Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Dynamika procesów i sterowanie

Koordynator przedmiotu:

Dr hab inż. Bernard Zawada - prof. PW

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Inżynieria Środowiska

Grupa przedmiotów:

Kierunkowe

Kod przedmiotu:

1110-ISCOW-MSP-2301

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2022/2023

Liczba punktów ECTS:

5

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

Liczba godzin wykładów - 30, Liczba godzin laboratorium - 30. Zapoznanie się z literaturą i przygotowanie do egzaminu - 30 godzin. Egzamin ustny i pisemny - 5 godz. Zapoznanie się z literaturą uzupełniającą 10h. Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych i sprawozdania - 40 godzin. Łącznie - 135 godzin

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

2,4

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

nie dotyczy

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium30h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Znajomość podstaw automatyki procesów

Limit liczby studentów:

brak

Cel przedmiotu:

Poznanie zasad automatycznego sterowania procesami w ciepłownictwie, ogrzewnictwie, wentylacji i klimatyzacji ze szczególnym uwzględnieniem ekonomicznej i niezawodnej pracy systemów oraz optymalnego sterowania. Stworzenie płaszczyzny współpracy między inżynierami automatykami i inżynierami sanitarnymi z zakresu COW (absolwentami IŚ)

Treści kształcenia:

1. Treści wykładów Podstawy dynamiki procesów. Określenie i pojęcia podstawowe. Rodzaje modeli (matematyczne i fizykalne) stosowanych do badania zachowania się systemów dynamicznych w czasie i ich krótkie omówienie. Parametryczne metody opisu właściwości systemów dynamicznych w domenie sygnałów dyskretnych i ich odpowiedniki w domenie sygnałów ciągłych. Określenie i zapis sygnału dyskretnego. Przekształcenie Z i zasady tworzenia funkcji dyskretnej. Równania różnicowe i różniczkowe, transmitancje dyskretne i operatorowe, szeregi czasowe. Zasady analitycznego uzyskiwania opisów (parametrycznych). Równania bilansu masowego i bilansu energetycznego dla procesów (obiektów) skupionych i rozłożonych. Przykłady zapisu bilansów dla podstawowych procesów z zakresu COW. Identyfikacja obiektów regulacji: zasady uzyskiwania opisów parametrycznych na podstawie pomiarów; rodzaje wykorzystywanych modeli i zasady wyznaczania ich parametrów przy czynnym i biernym kształtowaniu sygnałów wejściowych do obiektów regulacji. Metody graficzne i analityczne (momentów, najmniejszych kwadratów, największej wiarygodności. Niekonwencjonalne algorytmy sterowania. Sterowanie sekwencyjne i energo-oszczędne w systemach klimatyzacji CAV i VAV. Sterowanie energooszczędne w systemach grzewczych budynków. Optymalizacja procesów – pojęcia podstawowe. Kryteria optymalności, zmienne decyzyjne i ich ograniczenia, zasady i metody uzyskiwania rozwiązań optymalnych. Przykłady optymalnego sterowanie w centralach systemów klimatyzacji CAV i VAV; przyjmowane kryteria optymalności oraz zmienne decyzyjne. Systemy BMS (Building Management Systems) w zarządzaniu bezpieczeństwem, komfortem i energią w budynku. Systemy bezpieczeństwa i systemy zarządzania energią; struktury, realizowane funkcje, topologia i protokoły komunikacyjne wykorzystywane w BMS. Programowanie sterowników swobodnie programowalnych, zasady programowania i wykorzystywane programy wspomagające. Przykłady programowania i testowania algorytmów niestandardowych z zakresu węzłów ciepłowniczych i central klimatyzacyjnych 2. Treści ćwiczeń laboratoryjnych - badanie przetworników analogowo-cyfrowych; określenie charakterystyki, błędów przetwarzania oraz wyznaczanie wymaganej liczby bitów i czasu próbkowania do osiągnięcia założonej dokładności przetwarzania - identyfikacja obiektu regulacji; wyznaczenie transmitancji operatorowych i dyskretnych na podstawie zarejestrowanych charakterystyki skokowej i/lub stochastycznej zmiany sygnałów. badanie przemian powietrza, zużycia energii i jakości regulacji w klimatyzacji CAV przy sekwencyj-nych algorytmach regulacji - badanie przemian powietrza, zużycia energii i jakości regulacji w klimatyzacji VAV przy optymalnych i/lub energooszczędnych algorytmach regulacji - badanie układów zabezpieczających urządzenia przed uszkodzeniem w centralach klimatyzacyjnych i węzłach ciepłowniczych - symulacje i badania zużycia ciepła w budynku użytkowanego okresowo; wyznaczanie optymalnej wartości mocy zamówionej dla przykładowego budynku - programowanie sterownika swobodnie programowalnego; zapisanie i testowanie niestandardowego algorytmu regulacji w przykładowej centrali klimatyzacyjnej lub w węźle ciepłowniczym

Metody oceny:

Wykład - egzamin. Ćwiczenia laboratoryjne - zaliczenie sprawozdań z ćwiczeń

Egzamin:

tak

Literatura:

1. Zawada B.: Układy sterowania w systemach wentylacji i klimatyzacji. Oficyna Wydawnicza PW. Warszawa 2006 2. Zawada B.: Analiza procesu użytkowania energii cieplnej w eksploatacji obiektów przemysłowych. KILiW PAN, Warszawa 1996. 3. Niederliński A. Systemy i sterowanie. Wstęp do automatyki i cybernetyki cyfrowej. 4. Wurstlin D.: Regulacja urządzeń ogrzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Arkady, Warszawa 1978, 5. Chmielnicki W.J.: Sterowanie mocą w budynkach zasilanych z centralnych źródeł ciepła. PAN, Warszawa 1996. 6. Strony internetowe producentów urządzeń, tzn. firm: Honeywell, Johnson Controls, Siemens, Samson, Danfoss, TAC, itp. 7. Materiały pomocnicze i instrukcje do ćwiczeń, dostępne na wydziałowej stronie internetowej Moodle

Witryna www przedmiotu:

https://www.is.pw.edu.pl/moodle/course/view.php?id=174

Uwagi:

brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Zna matematyczne opisy procesów wymiany ciepła i masy w stanie nieustalonym w dziedzinie czasu i częstotliwości dla wybranych elementów i całych systemów ogrzewczo - wentylacyjnych (COW).
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W08, IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG.o, III.P7S_WG, P7U_W

Charakterystyka W02

Zna analityczne i doświadczalne metody uzyskiwania opisów matematycznych; metody identyfikacji obiektów i algorytmy stosowane do obliczenia parametrów.
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W03

Zna podstawowe układy regulacji i zabezpieczenia w systemach wentylacji i klimatyzacji: centralach i szafach klimatyzacyjnych, systemach VAV, w pomieszczeniach; węzłach ciepłowniczych, wbudowanych źródłach ciepła. Zna metody poprawy jakości w układach regulacji temperatury i wilgotności względnej
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W08, IS_W13, IS_W14, IS_W15, IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W04

Posiada rozszerzoną wiedzę w zakresie sterowania procesami w COW; algorytmy standardowe i niestandardowe, zasady programowania sterowników swobodnie programowalnych
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W08, IS_W12, IS_W13, IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W05

Posiada podstawową wiedzę w zakresie komputerowych systemów zarządzania i nadzoru (BEMS) stosowanych w eksploatacji budynków; zna strategie sterowania pracą instalacji ogrzewczo- wentylacyjnych.
Weryfikacja: Egzamin pisemny i ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W13, IS_W15, IS_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG.o, III.P7S_WG, P7U_W

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi samodzielnie sporządzić bilans masowy i energetyczny procesu, przeprowadzić pomiary oraz określić parametry modeli matematycznych opisujących procesy cieplne
Weryfikacja: Zaliczenie sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U04, IS_U07, IS_U08, IS_U10, IS_U15, IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO

Charakterystyka U02

Potrafi ocenić jakości regulacji i zużycie energii, dobrać optymalne nastawy algorytmu w układach regulacji temperatury lub wilgotności względnej w pomieszczeniu, temperatury wody zasilającej instalację c.o. i c.w.u. lub też przeprowadzić symulację stanów awaryjnych i ocenić prawidłowość działania układów zabezpieczających.
Weryfikacja: Zaliczenie sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U04, IS_U07, IS_U08, IS_U10, IS_U15, IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO

Charakterystyka U03

Potrafi ocenić efekty komputerowego zarządzanie energią na komfort cieplny oraz zużycie energii w budynkach z wykorzystaniem systemów BEMS
Weryfikacja: Zaliczenie sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U07, IS_U08, IS_U10, IS_U15, IS_U16, IS_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P7S_UW.o, P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO

Charakterystyka U04

Potrafi samodzielnie ustawić parametry algorytmu sterowania w sterowniku skonfigurowanym oraz zbudować niestandardowy (optymalny) algorytm sterowania dla wybranych procesów COW
Weryfikacja: Zaliczenie sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U16, IS_U04, IS_U07, IS_U08, IS_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UO, III.P7S_UW.o, P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Rozumie potrzebę podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych przez ciągłe śledzenie nowości technicznych w prasie fachowej i katalogach firm produkujących urządzenia. umiejętność korzystania z nowości technicznych, prasy branżowej i katalogów firm produkujących urządzenia
Weryfikacja: Wykłady: Egzamin Ćwiczenia laboratoryjne: Sprawozdania z ćwiczeń
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK

Charakterystyka K02

Ma poczucie odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania związane z pracą zespołową umiejętność pracy w zespole
Weryfikacja: Wykłady: Egzamin Ćwiczenia laboratoryjne: Sprawozdania z ćwiczeń
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KR