Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)

Sylabus przedmiotu Podstawy automatyki:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechatronika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Podstawy automatyki
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny Andrzej Bodnar <Andrzej.Bodnar@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Arkadiusz Parus <Arkadiusz.Parus@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 5,0 ECTS (formy) 5,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny — Grupa obieralna —

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL3 15 1,30,26zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA3 15 1,30,30zaliczenie
wykładyW3 30 2,40,44egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu fizyki, elektrotechniki i mechaniki. Powinien posiadać umiejętność posługiwania się liczbami zespolonymi, rachunkiem całkowym i macierzowym, znać sposoby rozwiązywania liniowych równań różniczkowych 1. rzędu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
C-2Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.2
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.2
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.5
T-A-4Badanie warunków stabilności.3
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.3
15
laboratoria
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.4
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.2
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.2
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.2
T-L-5Sprzężenie zwrotne2
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID3
15
wykłady
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.5
T-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.6
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.3
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.6
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.6
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.4
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestniczenie w ćwiczeniach.15
A-A-2Samodzielne rozwiązywanie zadań.14
A-A-3Studiowanie podręczników.9
A-A-4Konsultacje,1
39
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.15
A-L-2Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.13
A-L-3Opracowywanie sprawozdań.6
A-L-4Zaliczenia i konsultacje.4
38
wykłady
A-W-1Uczestniczenie w wykładach.30
A-W-2Studiowanie literatury.12
A-W-3Samodzielne rozwiązywanie zadań.12
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.18
A-W-5Konsultacje.1
73

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_1A_B10_W01
Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.		ME_1A_W02, ME_1A_W07, ME_1A_W03T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07InzA_W02, InzA_W05C-1T-W-2, T-W-6, T-W-4, T-W-5, T-W-3, T-W-1, T-A-1, T-L-4, T-A-2, T-L-2, T-L-5, T-A-3, T-L-6, T-A-5, T-L-3, T-L-1, T-A-4M-1, M-2, M-3S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_1A_B10_U01
Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.		ME_1A_U13, ME_1A_U04, ME_1A_U09T1A_U05, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U15InzA_U02, InzA_U06, InzA_U07C-2T-A-1, T-A-2, T-A-5, T-A-3, T-A-4M-1, M-2, M-3S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_B10_W01
Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.		2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_B10_U01
Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.		2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
3,0Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.

Literatura podstawowa

  1. Chłędowski M., Wykłady z automatyki dla mechaników, Ofic. Wydaw. PRz, Rzeszów, 2003
  2. Mikulski J., Podstawy automatyki – liniowe układy regulacji, Wydaw. PŚl, Gliwice, 2001
  3. Mazurek J., Vogt H., Żydanowicz W., Podstawy automatyki, Ofic. Wydaw. PW, Warszawa, 2002

Literatura dodatkowa

  1. Stefański T., Teoria sterowania. Cz. I: Modelowanie matematyczne, analiza i synteza układów liniowych, Pol. Świętokrzyska, Kielce, 1997

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.2
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.2
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.5
T-A-4Badanie warunków stabilności.3
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.3
15

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.4
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.2
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.2
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.2
T-L-5Sprzężenie zwrotne2
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID3
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.5
T-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.6
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.3
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.6
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.6
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.4
30

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestniczenie w ćwiczeniach.15
A-A-2Samodzielne rozwiązywanie zadań.14
A-A-3Studiowanie podręczników.9
A-A-4Konsultacje,1
39
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.15
A-L-2Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.13
A-L-3Opracowywanie sprawozdań.6
A-L-4Zaliczenia i konsultacje.4
38
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestniczenie w wykładach.30
A-W-2Studiowanie literatury.12
A-W-3Samodzielne rozwiązywanie zadań.12
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.18
A-W-5Konsultacje.1
73
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_B10_W01Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_W02Ma wiedzę w zakresie fizyki, elektroniki, automatyki i informatyki niezbędną do opisu i rozumienia zasad działania, budowy, technologii wytwarzania i programowania maszyn.
ME_1A_W07Dysponuje wiedzą umożliwiającą dobór metod, technik, materiałów i narzędzi niezbędnych do rozwiązywania prostych problemów i zadań inżynierskich w zakresie projektowania układów mechatronicznych, technik programowania, doboru sterowania, układów pomiarowych i szybkiego prototypowania oraz technologii wytwarzania urządzeń mechatronicznych.
ME_1A_W03Ma teoretycznie podbudowaną wiedzę ogólną w zakresie mechaniki, wytrzymałości konstrukcji mechanicznych, elektroniki, elektrotechniki, informatyki, sztucznej inteligencji, układów sterowania i napędów oraz metrologii i systemów pomiarowych umożliwiających opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
T1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
InzA_W05zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
Treści programoweT-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.
T-L-5Sprzężenie zwrotne
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.
T-A-4Badanie warunków stabilności.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_B10_U01Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_U13Potrafi sformułować proste zadania inżynierskie oraz poprawnie ocenić przydatność różnych metod i narzędzi do ich rozwiązania.
ME_1A_U04Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy oraz poszukiwania rozwiązań problemów inżynierskich pojawiających się w pracy zawodowej.
ME_1A_U09Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi, symulacyjnymi i za pomocą eksperymentu.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U05ma umiejętność samokształcenia się
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U14potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
InzA_U06potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Cel przedmiotuC-2Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.
Treści programoweT-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.
T-A-4Badanie warunków stabilności.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
3,0Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.