Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Szkoła Doktorska - Szkoła Doktorska

Sylabus przedmiotu Rachunek różniczkowy niecałkowitego rzędu i jego zastosowania:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Szkoła Doktorska
Forma studiów studia stacjonarne Poziom
Stopnień naukowy absolwenta doktor
Obszary studiów charakterystyki PRK
Profil
Moduł
Przedmiot Rachunek różniczkowy niecałkowitego rzędu i jego zastosowania
Specjalność automatyka, elektronika i elektrotechnika
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 9 Grupa obieralna 3

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW5 15 2,00,50zaliczenie
projektyP5 10 1,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Zaawansowane metody matematyczne, Teoria sterowania, Systemy nieliniowe, Zaawansowane algorytmy sterowania

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie doktorantów z teorią systemów niecałkowitego rzędu, ich właściwościami i możliwością zastosowań
C-2Nabycie przez doktoranta umiejętności znalezienia informacji naukowych na temat systemów niecałkowitego rzędu oraz krytycznej ich oceny w trakcie dyskusji naukowej
C-3Wskazanie doktorantom potrzeby ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
projekty
T-P-1Realizacja regulatora PID niecałkowitego rzędu w środowisku Matlab.7
T-P-2Badania symulacyjne zrealizowanego regulatora3
10
wykłady
T-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.5
T-W-2Transformata Laplacea pochodnej i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.5
T-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.5
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-P-2Poszerzenie wiedzy na temat specjalistycznych przyborników MATLABA10
A-P-3Rozszerzenie umiejętności pisania programów w środowisku Matlab z użyciem specjalizowanych przyborników10
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Analiza literatury i poszerzenie wiedzy z wykładów35
A-W-3Przygotowanie do egzaminu10
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_W01
Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
SD_3_W03, SD_3_W06, SD_3_W02, SD_3_W07, SD_3_W01C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3M-1S-1, S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_U01
Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
SD_3_U05, SD_3_U03, SD_3_U06, SD_3_U02, SD_3_U04C-2T-W-3M-1S-1, S-2

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_K01
Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka, elektronika i i elektrotechnika
SD_3_K05, SD_3_K04, SD_3_K01C-3T-W-3M-1S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_W01
Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
2,0
3,0Doktorant ma wiedzę o charakterze ponadpodstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_U01
Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
2,0
3,0Doktorant potrafi znaleźć najnowsze informacje naukowe w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań, korzystać w podstawowym zakresie z opisywanych tam metod i narzędzi oraz ocenić je w dyskusji
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
SD_3-_SzDE04dAEE_K01
Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka, elektronika i i elektrotechnika
2,0
3,0Doktorant jest zorientowany na potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji i analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka, elektronika i i elektrotechnika
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Kaczorek T., Selected problems of fractional systems theory, Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 411, Springer, Berlin, 2011
  2. Shantanu D., Functional fractional calculus for system identification and controls, Springer Verlag, Berlin, 2008
  3. Ostalczyk P., Zarys rachunku różniczkowo-całkowego ułamkowych rzędów. Teoria i zastosowanie w automatyce, Komitet Automatyki i Robotyki PAN, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2008
  4. Oustaloup A., Mathieu B., Lanusse P., The CRONE control of resonant plants: application to a flexible transmission, European J. Contr., Vol. 1, pp. 113–121, 1995
  5. Xue D. and Chen Y., A comparative introduction of four fractional order controllers, Proc. 4th IEEE World Congress on Intelligent Contr. and Autom., pp. 3228–3235, Shanghai, China, 2002
  6. Domek S., Rachunek różniczkowy ułamkowego rzędu w regulacji predykcyjnej, Wydawnictwo Uczelniane ZUT w Szczecinie, Szczecin, 2013

Literatura dodatkowa

  1. Podlubny I., Dorcak L., Kostial I., On fractional derivatives, fractional-order systems and PI(mi)D(lambda)-controllers, Proc. 36th IEEE Conf. on Decision and Control, pp. 4985–4990, San Diego, 1997
  2. Domek S., Fuzzy predictive control of fractional-order nonlinear discrete-time systems, Acta Mechanica et Automatica, Vol. 5, No. 2, pp. 23–26, 2011
  3. Dzieliński A., Sierociuk D., Sarwas G., Some applications of fractional order calculus, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, Vol. 58, No. 4, pp. 583−592, 2010
  4. Monje C. A., Chen Y. Q., Vinagre B. M., Xue D., Feliu V., Fractional order systems and controls - Fundamentals and applications, Springer Verlag (Advances in industrial control series), 2010
  5. Muddu Madakyaru M., Narang A., Patwardhan S. C., Development of ARX models for predictive control using fractional order and orthonormal basis filter parametrization, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 48, No. 19, pp. 8966–8979, 2009
  6. Romero M., Vinagre B. M., De Madrid Á. P., GPC Control of a Fractional–Order Plant: Improving Stability and Robustness, Proc. 17th IFAC World Congress, Seoul, pp. 14266–14271, 2008

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Realizacja regulatora PID niecałkowitego rzędu w środowisku Matlab.7
T-P-2Badania symulacyjne zrealizowanego regulatora3
10

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.5
T-W-2Transformata Laplacea pochodnej i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.5
T-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.5
15

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach10
A-P-2Poszerzenie wiedzy na temat specjalistycznych przyborników MATLABA10
A-P-3Rozszerzenie umiejętności pisania programów w środowisku Matlab z użyciem specjalizowanych przyborników10
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Analiza literatury i poszerzenie wiedzy z wykładów35
A-W-3Przygotowanie do egzaminu10
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięSD_3-_SzDE04dAEE_W01Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinySD_3_W03Posiada poszerzoną, podbudowaną teoretycznie wiedzę, umożliwiającą prowadzenie dyskusji oraz rewizję istniejących paradygmatów w odniesieniu do najnowszych osiągnięć naukowych, w szczególności związanych z reprezentowaną dziedziną i dyscypliną naukową.
SD_3_W06Posiada wiedzę dotyczącą najnowszych teorii, zasad i pojęć oraz metod badawczych związanych z reprezentowaną dziedziną i dyscypliną oraz wiedzę poszerzoną, umożliwiającą tworzenie nowych teorii, metodologii badań i pojęć w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny.
SD_3_W02Posiada pogłębioną wiedzę na temat metodologii pracy naukowej, przygotowania publikacji i prezentacji wyników prowadzonych badań.
SD_3_W07Posiada poszerzoną wiedzę umożliwiającą zrozumienie zaawansowanych zależności w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny oraz uwzględnienie interakcji i synergii z innymi dziedzinami i dyscyplinami, jak również na prowadzenie interdyscyplinarnych prac badawczych.
SD_3_W01Posiada poszerzoną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną, związaną z reprezentowaną dziedziną i dyscypliną naukową oraz wiedzę szczegółową na bardziej zaawansowanym poziomie w zakresie prowadzonych badań naukowych.
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie doktorantów z teorią systemów niecałkowitego rzędu, ich właściwościami i możliwością zastosowań
Treści programoweT-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.
T-W-2Transformata Laplacea pochodnej i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.
T-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Doktorant ma wiedzę o charakterze ponadpodstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięSD_3-_SzDE04dAEE_U01Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinySD_3_U05Potrafi przygotować w oparciu o uzyskane wyniki opracowanie naukowe w postaci publikacji naukowej lub prezentacji w języku angielskim oraz potrafi funkcjonować w zespole naukowo-badawczym.
SD_3_U03Potrafi dokumentować wyniki prowadzonych prac badawczych w formie opracowań naukowych, które będą przekazywane różnym grupom odbiorców, w szczególności międzynarodowemu środowisku naukowemu.
SD_3_U06Potrafi pogłębiać kompetencje zawodowe i osobiste, szczególnie w zakresie pozyskiwania oraz analizowania najnowszych osiągnięć związanych z reprezentowaną dziedziną i dyscypliną naukową.
SD_3_U02Potrafi praktycznie wykorzystać i udoskonalić metody, techniki i narzędzia badawcze w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny oraz twórczo je stosować do uzyskiwania wyników badawczych i ich opracowania.
SD_3_U04Potrafi przekazać i prezentować uzyskane wyniki, w szczególności w międzynarodowym środowisku badawczym oraz inicjować debatę i prowadzić dyskusję związaną z prezentacją koncepcji i osiągnięć naukowych w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez doktoranta umiejętności znalezienia informacji naukowych na temat systemów niecałkowitego rzędu oraz krytycznej ich oceny w trakcie dyskusji naukowej
Treści programoweT-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Doktorant potrafi znaleźć najnowsze informacje naukowe w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań, korzystać w podstawowym zakresie z opisywanych tam metod i narzędzi oraz ocenić je w dyskusji
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięSD_3-_SzDE04dAEE_K01Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka, elektronika i i elektrotechnika
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinySD_3_K05Rozumie potrzebę przestrzegania norm etycznych i prawnych w pracy badawczej, ze szczególnym uwzględnieniem prowadzenia badań w sposób niezależny oraz respektowania zasady publicznej własności wyników działalności naukowej z uwzględnieniem praw własności intelektualnej.
SD_3_K04Rozumie obowiązek twórczego poszukiwania odpowiedzi na wyzwania cywilizacyjne, w szczególności na zobowiązania społeczne, badawcze i twórcze do opracowania naukowego dla nowych zjawisk i problemów w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny.
SD_3_K01Rozumie konieczność i jest gotów do krytycznej analizy uzyskanego dorobku naukowego w zakresie reprezentowanej dziedziny i dyscypliny
Cel przedmiotuC-3Wskazanie doktorantom potrzeby ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
Treści programoweT-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Doktorant jest zorientowany na potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji i analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka, elektronika i i elektrotechnika
3,5
4,0
4,5
5,0