- Nazwa przedmiotu:
- Praktyka Programowania w MATLAB
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Anna Sibilska-Mroziewicz
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Wariantowe
- Kod przedmiotu:
- PPM
- Semestr nominalny:
- 1 / rok ak. 2021/2022
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 33 h. w tym:
a) wykład – 15 h;
b) ćwiczenia – 0 h;
c) laboratorium – 15 h;
d) projekt – 0 h;
e) konsultacje – 3 h;
2) Praca własna studenta 13 h. w tym:
a) przygotowanie do testu zaliczeniowego – 6 h;
d) przygotowanie do laboratorium – 7 h;
Suma: 46 h (2 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 punkty ECTS – liczba godzin bezpośrednich: 33 h. w tym:
a) wykład – 15 h;
b) ćwiczenia – 0 h;
c) laboratorium – 15 h;
d) projekt – 0 h;
e) konsultacje – 3 h;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 33 h. w tym:
a) wykład – 15 h;
b) ćwiczenia – 0 h;
c) laboratorium – 15 h;
d) projekt – 0 h;
e) konsultacje – 3 h;
2) Praca własna studenta 13 h. w tym:
a) przygotowanie do testu zaliczeniowego – 6 h;
d) przygotowanie do laboratorium – 7 h;
Suma: 46 h (2 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- brak
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Celem przedmiotu jest poznanie funkcjonalności oprogramowania MATLAB jako narzędzia wspomagającego obliczenia inżynierskie oraz nabycie praktyki programistycznej.
- Treści kształcenia:
- Wykład
Definicja zmiennych w programie MATLAB:
definicja zmiennych skalarnych, wektorowych i macierzy;
definicja macierzy wykorzystując funkcje biblioteczne;
podstawowe działania arytmetyczne na skalarach, wektorach i macierzach;
wywoływanie funkcji, na przykładzie funkcji trygonometrycznych i funkcji ekspotencjalnej;
znajdowanie minimalnego i maksymalnego elementu wektora oraz obliczanie jego wartości średniej i mediany;
wykonywanie operacji na macierzach, w tym obliczanie wyznacznika, transpozycji i odwrotności macierzy;
wykonywanie operacji logicznych;
definicja i modyfikacja struktur i obiektów komórkowych.
Tworzenie funkcji i instrukcji:
tworzenie od podstaw skryptów;
tworzenia skryptów na podstawie wprowadzonego kodu;
obsługiwanie edytora programu MATLAB;
tworzenie funkcji;
manipulowanie argumentami i wartościami zwracanymi przez funkcje;
użycie zmiennych globalnych;
użycie debugger'a;
użycie instrukcji iteracyjnej for i while;
użycie instrukcji warunkowej if i switch;
użycie instrukcji return, break, error.
Tworzenie dwuwymiarowej i trójwymiarowej grafiki inżynierskiej:
tworzenie wykresów funkcji za pomocą polecenia plot;
obsługiwanie polecenia subplot, hold i grid;
zmiana wyglądu i parametrów funkcji oraz układu współrzędnych;
tworzenie wykresów słupkowych, obrazów i histogramów;
import danych tabelarycznych do zmiennych;
wyświetlanie zdjęć i rysunków z pliku;
rysowanie trójwymiarowych wykresów za pomocą funkcji mesh i surf;
tworzenie trójwymiarowych siatek punktów dla wykresów;
zmiana kolorystyki wykresów;
tworzenie wykresów konturowych i wektorowych;
tworzenie animacji;
obiektowość systemu obsługi grafiki;
wyświetlanie i zmiana parametrów wykresów za pomocą poleceń set i get.
Tworzenie i manipulacja trójwymiarowej sceny za pomocą MATLAB:
Simulink 3D Animation;
wprowadzenie do VRML;
sterowanie trójwymiarową sceną z poziomu Simulink;
instalacja w MATLAB aplikacji i toolboxów;
Projektowanie i analiza układu sterowania przy wykorzystaniu MATLAB:
definicja układu za pomocą transmitancji, równań stanu oraz wektorów biegunów i zer;
przykłady transformaty Laplace’a;
zmiana sposobu reprezentacji układu;
wykreślenie charakterystyk Bodego i diagramów Nyquista;
analiza odpowiedzi impulsowej układu, odpowiedzi na skok jednostkowy oraz odpowiedzi w dziedzinie częstotliwości;
modelowanie układów ze sprzężeniem zwrotnym w simulink;
poznanie narzędzia LTIView i controlSystemDesigner,
dostrajanie nastaw regulatora PID;
narzędzie pidTuner.
Rozwiązywanie wybranych problemów optymalizacji przy wykorzystaniu biblioteki Optimization toolbox.
Laboratoria
Na laboratoriach studenci rozwiązują zadania programistyczne wykorzystując wiedzę zdobytą na wykładzie. Treść zadań zawarta jest w interaktywnych plikach Live Script łączących tekst ciągły i wykonywalny kod. Poprawność zadań sprawdzana jest przez automatyczny grader. Ocena z laboratorium uzależniona jest od liczby punktów przyznanych przez grader.
- Metody oceny:
- średnia ważona z:
* średniej ocen cząstkowych uzyskanych w trakcie laboratoriów (waga oceny 1)
* testu w formie live Script zawierającego przegląd wszystkich omawianych na laboratoriach zagadnień (waga oceny 2)
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1) ”MATLAB – obliczenia numeryczne i ich zastosowania” A. Zalewski, R. Cegieła, 2003
2) „MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wydanie IV” Bogumiła Mrozek, Zbigniew Mrozek, 2018
3) „Computer Programming with Matlab”, J. Michael Fitzpatrick & Akos Ledeczi
- Witryna www przedmiotu:
- brak
- Uwagi:
- Zajęcia zostały przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem umiejętności prezentacyjnych oraz technik emisji głosu i dykcji.
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka PPM_2st_W01
- Ma pogłębioną wiedzę w zakresie oprogramowania MATLAB
Weryfikacja: Zaliczenie kolokwium oraz oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
- Charakterystyka PPM_2st_W02
- Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie tworzenia modeli numerycznych opisujących zagadnienia mechatroniczne
Weryfikacja: Zaliczenie kolokwium oraz oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka PPM_2st_W03
- Posiada wiedzę w zakresie prezentacji wizualnej wyników prowadzonych badań numerycznych
Weryfikacja: Zaliczenie kolokwium oraz oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka PPM_2st_W04
- Posiada wiedzę z zakresu metod optymalizacji zaimplementowanych w MATLAB
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka PPM_2st_U01
- Potrafi wykorzystać oprogramowanie MATLAB do symulacji, wizualizacji i analizy modeli matematycznych opisujących działanie układów mechatronicznych
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka PPM_2st_U02
- Potrafi wykorzystać funkcje MATLAB podczas projektowania układu sterowania
Weryfikacja: Ocena jednego z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka PPM_2st_U03
- Potrafi przedstawić wizualnie wyniki badań numerycznych
Weryfikacja: Oceny dwóch zadań laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka PPM_2st_U04
- Potrafi poznawać nowe funkcje oprogramowania MATLAB na podstawie dokumentacji technicznej
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01, K_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, P7U_U, I.P7S_UU
- Charakterystyka PPM_2st_U05
- Potrafi rozwiązać zadanie z zakresu optymalizacji wykorzystując funkcje zaimplementowane w bibliotekach MATLAB
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka PPM_2st_K01
- Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zna zasady działania w sposób profesjonalny i zgodny z etyką zawodową
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KO, I.P7S_KR
- Charakterystyka PPM_2st_K02
- Rozumie potrzebę ciągłego samorozwoju i podnoszenia kompetencji zawodowych w obszarze stale rozwijanego oprogramowania inżynierskiego
Weryfikacja: Oceny z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01, K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KK, I.P7S_KO, I.P7S_KR