Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (N1)
Sylabus przedmiotu Sterowanie obiektów i procesów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Sterowanie obiektów i procesów | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej | ||
| 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) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 11 | Grupa obieralna | 2 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | matematyka, mechanika płynów,elektrotechnika w zakresie programu szkolnego, aparatura chemiczna |
| W-2 | informatyka komputerowa |
| W-3 | Podstawowe informacje z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z transformacją operatorową modeli matematycznych |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętoności z zakresu syntezy i analizy schematów regulacji automatycznej |
| C-3 | Zapoznanie studentów z problemami doboru i strojenia regulatorów w powiązaniu z analizą stabilności układów ze sprężeniem zwrotnym |
| C-4 | Rozszerzenie umiejętności obliczeń cyfrowych w zakresie zagadnień regulacji automatycznej procesów jednostkowych inżynierii chemicznej |
| C-5 | Zapoznanie studentów z programami komputerowymi pomocnymi przy analizowaniu zagadnien oraz rozwiązywaniu problemów tematycznie związanych z automatyką. |
| C-6 | Zapoznanie studentów z opisem liniowych sysetmów dynamicznych, podstawowymi członami dynamicznymi, kryteriami stabilności i regulacją automatyczną. |
| C-7 | Zapoznanie studentów z transformacją operatorową modeli matematycznych. |
| C-8 | Ukształtowanie umiejętności studentów w zakresu syntezy i analizy schematów regulacji automatycznej. |
| C-9 | Zapoznanie studentów z problemami doboru i strojenia regulatorów w powiązaniu z analizą stabilności układów ze sprzężeniem zwrotnym. |
| C-10 | Rozszerzenie umiejętności obliczeń cyfrowych w zakresie zagadnień regulacji automatycznej procesów jednostkowych inżynierii chemicznej. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wstępne informacje dotyczące programu Matlab i Simulink. (Zasady pracy w Matlabie i Simulinku. Tworzenie modelu graficznego w Simulinku.) Działania na macierzach. | 3 |
| T-L-2 | Charakterystyki częstotliwościowe. Przebiegi czasowe w układach dynamicznych. Projektowanie układów. Człony dynamiczne. | 2 |
| T-L-3 | Badanie stabilności układów ciągłych. Regulacja automatyczna. | 2 |
| T-L-4 | Wykonanie sprawozdań i ich zaliczenie | 2 |
| 9 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Formułowanie modeli matematycznych obiektów i elementarnych systemów w dziedzinie oryginałów oraz zapis w dzedzinie obrazów. | 2 |
| T-W-2 | Schematy blokowe. Zastępcza funkcja przejscia. Wzór Masona. | 2 |
| T-W-3 | Elementy układów regulacji automatycznej. Warianty układów regulacji automatycznej. | 1 |
| T-W-4 | Sprzężenie zwrotne. Rodzaje sprzężeń. Przykłady układów regulacji automatycznej obiektów iinżynierii chemicznej. | 3 |
| T-W-5 | Prawa regulacji. Regulatory. Charakterystyki. Dobór regulatorów. Nastawy parametrów. | 2 |
| T-W-6 | Struktury i główne elementy regulatorów elektrycznych, pneumatycznych i hydraulicznych. Cechy systemów regulatorów. Porównanie cech. | 1 |
| T-W-7 | Grafy. Grafy schematów blokowych. Macierze grafów. | 1 |
| T-W-8 | Człony operacyjny. Modelowanie analogowe. Schematy analogowe. | 1 |
| T-W-9 | Stabilność. Algebraiczne algorytmy oceny stabilności. Częstotliwościowe kryteria stabilności. | 1 |
| T-W-10 | Układy regulacji wieloparametrowej. | 1 |
| T-W-11 | Symbole PA literowo-cyfrowe. Schematy węzłów technologicznych z symbolami PA. | 1 |
| T-W-12 | Podstawy projektowania układów regulacji automatycznej. Ocena efektywności regulacji automatycznej. | 1 |
| T-W-13 | Człowiek jako oparator w układach regulacji automatycznej systemów technologicznych. Modele operatora. Sterowanie komputerowe. | 1 |
| 18 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych | 9 |
| A-L-2 | Wykonanie sprawozdań | 8 |
| A-L-3 | Przygotowanie się do zajęć | 8 |
| A-L-4 | Studiowanie wskazanej literatury | 5 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 18 |
| A-W-2 | Przygotowanie do sprawdzianu z wykładów. | 15 |
| A-W-3 | Studiowanie literatury przedmiotu. | 12 |
| A-W-4 | Przygotowanie do sprawdzianu. | 15 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | wykład informacyjny |
| M-2 | ćwiczenia laboratoryjne: metody praktyczne (pokaz, ćwiczenia laboratoryjne); metoda projektów (symulacja); metody programowane (z użyciem komputera) |
| M-3 | ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów w formie pisemnego sprawdzianu na zakończenie semestu o treści teoretycznej i obliczeniowej |
| S-2 | Ocena podsumowująca: 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. Ocena końcowa zostanie wystawiona na podstawie uzyskanych oceń cząstkowych. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów w formie pisemnego sprawdzianu na zakończenie semestru semestu o treści teoretycznej i obliczeniowej. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za przedmiot jest oceną średnią ważoną z ocen za wszystkie formy zajęć. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_W01 Student zdobywa ogólna wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | ICHP_1A_W04, ICHP_1A_W15 | — | — | C-1, C-4, C-3, C-2 | T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-1, T-W-6, T-W-3, T-W-7, T-W-5, T-W-2, T-W-4 | M-2, M-1 | S-1 |
| ICHP_1A_C25b_W02 Student zdobywa ogólną wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | ICHP_1A_W04 | — | — | C-8, C-7, C-9, C-10 | T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-1, T-W-6, T-W-3, T-W-7, T-W-5, T-L-2, T-L-1, T-L-3 | M-1, M-3 | S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_U01 Student w ramach zajęć praktycznych (ćwiczenia laboratoryjne) nabędzie umiejetności: - posługiwania się programami komputerowymi przydatnymi w analize zagadnień związanych z automatyką; - formułować opisy liniowych systemów dynamicznych; - stosować podstawowe człony dynamiczne; - projkektować układy regulacji automatycznej; - weryfikować układy przy pomocy kretriów stabilności; - analizować przebiegi czasowe w układach dynamicznych; - wykonywać modele symulacyjne w odpowiednich programach komputerowych prostych zadań inżynieryjnych o charakterze praktycznym. | ICHP_1A_U01, ICHP_1A_U07, ICHP_1A_U16 | — | — | C-5, C-6 | T-L-2, T-L-1, T-L-3 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_K01 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej (m in. wpływu na środowisko). | ICHP_1A_K02 | — | — | C-5, C-6 | T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-1, T-W-6, T-W-3, T-W-7, T-W-5, T-W-2, T-W-4, T-L-2, T-L-1, T-L-3, T-L-4 | M-2, M-1 | S-3, S-4, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_W01 Student zdobywa ogólna wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | 2,0 | Student nie zdobył wiedzy w zakresie teorii regulacji automatycznej i nie zna zasad formułowania układów regulacj. |
| 3,0 | Student zdobył ogólną wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | |
| 3,5 | Student zdobył wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania elementyarnych układów regulacj automatycznej obiektów inżynierii chemicznej opisanych ogólnymi postaciami modeli matematycznych. | |
| 4,0 | Student zdobył wiedzę w zakresie różnych form zapisu układów regulacj oraz ich wzajemną transformację dla procesów inżynierii chemicznej z zadaną uproszczoną dynamiką. | |
| 4,5 | Student zdobył wiedzę w zakresie tworzenia układów regulacj systemów technologicznych chemicznych z elementarnych układów regulacji procesów inżynierii chemicznej. | |
| 5,0 | Student zdobył wszechstronną wiedzę w zakresie syntezy i analizy elementarnych i złożonych wieloparametrowych układów stabilizacji i regulacji automatycznej dla modeli matematycznych liniowych i linearyzowanych | |
| ICHP_1A_C25b_W02 Student zdobywa ogólną wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | 2,0 | Student nie zdobył wiedzy w zakresie teorii regulacji automatycznej i nie zna zasad formułowania układów regulacj . |
| 3,0 | Student zdobył ogólną wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania układów regulacj obiektów i procesów inżynierii chemicznej. | |
| 3,5 | Student zdobył wiedzę w zakresie teorii regulacji automatycznej oraz ogólnych zasad formułowania elementyarnych układów regulacji automatycznej obiektów inżynierii chemicznej opisanych ogólnymi postaciami modeli matematycznych. | |
| 4,0 | Student zdobył wiedzę w zakresie różnych form zapisu układów regulacji oraz ich wzajemną transformację dla procesów inżynierii chemicznej z zadaną uproszczoną dynamiką. | |
| 4,5 | Student zdobył wiedzę w zakresie tworzenia układów regulacji systemów technologicznych chemicznych z elementarnych układów regulacji procesów inżynierii chemicznej. | |
| 5,0 | Student zdobył wszechstronną wiedzę w zakresie syntezy i analizy elementarnych i złożonych wieloparametrowych układów stabilizacji i regulacji automatycznej dla modeli matematycznych liniowych i linearyzowanych |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_U01 Student w ramach zajęć praktycznych (ćwiczenia laboratoryjne) nabędzie umiejetności: - posługiwania się programami komputerowymi przydatnymi w analize zagadnień związanych z automatyką; - formułować opisy liniowych systemów dynamicznych; - stosować podstawowe człony dynamiczne; - projkektować układy regulacji automatycznej; - weryfikować układy przy pomocy kretriów stabilności; - analizować przebiegi czasowe w układach dynamicznych; - wykonywać modele symulacyjne w odpowiednich programach komputerowych prostych zadań inżynieryjnych o charakterze praktycznym. | 2,0 | Student nie posiada podstawowych wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej. |
| 3,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej. | |
| 3,5 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej oraz potrafi w ograniczonym zakresie je interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | |
| 4,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej oraz potrafi je poprawnie interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | |
| 4,5 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej, potrafi je poprawnie interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz w ograniczonym zakresie zaproponować opis matematyczny dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej z zastosowaniem odpowiednich programów komputerowych. | |
| 5,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych, potrafi je poprawnie 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 uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C25b_K01 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej (m in. wpływu na środowisko). | 2,0 | Student nie jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej. |
| 3,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej. | |
| 3,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej; nie jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | |
| 4,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | |
| 4,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej; 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. | |
| 5,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza i umiejętności pozwolą zrozumieć pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynieryjnej; 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. |
Literatura podstawowa
- W. Findeisen, Technika regulacji automatycznej, PWN, WArszawa, 1969
- W.A.Biesiekierski, Zbiór zadań z teorii sterowania automatycznego, WNT, Warszawa, 1973
- A.Urbaniak, Podstawy automatyki, PP, Poznań, 2007
- W.Greblicki, Podstawy automatyki, PW, Wrocław, 2006
- J. Mikulski, Podstawa automatyki - liniowe układy regulacji, WPŚ, Gliwice, 2001
Literatura dodatkowa
- J.T.Tou, Modern Control Theory, McGRAW-Hill Book Comp. INc., New York, San Francisko, 1964
- Z.Trybalski, Automatyzacja procesów chemicznych, PŚ, Gliwice, 1978
- Brzózka J., Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, MIKOM, Warszawa, 1997
- Markowski A., Kostro J., Lewandowski A., Automatyka w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa, 1979
- Mrozek B., Mrozek Z., Matlab i Simulink. Poradnik użytkownika, Helion, Gliwice, 2010
- Osowski S., Cichocki A., Siwek K., Matlab w zastosowaniu do obliczeń obwodowych i przetwarzania sygnału, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006
- Hahn B., Valentine D., Essential Matlab for Engineers and Scientists, Elsevier, Oxford, 2007
- Chaturvedi D., Modeling andSimulation of Systems Using Matlab, CRC Press, Boca Raton, 2010