oraz stopnia realizacji wskazanych przez prowadzącego zagadnień na stanowisku laboratoryjnym.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Grzesiak L., Ufnalski B., Kaszewski A.: Sterowanie napędów elektrycznych, PWN, Warszawa, 2016.
Koczara W.: Wprowadzenie do napędu elektrycznego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2012
Zawirski K.: Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2005.
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- -
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka K_W01
- Ma wiedzę o modelach matematycznych maszyn elektrycznych oraz o topologiach i zasadach działania przekształtników energoelektronicznych wykorzystywanych w napędach elektrycznych.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG
- Charakterystyka K_W02
- Ma wiedzę o podstawowych strukturach regulacji w napędach z maszynami prądu stałego i przemiennego.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG
- Charakterystyka K_W03
- Ma wiedzę o modelach matematycznych regulatorów PID, PI, P i regulatorów ze sprzężeniem od wektora stanu oraz wiedzę na temat metod ich optymalizacji (dobór nastaw).
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W03, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG
- Charakterystyka K_W04
- Ma wiedzę i zna metodykę projektowania układów napędowych z wykorzystaniem metod wspomagania komputerowego.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W12, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG
- Charakterystyka K_W05
- Ma wiedzę na temat uwarunkowań ekonomicznych i innych pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej oraz uwzględnienie ich w praktyce inżynierskiej.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W16
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WK
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka K_U01
- Potrafi pozyskiwać dodatkowe informacje z literatury, innych źródeł, integrować informacje, dokonywać ich interpretacji i wyciągać wnioski.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i projekt. Dyskusja prowadzącego ze studentami podczas zajęć wykładowych i projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW
- Charakterystyka K_U02
- Potrafi korzystać z kart katalogowych i not aplikacyjnych w celu dobrania odpowiednich komponentów projektowanego układu napędowego.
Weryfikacja: Ocena projektu i dyskusja prowadzącego ze studentami podczas zajęć wykładowych i projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW
- Charakterystyka K_U03
- Potrafi – zgodnie z zadaną specyfikacją, zaprojektować układ napędowy , używając właściwych metod, technik i narzędzi.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U09, K_U12, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka K_K01
- Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – poprzez podnoszenie własnych kompetencji zawodowych oraz zasięgania opinii ekspertów.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_KK
- Charakterystyka K_K02
- Potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_KO