Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (N2)
specjalność: Inżynieria procesowa
Sylabus przedmiotu Dynamika procesowa:
Informacje podstawowe
Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
---|---|---|---|
Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
Profil | ogólnoakademicki | ||
Moduł | — | ||
Przedmiot | Dynamika procesowa | ||
Specjalność | przedmiot wspólny | ||
Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
Nauczyciel odpowiedzialny | Rafał Rakoczy <Rafal.Rakoczy@zut.edu.pl> | ||
Inni nauczyciele | Marian Kordas <Marian.Kordas@zut.edu.pl>, Rafał Rakoczy <Rafal.Rakoczy@zut.edu.pl> | ||
ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
KOD | Wymaganie wstępne |
---|---|
W-1 | matematyka wyższa nieklasyczna |
W-2 | Matematyka |
W-3 | Podstawy automatyki |
W-4 | Podstawowe wiadomości z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej. |
Cele przedmiotu
KOD | Cel modułu/przedmiotu |
---|---|
C-1 | Student zdobywa wiedzę i umiejętności w zakresie omawianych tresci programowych przydatnych do zapisu i analizy róznych form matematycznego opisu dowlnych obiektów i procesów inżynierii chemiczne w zakresie dynamiki. |
C-2 | Student w trakcie zajeć praktycznych (ćwiczenia audytoryjne) nabędzie wiedzę potrzebną do prowadzenia analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej; tworzenia modeli matematycznych oraz interpretacji modeli w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. |
C-3 | Student w trakcie zajeć praktycznych (ćwiczenia laboratoryjne) nabędzie wiedzę potrzebną do prowadzenie analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej; tworzenia modeli matematycznych; interpretacji modeli w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości; wyznaczania charakterystyk dynamicznych z wykorzystaniem programów komputerowych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
KOD | Treść programowa | Godziny |
---|---|---|
ćwiczenia audytoryjne | ||
T-A-1 | Formułowanie równań obiektów. Opis matematyczny obiektów dynamicznych liniowych ustalonych o parametrach skupionych. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Analiza korelacyjna i widmowa. Modele matematyczne elementarnych procesów inżynierii chemicznej. Linearyzacja. Podstawowe człony dynamiczne i ich charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Wyznaczanie transmitancji układów złożonych. Badanie dynamiki układów w dziedzinie czasowej, transformat oraz częstotliwościowej. Analiza i synteza układów liniowych. Stabilność układów dynamicznych liniowych. Algebraiczne kryteria stabilności. Jakość sterowania. Układy wielowymiarowe i ich charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Schematy analogowe. Problemy sterowania w układzie zamkniętym. Układy regulacji, zadania i struktura. Wybór typu regulatora i nastaw. Metodyka tworzenia modelu komputerowego. Określanie charakterystyk statycznych. Podstawy oprogramowania Matlab i Simulink. Opis procesów technologicznych i postacie modeli. Wskaźniki oceny modeli. Proces liniowy II rzędu. Metodyka tworzenia modelu komputerowego. Problemy optymalizacyjne w układach sterowania i regulacji. Układy o parametrach zmiennych i rozłożonych. Równania dynamiki układów nieliniowych. Metody identyfikacji wielowymiarowych obiektów sterowania. Dynamika zbiornika przepływowego. Dynamika kaskady reaktorów. Dynamika kolumny rektyfikacyjnej. Dynamika wymiennika ciepła. Kolumna absorpcyjna. Dynamika elementarnego systemu złożonego. | 18 |
18 | ||
laboratoria | ||
T-L-1 | Wprowadzenie do obsługi pakietów inżynierskich Matlab i Simulink. Podstawy języka symulacyjnego Matlab. Opis dynamiki układów: równanie różniczkowe skalarne, równanie stanu, transmitancja operatorowa i widmowa. Wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych. Badanie układu regulacji. Modelowanie układów regulacji automatycznej. Badanie stabilności - metody analityczne i częstotliwościowe. Ocena dokładności statycznej i jakości dynamicznej. Dobór nastaw regulatorów według cech przebiegu przejściowego. Analiza błędów w praktycznej realizacji próbkowania sygnałów. Analiza korelacyjna i widmowa procesów stochastycznych. Zastosowanie Matlaba w analizie układów liniowych i nieliniowych. Modele układów dynamicznych w Simulinku. Symulacja rozwiązania w dziedzinie czasu. Opisy układów dynamicznych i ich transformacja. Charakterystyki częstotliwościowe i ich aproksymacja. Projektowanie filtrów dyskretnych. Podstawy modelowania z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. Modele przepływów trasera przez aparaty i instalacje chemiczne. Transformacja modeli. Badanie dynamiki reaktora nieizotermicznego. Badanie dynamiki kaskady mieszalników. Badanie reaktora rurowego. Dobór nastaw regulatorów pracujących w układzie zamkniętym z kaskadą reaktorów chemicznych. Dynamika zbiornika ze swobodnym i wymuszonym przepływem cieczy. Dynamika układu zbiornika z idealnym wymieszaniem. Badanie zbiornika z idealnym wymieszaniem metodą analizy częstotliwościowej. Badanie mieszalnika statycznego z idealnym wymieszaniem metodą analizy częstotliwościowej. Analiza hydrodynamiki przepływu mieszanin dwufazowych ciecz-ciało stałe w wirującym, pulsującym oraz stacjonarnym polu magnetycznym. Dynamika zbiornika z regulatorem. Dynamika wymiennika ciepła. | 27 |
27 | ||
wykłady | ||
T-W-1 | Modele liniowe ustalone jednowymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 3 |
T-W-2 | Modele liniowe nieustalone jedniowymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 3 |
T-W-3 | Modele liniowe ustalone wielowymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 3 |
T-W-4 | Modele liniowe ustalone wielowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wymuszenia zdetyetrminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 3 |
T-W-5 | Modele liniowe nieustalone jednowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wymuszenia zdetyetrminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 2 |
T-W-6 | Modele liniowe nieustalone wieloowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wymuszenia zdeterminowane. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 2 |
T-W-7 | Modele nieliniowe ustalone jedno- i wielowymiarowe wymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdetyetrminowane. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 2 |
18 |
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
KOD | Forma aktywności | Godziny |
---|---|---|
ćwiczenia audytoryjne | ||
A-A-1 | Uczestnictwo studenta w zajęciach | 18 |
A-A-2 | Przygotowanie studenta do zaliczeń pismnnych | 7 |
A-A-3 | Studiowanie wskazanej literatury | 5 |
A-A-4 | Przygotowanie się studenta do zajęć | 5 |
A-A-5 | Rozwiązywanie przykładów obliczeniowych | 6 |
A-A-6 | Konsultacje z prowadzącym zajęcia | 5 |
46 | ||
laboratoria | ||
A-L-1 | Uczestnictwo studenta w zajęciach | 27 |
A-L-2 | Przygotowanie studenta do zajęć | 8 |
A-L-3 | Wykonywanie przez studenta sprawozdań | 8 |
A-L-4 | Studiowanie wskazanej literaury | 5 |
A-L-5 | Praca samodzielna studenta z programami komputerowymi | 8 |
A-L-6 | Konsultacje z prowadzącym zajęcia. | 5 |
61 | ||
wykłady | ||
A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 18 |
A-W-2 | Studiowanie literatury. | 8 |
A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia. | 8 |
A-W-4 | Samodzielna analiza treści wykładów. | 12 |
46 |
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
---|---|
M-1 | wykład informacyjny |
M-2 | ćwiczenia audytoryjne (metody podające: objaśnienie lub wyjaśnienie; metody aktywizujące: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna; metody programowe: z użyciem podręcznika programowanego; metody praktyczne: ćwiczenia laboratoryjne, metoda projektów, metoda przewodniego tekstu) |
M-3 | ćwiczenia laboratoryjne (metody podające: objaśnienie lub wyjaśnienie; metody problemowe: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna; metody programowe: z użyciem komputera; metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, metoda projektów, metoda przewodniego tekstu) |
Sposoby oceny
KOD | Sposób oceny |
---|---|
S-1 | Ocena podsumowująca: zaliczenie wykładów w formie pisemnego sprawdzianu na zakończenie semestu o treści teoretycznej. |
S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za przedmiot jest oceną średnią ważoną z ocen za wszystkie formy zajęć. |
S-3 | Ocena podsumowująca: ćwiczenia audytoryjne - ocena zostanie wystawiona na podstawie zaliczenia pisemnego |
S-4 | Ocena podsumowująca: ćwiczenia laboratoryjne – ocena końcowa zostanie wystawiona na podstawie ocen cząstkowych z samodzielnie lub grupowo wykonanych sprawozdań (możliwe zadawanie pytań przy „obronie” sprawozdań); warunkiem dopuszczenia do zajęć jest oddanie sprawozdania z wykonania poprzedniego ćwiczenia; zakres sprawozdania końcowego określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia; warunkiem zaliczenia całego ćwiczenia laboratoryjnego jest jego prawidłowe wykonanie oraz zaliczenie kolokwium końcowego w formie określonej przez prowadzącego |
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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ICHP_2A_B02_W01 Student zdobywa wiedzę z obszaru dynamiki obiktów przenoszących procesy inzynierii chermicznej pozwalająca na zapis modeli i ich chrakterystyk dynamicznych w dziedzinie oryginałów i obrazów. Student zdobywa wiedzę i umiejętnosci w zakresie omawianych tresci programowych przydatnych do zapisu i analizy róznych form matematycznego opisu dowlnych obiektów i procesów inżynierii chemiczne w zakresie dynamiki. | ICHP_2A_W02, ICHP_2A_W03, ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W08, ICHP_2A_W04 | — | — | C-1 | T-W-2, T-W-4, T-W-3, T-W-7, T-W-5, T-W-1, T-W-6 | M-1, M-2, M-3 | 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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ICHP_2A_B02_U01 Student nabędzie umiejętności analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej, tworzenia modeli matematycznych oraz ich interpretacji w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości | ICHP_2A_U08, ICHP_2A_U18, ICHP_2A_U09, ICHP_2A_U15, ICHP_2A_U02 | — | — | C-2 | T-L-1, T-A-1 | M-2 | S-1, S-2, S-3, S-4 |
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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ICHP_2A_B02_K02 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; dzięki zdobytej wiedzy i umiejętności jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | ICHP_2A_K04 | — | — | C-3, C-2, C-1 | T-L-1, T-A-1 | M-1, M-2, M-3 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
ICHP_2A_B02_W01 Student zdobywa wiedzę z obszaru dynamiki obiktów przenoszących procesy inzynierii chermicznej pozwalająca na zapis modeli i ich chrakterystyk dynamicznych w dziedzinie oryginałów i obrazów. Student zdobywa wiedzę i umiejętnosci w zakresie omawianych tresci programowych przydatnych do zapisu i analizy róznych form matematycznego opisu dowlnych obiektów i procesów inżynierii chemiczne w zakresie dynamiki. | 2,0 | Student nie potrafi sformułować zapis analityczny elementarnego modelu matematycznego jak również nie umie wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne. |
3,0 | Student (w stopniu ograniczonym) potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych o parametrach skupionych jak również wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne w dziedzinie obrazów przy wymuszeniach zdetetrminowanych. | |
3,5 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych i wielowymioarowych o parametrach skupionych w dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemną zależność w obu dziedzinach przy wymuszeniach zdeterminowanych. | |
4,0 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych i wielowymioarowych o parametrach skupionych w dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również umie wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemną zależność w obu dziedzinach przy wymuszeniach stochastycznych. | |
4,5 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych nieliniowych modeli matematycznych wielowymiarowych o parametrach skupionych i rozłożonych w dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również umie wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemną zależność w obu dziedzinach przy wymuszeniach zdeterminowanych. | |
5,0 | Student potrafi formułować zapis analityczny modeli matematycznych dowolnych pojedynczych obiektów inżynierii chemicznej i połaczonych w elementarne systemy jak również powinien być w stanie wskazać możliwości objęcia obiektu lub elementarnego systemu układem stabilizacji lub regulacji automatycznej. |
Kryterium oceny - umiejętności
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
ICHP_2A_B02_U01 Student nabędzie umiejętności analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej, tworzenia modeli matematycznych oraz ich interpretacji w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości | 2,0 | Student nie spełnia kryteriów oceny 3,0. |
3,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej. | |
3,5 | Student ma wiedzę pośrednią pomiędzy 3,0 i 4,0. | |
4,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej oraz potrafi je interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | |
4,5 | Student ma wiedzę pośrednią pomiędzy 4,0 i 5,0. | |
5,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych, potrafi je interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz samodzielnie zaproponować opis matematyczny dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej z zastosowaniem odpowiednich programów komputerowych. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
ICHP_2A_B02_K02 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; dzięki zdobytej wiedzy i umiejętności jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | 2,0 | Student nie jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; nie jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. |
3,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | |
3,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; jest chętny do samodzielnego formułowania problemów badawczych, projektowych i obliczeniowych. | |
4,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe. | |
4,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; jest kreatywny w swoim działaniu. | |
5,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; jest kreatywny w swoim działaniu; postępuje zgodnie z zasadami etyki oraz wykazuje zdolność do kierowania zespołem zdeterminowanym do osiągnięcia założonego celu. |
Literatura podstawowa
- S. Masiuk, Dynamika procesowa I, Wyd. Uczel. PS, Szczecin, 1989, II, dostępna wersja elektroniczna
- S. Masiuk, Dynamika procesowa II, Wyd. Uczel. PS, Szczecin, 1990, II, dostepna wersja elektroniczna
- J.C. Friedly, Analiza dynamiki procesów, WNT, Warszawa, 1975
- J.M. Douglas, Dynamika i sterowanie procesów. tom I Analiza układów dynamicznych, WNT, Warszawa, 1976
Literatura dodatkowa
- W.M. Ordyncew, Opis matematyczny obiektów regulacji automatycznej, WNT, WArszawa, 1968
- W.W. Sołodownikow, Dynamika statystyczna liniowych ukłaów sterowania automatycznego, WNT, Warszawa, 1964
- S.W. Director, Introduction to system theory, McGraw-Hill Book Comp., New York, 1972
- Żuchowski A., Modele dynamiczne i identyfikacja, WPS, Szczecin, 2003
- Kostro J., Elementy, urządzenia i układy automatyki, WSiP, Warszawa, 1998
- Chorowski B., Werszko M., Mechaniczne urządzenia automatyki, WNT, Warszawa, 1990
- Luyben M.L., Luyben W.L., Essentials of Process Control, McGraw-Hill, New York, 1997
- Doniec A., Podstawy dynamiki procesów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkej, Łódź, 1996
- Brzózka J., Regulatory i układy automatyki, MIKOM, Warszawa, 1997
- Marlin T.E., Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance, McGraw-Hill, New York, 1995
- Chorowski B., Werszko M., Mechaniczne urządzenia automatyki, WNT, Warszawa, 1990
- Nise N.S., Control System Engineering, John Wiley & Sons, 2000
- Luyben M.L., Luyben W.L., Essentials of Process Control, McGraw-Hill, New York, 1997
- Ogunnaike, B.A., Ray, W.H., Process dynamics, modelling, and control, Oxford University Press, 1994
- Ott E., Chaos w układach dynamicznych, WNT, Warszawa, 1997
- Brzózka J., Regulatory i układy automatyki, MIKOM, Warszawa, 1997
- Seborg, E.E., Edgar, T.F., Mellchamp, D.A., Doyle, F.J., Process dynamics and control, Wiley & Sons, 2010
- Marlin T.E., Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance, McGraw-Hill, New York, 1995
- Roffel, B., Betlem, B.H., Process dynamics and control:modelling for control and prediction, Wiley & Sons, 2006
- Ogunnaike B.A., Ray W.H., Process Dynamic, Modeling and Control, Oxford, New York, 1994
- Ott E., Chaos w układach dynamicznych, WNT, Warszawa, 1997
- Luyben, M.L., Luyben, W.L., Essentials of process control, McGraw-Hill, 1997
- Kuźnik J., Metzger M., Pasek K., Laboratorium dynamiki procesowej i automatyzacji procesów chemicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1990
- Nise, N.S., Control System Engineering, John Wiley & Sons, 2000
- Ogata, K., Designing Linear Control Systems with MATLAB, Prentice Hall, 2002