Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)
Sylabus przedmiotu Identyfikacja i analiza sygnałów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Mechatronika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Identyfikacja i analiza sygnałów | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Paweł Dworak <Pawel.Dworak@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | 4 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wymagana wiedza z zakresu: Matematyka, Informatyka, Techniki obliczeniowe, Podstawy automatyki, Teoria sterowania. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Poznanie nowoczesnych metod analizy sygnałów i identyfikacji parametrów dyskretnych modeli układów dynamicznych oraz zdobycie umiejętności korzystania z wyspecjalizowanych pakietów programowych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Badania symulacyjne w środowisku Matlab/Simulink. Analiza widmowa sygnałów. Opracowanie algorytmu identyfikacji metodą najmniejszej sumy kwadratów. | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Pojęcie sygnału i systemu. Klasyfikacja sygnałów, przykłady. Modele parametryczne i nieparametryczne układów dynamicznych. Konwersja analogowo-cyfrowa, twierdzenie Shannona o próbkowaniu sygnałów. Konwersja cyfrowo-analogowa. Analiza widmowa sygnałów deterministycznych. Dyskretne przekształcenie Fouriera DFT, szybka transformata Fouriera FFT. Filtracja sygnałów: kryteria oceny filtrów. Filtry pasmowe, dolno- i górnoprzepustowe. Filtry cyfrowe o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej (SOI i NOI). Sposoby syntezy i realizacji filtrów cyfrowych. Sformułowanie zadania identyfikacji w warunkach deterministycznych i losowych. Identyfikacja parametrów modeli na podstawie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych. Identyfikacja parametrów najlepszego modelu z przyjętej klasy modeli metodą minimalizacji sumy kwadratów błędów. Identyfikacja modeli z zastosowaniem algorytmów ewolucyjnych i sieci neuronowych. Podstawowe pojęcia i zagadnienia teorii estymacji. Estymacja wektora stanu, obserwator Luenbergera, filtr Kalmana. | 15 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych, opracowanie wyników z laboratorium, czytanie wskazanej literatury, napisanie raportu z laboratorium, przygotowanie prezentacji | 30 |
| A-L-2 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | czytanie wskazanej literatury, przygotowanie się do egzaminu | 22 |
| A-W-3 | egzamin | 2 |
| 39 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody podajace: wykład informacyjny, opis, objaśnienie, Metody aktywizujace: dyskusja dydaktyczna, Metody programowane z użyciem komputera, Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia przedmiotowe, ćwiczenia laboratoryjne, symulacja. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowujaca osiągnięte efekty uczenia się. |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_W01 Ma wiedzę w zakresie automatyki niezbędną do zrozumienia zasad działania systemów sterujacych maszyn. Ma teoretycznie podbudowana wiedzę w zakresie układów sterowania umożliwiajaca opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki. Ma szczegółową wiedzę umożliwiającą opis zagadnień oraz formułowanie wniosków w zakresie systemów dynamicznych oraz układów sterowania. | ME_1A_W02, ME_1A_W03, ME_1A_W04 | — | — | C-1 | T-L-1, T-W-1 | 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_U01 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł, integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniac opinie. Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy. Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy symulacji i badań układów mechatronicznych. Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi i symulacyjnymi. | ME_1A_U04, ME_1A_U06, ME_1A_U09 | — | — | C-1 | T-L-1, T-W-1 | M-1 | S-1 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_K01 Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się. Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera. | ME_1A_K01, ME_1A_K02 | — | — | C-1 | T-L-1, T-W-1 | M-1 | S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_W01 Ma wiedzę w zakresie automatyki niezbędną do zrozumienia zasad działania systemów sterujacych maszyn. Ma teoretycznie podbudowana wiedzę w zakresie układów sterowania umożliwiajaca opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki. Ma szczegółową wiedzę umożliwiającą opis zagadnień oraz formułowanie wniosków w zakresie systemów dynamicznych oraz układów sterowania. | 2,0 | Student nie zna zaproponowanych w trakcie zajęć metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów, nie potrafi porównywać ich efektywność ani określić kryteriów wyboru metody potrzebnej do rozwiązania zadanego problemu |
| 3,0 | Student zna ważniejsze z zaproponowanych w trakcie zajęć metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów | |
| 3,5 | Student zna wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów | |
| 4,0 | Student zna wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność | |
| 4,5 | Student zna wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także określić kryteria wyboru metody potrzebnej do rozwiązania zadanego problemu | |
| 5,0 | Student zna wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także samodzielnie określić kryteria wyboru metody potrzebnej do rozwiązania zadanego problemu z jednoczesnym uzasadnieniem wyboru |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_U01 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł, integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniac opinie. Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy. Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy symulacji i badań układów mechatronicznych. Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi i symulacyjnymi. | 2,0 | Student nie potrafi wykorzystywać zaproponowanych w trakcie zajęć metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów, nie potrafi porównywać ich efektywności ani wybrać metody potrzebnej do rozwiązania zadanego problemu. Nie potrafi dyskutować osiągniętych wyników |
| 3,0 | Student potrafi wykorzystywać ważniejsze z zaproponowanych w trakcie zajęć metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność. Potrafi prezentować osiągnięte wyniki | |
| 3,5 | Student potrafi wykorzystywać wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także wybierać metody potrzebne do rozwiązania zadanego problemu. Potrafi prezentować osiągnięte wyniki | |
| 4,0 | Student potrafi wykorzystywać wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także wybierać metody potrzebne do rozwiązania zadanego problemu. Potrafi prezentować i analizować osiągnięte wyniki | |
| 4,5 | Student potrafi wykorzystywać wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także samodzielnie wybierać metody potrzebne do rozwiązania zadanego problemu. Potrafi efektywnie prezentować, analizować osiągnięte wyniki | |
| 5,0 | Student potrafi wykorzystywać wszystkie zaproponowane w trakcie zajęć metody identyfikacji i przetwarzania sygnałów, potrafi porównywać ich efektywność, a także samodzielnie wybierać metody potrzebne do rozwiązania zadanego problemu z jednoczesnym uzasadnieniem wyboru. Potrafi efektywnie prezentować, analizować, dyskutować o osiągniętych wynikach |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B08-1_K01 Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się. Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera. | 2,0 | Student nie potrafi znaleźć opisu zastosowania metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów ani omówić na tym tle efektywności osiąganych rezultatów w aspektach pozatechnicznych |
| 3,0 | Student potrafi znaleźć opis przykładowego zastosowania metod identyfikacji lub przetwarzania sygnałów i na tym tle omówić efektywność osiągniętych rezultatów w aspektach pozatechnicznych | |
| 3,5 | Student potrafi znaleźć opis konkretnego zastosowania metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów do rozwiązania przykładowego problemu i na tym tle dyskutować o osiągniętych rezultatach w aspektach pozatechnicznych | |
| 4,0 | Student potrafi samodzielnie znaleźć opis konkretnego zastosowania metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów do rozwiązania zadanego problemu i na tym tle dyskutować o efektywności osiągniętych rezultatów w aspektach pozatechnicznych | |
| 4,5 | Student potrafi opisać konkretne zastosowania metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów potrzebnych do rozwiązania zadanego problemu i na tym tle analizować i dyskutować o efektywności osiągniętych rezultatów w aspektach pozatechnicznych | |
| 5,0 | Student potrafi samodzielnieopisać konkretne zastosowania metod identyfikacji i przetwarzania sygnałów potrzebnych do rozwiązania zadanego problemu i na tym tle efektywnie analizować i dyskutować o efektywności osiągniętych rezultatów w aspektach pozatechnicznych |
Literatura podstawowa
- Izydorczyk J., Płonka G., Tyma G., Teoria sygnałów, Helion, Gliwice, 1999
- Szabatin J., Podstawy teorii sygnałów, WKiŁ, Warszawa, 2000
- Kasprzyk J. (red.), Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002
- Zieliński T. P., Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ, Warszawa, 2005
Literatura dodatkowa
- Kornatowski E., Kowalski J., Algorytmy przetwarzania sygnałów, Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2000, Seria TEMPUS, Politechnika Szczecińska
- Larminat P., Thoma Y., Podstawy automatyki (t. 1-3), WNT, 1977