Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechanika i budowa maszyn (S1)
Sylabus przedmiotu Podstawy modelowania układów mechatronicznych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Mechanika i budowa maszyn | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Podstawy modelowania układów mechatronicznych | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Technologii Mechanicznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Mirosław Pajor <Miroslaw.Pajor@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marcin Hoffmann <Marcin.Hoffmann@zut.edu.pl>, Mirosław Pajor <Miroslaw.Pajor@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 7 | Grupa obieralna | 4 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wymagana jest znajomość podstaw matematyki ze szczególnym uwzględnieniem rachunku macierzowego, równań różniczkowych zwyczajnych oraz rachunku operatorowego. |
| W-2 | Znajomość mechaniki ze szczególnym uwzględnieniem dynamiki. |
| W-3 | Znajomość zagadnień teorii maszyn i mechanizmów |
| W-4 | Elementarna znojomość systemu Matlab-Simulink. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie się z metodami modelowania wielowymiarowych i wielozjawiskowych układów mechatronicznych, wyznaczaniem ich podstawowych charakterystyk dynamicznych oraz systemami do komputerowego wspomagania badań symulacyjnych. |
| C-2 | Zdobycie praktycznych umiejętności w modelowaniu złożonych systemów mechatronicznych i przeprowadzaniu badań symulacyjnych ich działania w środowisku Matlab-Simulink. |
| C-3 | Doskonalenmie umiejętności pracy w zespole. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Budowa modeli dynamiki drganiowej układów MIMO w systemie Matlab-Simulink | 2 |
| T-L-2 | Budowa wybranych modeli procesu skrawania w systemie Matlab-Simulink | 2 |
| T-L-3 | Badania symulacyjne stabilności układu O-PS w systemie Matlab-Simulink | 2 |
| T-L-4 | Budowa modelu osi serwonapędowej w systemie Matlab-Simulink | 2 |
| T-L-5 | Budowa modelu dynamiki ruchów kinematycznych obrabiarki/robota w systemie Matlab-Simulink | 4 |
| T-L-6 | Budowa modelu generatora trajektorii maszyny w systemie Matlab-Simulink | 3 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie w zagadnienia modelowania systemów, rodzaje modeli, metody modelowania, narzędzia do modelowania. | 6 |
| T-W-2 | Modelowanie własności dynamicznych (drgań mechanicznych) systemów o wielu stopniach swobody, przygotowanie modeli symulacyjnych, wyznaczanie podstawowych charakterystyk. | 4 |
| T-W-3 | Modelowanie procesów roboczych - procesu skrawania. Modele technologiczne i modele dynamiki procesu skrawania. | 4 |
| T-W-4 | Model systemu obrabiarka-proces skrawania. Symulacja obróbki w warunkach drgań. Badania stabilności systemu O-PS. | 4 |
| T-W-5 | Modelowanie osi serwonapędowych obrabiarek i robotów z uwzględnieniem układu sterowania. | 4 |
| T-W-6 | Modelowanie dynamiki ruchów kinematycznych obrabiarek i robotów. | 4 |
| T-W-7 | Wybrane zagadnienia generowania trajektorii ruchu maszyn. | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | Konsultacje | 5 |
| A-L-3 | Samodzielna praca nad opracowaniem wyników symulscji komputerowych | 15 |
| A-L-4 | Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych | 15 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Konsultacje | 5 |
| A-W-3 | Samodzielne studiowanie literatury | 10 |
| A-W-4 | Przygotowanie się do zaliczenia | 10 |
| A-W-5 | Praca własna | 20 |
| 75 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa, wystawiana na podstawie sprawdzianu pisemnego stanu wiedzy przekazanej na wykładzie i zdobytej samodzielnie. |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych tematów zajęć laboratoryjnych stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien znać zasady modelowania złożonych systemów MIMO, ich podstawowe charakterystyki i obszary zastosowania. Student powinien kojarzyć w jakich sytuacjach może tę wiedzę wykorzystać. Powinien również posiąść podstawową wiedzę z technik modelowania oraz znajomość podstawowych narzędzi do badań symulacyjnych systemów mechatronicznych. | MBM_1A_W05, MBM_1A_W11 | — | — | C-1 | T-W-3, T-W-1, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-2 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć zbudować modele matematyczny układu mechanicznego o średnim stopniu złożoności oraz procesów roboczych systemów sterowania, zapisać ten model w formie niezbędnej do symulacji komputerowej w wybranym środowisku symulacyjnym. Powinien również potrafić analizować własności modelowanego obiektu dynamiczne. Ponadto powinien umieć analizować proste układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiający symulowanie własności dynamicznych oraz analizowanie ruchu modelowanego obiektu. | MBM_1A_U08, MBM_1A_U09 | — | — | C-2 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_K01 Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie. | MBM_1A_K03 | — | — | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6 | M-2 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien znać zasady modelowania złożonych systemów MIMO, ich podstawowe charakterystyki i obszary zastosowania. Student powinien kojarzyć w jakich sytuacjach może tę wiedzę wykorzystać. Powinien również posiąść podstawową wiedzę z technik modelowania oraz znajomość podstawowych narzędzi do badań symulacyjnych systemów mechatronicznych. | 2,0 | Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu. |
| 3,0 | Student słabo zna zasady modelowania, popełnia liczne błędy w opisie modeli i ich obszarów zastosowań. Z trudem kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Ma duże problemy z samodzielną budową modeli symulacyjnych. | |
| 3,5 | Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0. | |
| 4,0 | Student zna zasady modelowania, umie opisać poszczególne modele, popełnia przy tym nieliczne błędy i zna obszary ich zastosowań. Kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjne popełniając nieliczne błędy. | |
| 4,5 | Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0. | |
| 5,0 | Student doskonale zna zasady modelowania, umie omówić różne rodzaje modeli oraz opisać ich działanie i obszary zastosowań. Biegle kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjnych układów o dużym poziomie złożoności. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć zbudować modele matematyczny układu mechanicznego o średnim stopniu złożoności oraz procesów roboczych systemów sterowania, zapisać ten model w formie niezbędnej do symulacji komputerowej w wybranym środowisku symulacyjnym. Powinien również potrafić analizować własności modelowanego obiektu dynamiczne. Ponadto powinien umieć analizować proste układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiający symulowanie własności dynamicznych oraz analizowanie ruchu modelowanego obiektu. | 2,0 | Student ma istotne braki w przygotowaniu teoretycznym. Nie umie wykorzystać posiadanej wiedzy praktycznie. Nie potrafi poprawnie rozwiązywać problemów modelowania systemów. |
| 3,0 | Student rozwiązuje proste zadania z zakresu modelowania i symulacji układów mechatronivznych lecz wymaga stałego nadzoru i korygowania jego poczynań. Ma duże problemy z analizą własności modelowanych systemów i prototypowaniem prostych układów sterowania. | |
| 3,5 | Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0. | |
| 4,0 | Student ma umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje poprawnie. W stopniu dobrym opanował pojęcia stosowane w modelowaniu układów mechatronicznych. Potrafi w zdowalającym stopniu wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. | |
| 4,5 | Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0. | |
| 5,0 | Student ma wysokie umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje poprawnie, nie wymaga ingerencji. Wykazuje dodatkową aktywność oraz chętnie rozwiązuje trudniejsze problemy. Biegle wykorzystuje właściwe techniki komputerowe. Praktyczne ćwiczenia laboratoryjne realizuje wzorowo, w sposób aktywny pracując w zespole. Wyraża się jasno używając poprawnych określeń. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| MBM_1A_C30-2_K01 Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie. | 2,0 | Student biernie uczestniczy w zajęciach, nie angażuje się w pracy zespołu. |
| 3,0 | Student biernie uczestniczy w zajęciach, realizuje proste prace zlecone mu przez innych członków zespołu, wymaga stałego nadzoru. | |
| 3,5 | Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0. | |
| 4,0 | Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami. | |
| 4,5 | Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0. | |
| 5,0 | Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Pomaga innym członkom zespołu w realizacji ich zadań. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami. Jest kreatywny chętny do współpracy i wykazuje cechy lidera zespołu. |
Literatura podstawowa
- K.Marchelek, Dynamika obrabiarek, WNT, Warszawa, 1991, 2
- M.W. Spong, M. Vidyasagar, Dynamika i sterowanie robotów, WNT, Warszawa, 1993
- J.Kosmol, Serwonwpędy obrabiarek sterowanych numerycznie, WNT, Warszawa, 1995
Literatura dodatkowa
- J.Giergiel, Podstawy robotyki i mechatroniki, KRiDM AGH, Kraków, 2004, 1
- S. Suk-Hwan i inni, Theory and design of CNC systems, Springer, 2008