Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Układy wykonawcze urządzeń mechatronicznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jakub Wierciak
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
UWUM
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym: a) wykład – 15 b) projektowanie – 15 c) laboratorium – 15 d) konsultacje – 5 2) Praca własna studenta 50, w tym: a) prace projektowe, w tym: opracowanie koncepcji konstrukcyjnej, dobór zespołów handlowych, wykonanie modelu 3D, przygotowanie 4 prezentacji – 30, b) opracowanie modelu matematycznego - 10, c) opracowanie modelu symulacyjnego i wykonanie badań - 10. suma: 100 godzin (3 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 50, w tym: a) wykład - 15 b) projektowanie – 15 c) laboratorium – 15 d) konsultacje – 5 suma: 50 godzin (2 ECTS)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1 punkt ECTS – 30 godz., w tym: a) projektowanie – 15 b) laboratorium – 15 suma: 30 godzin (1 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki.
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów ze strukturami układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych oraz z wybranymi zagadnieniami dotyczącymi poszczególnych zespołów funkcjonalnych tych układów: siłowników, sterowników i przekładni. Nabycie przez studentów umiejętności projektowania wykonawczych układów urządzeń precyzyjnych z wykorzystaniem symulacji komputerowej.
Treści kształcenia:
Wykład: Ogólna struktura układów wykonawczych. Wyjaśnienie pojęcia układu wykonawczego. Struktura urządzenia mechatronicznego: układy wprowadzania danych i informacyjne, układy pomiarowe i wykonawcze. Rola i funkcje układów wykonawczych w urządzeniu: realizacja ruchów, rozwijanie sił. Struktury układów wykonawczych. Funkcjonalny schemat blokowy układu wykonawczego: system mikroprocesorowy, sterownik, siłownik, układ przeniesienia napędu, mechanizm. Układy sprzężenia zwrotnego od położenia, prędkości i siły. Projektowanie mechanizmów. Obliczenia kinematyczne. Wyznaczanie toru, prędkości i przyspieszeń. Metody wykreślne i analityczne. Kinematyka prosta i odwrotna. Modelowanie układów wielociałowych. Zasady modelowania układów wielociałowych. Zastosowanie oprogramowania Matlab-Simulink-Multibody do modelowania układów wielociałowych. Układy przeniesienia napędu. Przekładnie mechaniczne o dużym przełożeniu: ślimakowe, falowe i planetarne. Metody obliczania. Urządzenia napędowe. Napędy i serwonapędy prądu przemiennego. Specjalne algorytmy sterowania silników skokowych. Skokowy siłownik liniowy sterowany sygnałem siły. Napędy pneumatyczne w urządzeniach precyzyjnych. Projektowanie: Opracowanie koncepcji układu wykonawczego: Analiza postawionego zadania projektowego. Sformułowanie wymagań technicznych dla wybranego układu wykonawczego. Zaproponowanie koncepcji konstrukcyjnej układu. Wybór mechanizmu: Analiza funkcji układu. Dobór mechanizmu do realizacji funkcji. Obliczenie parametrów mechanizmu: Wyznaczenie geometrycznych parametrów mechanizmu wskazaną metodą z wykorzystaniem oprogramowania wspomagającego (Matlab-Multibody i Inventor). Dobór napędu i przekładni: Analiza wymagań stawianych układowi napędowemu. Dobór rodzaju napędu i zespołu przeniesienia napędu. Opracowanie matematycznego modelu projektowanego układu. Laboratorium: Opracowanie symulacyjnego modelu projektowanego układu w języku Matlab-Simulink. Ocena działania układu: Przeprowadzenie eksperymentów symulacyjnych przy uzmiennionych parametrach konstrukcyjnych układu. Sformułowanie wniosków dotyczących spełnienia wymagań technicznych.
Metody oceny:
Wykład zaliczany na podstawie wyników 2. kolokwiów. Projektowanie zaliczane na podstawie 4. prezentacji i sprawozdania. Laboratorium zaliczane na podstawie sprawozdania z opracowania modelu symulacyjnego i eksperymentów symulacyjnych. Ocena z przedmiotu obliczana jako średnia ważona: wykład - waga 0,4, projektowanie - waga 0,35, laboratorium - waga 0,25.
Egzamin:
nie
Literatura:
Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 1982. Bishop R. H. (Ed.): Mechatronic system control, logic and data acquisition. CRC Press. Boca Raton 2008 Bishop R. H. (Ed.): Mechatronic systems. Sensors and actuators. Fundamentals and modeling. CRC Press. Boca Raton 2008 Gawrysiak M.: Analiza systemowa urządzenia mechatronicznego. Politechnika Białostocka. Rozprawy Naukowe Nr 103. Białystok 2003 Gawrysiak M.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Politechnika Białostocka. Rozprawy Naukowe Nr 44. Białystok 1997 Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty, metody, przykłady. Wyd. Naukowe PWN. Warszawa 2001 Isermann R.: Mechatronic Systems – Fundamentals. Springer, 2005 Jaszczuk W.: Elektromagnesy prądu stałego dla praktyków. BTC. Legionowo, 2014 Kenjo T., Nagamori C.: Permanent-Magnet and Brushless DC Motors. Oxford University Press. New York, 1985. Kenjo T.: Electric Motors and Their Controls. An Introduction. Oxford University Press. New York, 2003 Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów: podstawy i przykłady zastosowań w praktyce. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 2002 Oderfeld J.: Wstęp do mechanicznej teorii maszyn. WNT. Warszawa 1962 Olszewski M. (red.): Mechatronika. REA. Warszawa 2002 Pelz G.: Mechatronic systems. Modelling and simulation with HDLs. John Wiley and Sons Ltd., Chichester 2003 Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996. Schmid D. i inni: Mechatronika. REA. Warszawa 2002 Szenajch W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne. WNT. Warszawa, 2016 Wprowadzenie do projektowania. Praca zbiorowa pod red. B. Branowskiego. PWN, Warszawa 1998 Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka UWUM_2st_W01
Zna typowe struktury funkcjonalne układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych.
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin dyplomowy
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka UWUM_2st_W02
Zna zasady doboru napędów do układów wykonawczych.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka UWUM_2st_W03
Ma wiedzę na temat przekładni o dużym przełożeniu i metodach ich obliczania.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka UWUM_2st_U01
Potrafi opracować matematyczny model układu wykonawczego służący do badania jego charakterystyk funkcjonalnych.
Weryfikacja: Sprawozdanie z projektowania.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09, K_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, P7U_U
Charakterystyka UWUM_2st_U02
Potrafi zaprojektować układ wykonawczy do realizacji zadanej funkcji z wykorzystaniem wyników symulacji komputerowej.
Weryfikacja: Sprawozdanie z laboratorium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Charakterystyka UWUM_2st_U03
Umie zaprojektować mechanizm do realizacji określonej operacji technologicznej w urządzeniu montażowym.
Weryfikacja: Sprawozdanie z projektowania.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka UWUM_2st_K01
Potrafi przedstawić słuchaczom wyniki pracy zespołu z uwzględnieniem wkładu poszczególnych członków grupy w uzyskane efekty.
Weryfikacja: Prezentacje na zajęciach projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KO, I.P7S_KR