Warsaw University of Technology - Central Authentication System
You are not logged in | log in
course directory - help

Fundamentals of Control Systems

General data

Course ID: 103A-ARxxx-ISP-PODA Erasmus code / ISCED: (unknown) / (unknown)
Course title: Fundamentals of Control Systems Name in Polish: Podstawy automatyki
Department: The Faculty of Electronics and Information Technology
Course groups: ( Fundamentals )-Automatic Control and Robotics-M.Sc.-EITI
( Fundamentals of Automatic Control and Robotics )-Automatic Control and Robotics-B.Sc.-EITI
( Fundamentals of Systems )-Computer Science-B.Sc.-EITI
( Technical Courses )---EITI
( Variants )-Computer Science-B.Sc.-EITI
ECTS credit allocation (and other scores): 4.00
Language: Polish
(in Polish) Jednostka decyzyjna:

(in Polish) 103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

(in Polish) Kod wydziałowy:

(in Polish) PODA

(in Polish) Numer wersji:

(in Polish) 1

Short description:

The objective of the course is to discuss rudimentary concepts and methods used in automatic process control, i.e.: mathematical description of dynamical systems for control purposes, feedback and its role, typical structures of control systems, basic design of control systems used for trajectory tracking (servo action) and for compensation of the influence of disturbances (industrial control systems), discrete-time versions of controllers. Hardware platforms used in modern process control systems are also discussed: programmable logic controllers (PLC), microcontrollers and industrial controllers that work in distributed control systems as well as Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) industrial systems.

Full description: (in Polish)


Treść wykładu

  1. Wprowadzenie. Systemy automatyki jako elementy systemów informacyjnych, realizacje informatyczne. Obszary współczesnej automatyki: sterowanie i regulacja, wspomaganie decyzji. Krótki rys historyczny.
  2. Sterowanie a regulacja ze sprzężeniem zwrotnym. Programowalny sterownik logiczny (PLC): zasada działania, języki programowania. Klasyfikacja układów regulacji: zadanie nadążania (przestawiania) oraz zadanie tłumienia wpływu zakłóceń. Podstawowa struktura pętli regulacji. Regulacja dwupołożeniowa i trójpołożeniowa oraz regulacja ciągła.
  3. Modelowanie obiektów dynamicznych. Przykłady modeli liniowych i nieliniowych. Równania stanu. Charakterystyki statyczne. Linearyzacja modeli statycznych i dynamicznych.
  4. Analiza liniowych modeli dynamicznych w dziedzinie czasu. Odpowiedzi impulsowa i skokowa, postać rozwiązania liniowych równań stanu.
  5. Analiza liniowych modeli dynamicznych w dziedzinie zmiennej zespolonej. Transformata Laplace’a i transmitancja, odpowiedź wymuszona, położenie biegunów transmitancji a cechy przebiegów. Stabilność obiektu dynamicznego, stabilność według Lapunowa, kryterium algebraiczne stabilności Hurwitza.
  6. Regulacja automatyczna ze sprzężeniem zwrotnym. Cechy dobrze zaprojektowanego układu regulacji. Wymagania projektowe, kryteria oceny działania układu.
  7. Regulatory PID: metody doboru nastaw regulatora, modyfikacje podstawowej struktury PID, regulacja kaskadowa, kompensacja wpływu zakłóceń.
  8. Cyfrowa realizacja algorytmów regulacji (dyskretyzacja algorytmów). Dobór okresu próbkowania, wpływ rodzaju dyskretyzacji na pracę układu regulacji. Dyskretne algorytmy regulacji PID.
  9. Uchyby ustalone w układzie regulacji ze sprzężeniem zwrotnym. Uchyby ustalone w układzie z obiektem i regulatorem statycznym oraz astatycznym (z całkowaniem) przy zmianach wartości zadanej i zakłócenia. Klasy układów regulacji. Przykłady doboru nastaw regulatora zapewniających stabilność i pożądane cechy uchybu statycznego.
  10. Analiza i korekcja układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. Charakterystyki częstotliwościowe amplitudowo-fazowe i asymptotyczne Bodego oraz charakterystyki częstotliwościowe Nyquista, podstawowe człony dynamiczne. Kryterium stabilności Nyquista, zapasy modułu i fazy, wpływ opóźnienia. Pożądany kształt charakterystyki częstotliwościowej układu regulacji. Podstawy projektowania serwomechanizmu (zadanie nadążania).
  11. Platformy sprzętowe współczesnych systemów automatyki: programowalne sterowniki logiczne (PLC), mikrokontrolery oraz sterowniki przemysłowe, pracujące w rozproszonych systemach sterowania. Przemysłowe systemy monitorowania i gromadzenia danych (ang. Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA).


Zakres laboratorium

  1. Sterowanie binarne. Studenci poznają typową instalację oraz implementują algorytm starowania w postaci programu wykonywanego przez komputer PC.
  2. Sterownik PLC. Studenci przygotowują program sterujący dla instalacji poznanej w ćwiczeniu 1, w graficznym języku drabinkowym typowego sterownika binarnego.
  3. Stacja Operatora Procesu. Celem ćwiczenia jest zapoznanie z hierarchicznym systemem automatyki, którego centralnym elementem jest stacja operatora procesu (komputer z przemysłowym oprogramowaniem SCADA). Studenci muszą zapanować nad dużą liczbą danych procesowych, zaprogramować ekrany informacyjne stacji dla zadanego procesu i nadzorować proces z pozycji operatora systemu.
  4. Regulacja PID. Studenci poznają regulator przemysłowy PID jako urządzenie, zapoznają się z możliwościami jego konfiguracji i strojenia oraz dobierają nastawy regulatora dla rzeczywistego obiektu wodnego.
  5. Serwomechanizm. Studenci implementują algorytm regulacji PID dla obiektu pozycjonowanego w pętli zamkniętej. Przy okazji badają problem stabilności i uchybu regulacji.
Bibliography: (in Polish)

  1. R.C. Dorf, R.H. Bishop: Modern control systems. Addison-Wesley, Reading, 1995.
  2. G.F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeini: Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2005.
  3. U. Kręglewska i in.: Podstawy sterowania - ćwiczenia laboratoryjne. Skrypt, Oficyna Wydawnicza PW, 2002.
  4. K. Malinowski, P. Tatjewski: Podstawy Automatyki. Warszawa, 2016 (skrypt dostępny na stronie przedmiotu).
  5. K. Ogata: Modern Control Engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2010.
  6. K. Szacka: Teoria układów dynamicznych. Skrypt, Oficyna Wydawnicza PW, 1995.

Classes in period "Winter Semester 2021/2022" (in progress)

Time span: 2021-10-01 - 2022-02-22
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk, Piotr Marusak
Group instructors: Piotr Marusak
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2020/2021" (past)

Time span: 2020-10-01 - 2021-02-19
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 80 places more information
lectures, 30 hours, 80 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk, Piotr Marusak
Group instructors: Patryk Chaber, Jerzy Gustowski, Maciej Ławryńczuk, Robert Nebeluk, Andrzej Wojtulewicz, Krzysztof Zarzycki
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2019/2020" (past)

Time span: 2020-02-22 - 2020-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 120 places more information
lectures, 30 hours, 120 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk, Piotr Marusak
Group instructors: Piotr Marusak
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2019/2020" (past)

Time span: 2019-10-01 - 2020-02-21
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk
Group instructors: Patryk Chaber, Michał Falkowski, Jerzy Gustowski, Maciej Ławryńczuk, Robert Nebeluk, Sebastian Plamowski, Jakub Sawulski, Andrzej Wojtulewicz
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2018/2019" (past)

Time span: 2019-02-18 - 2019-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk, Piotr Marusak
Group instructors: Piotr Marusak
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2018/2019" (past)

Time span: 2018-10-01 - 2019-02-17
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk
Group instructors: Paweł Domański, Jerzy Gustowski, Maciej Ławryńczuk, Sebastian Plamowski, Jakub Sawulski, Andrzej Wojtulewicz
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2017/2018" (past)

Time span: 2018-02-19 - 2018-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk, Piotr Marusak
Group instructors: Piotr Marusak
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2017/2018" (past)

Time span: 2017-10-01 - 2018-02-18
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Maciej Ławryńczuk
Group instructors: Maciej Ławryńczuk
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2016/2017" (past)

Time span: 2017-02-20 - 2017-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 120 places more information
lectures, 30 hours, 120 places more information
Coordinators: Piotr Marusak
Group instructors: Piotr Marusak
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2016/2017" (past)

Time span: 2016-10-01 - 2017-02-19
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2015/2016" (past)

Time span: 2016-02-23 - 2016-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 120 places more information
lectures, 30 hours, 120 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2015/2016" (past)

Time span: 2015-10-01 - 2016-02-22
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2014/2015" (past)

Time span: 2015-02-23 - 2015-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 150 places more information
lectures, 30 hours, 150 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2014/2015" (past)

Time span: 2014-09-29 - 2015-02-22
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2013/2014" (past)

Time span: 2014-02-24 - 2014-09-28
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2013/2014" (past)

Time span: 2013-10-01 - 2014-02-23
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Summer Semester 2012/2013" (past)

Time span: 2013-02-20 - 2013-09-30
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Piotr Tatjewski
Group instructors: Piotr Tatjewski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Classes in period "Winter Semester 2012/2013" (past)

Time span: 2012-10-01 - 2013-02-19
Choosen plan division:


magnify
see course schedule
Type of class: laboratory, 15 hours, 60 places more information
lectures, 30 hours, 60 places more information
Coordinators: Krzysztof Malinowski
Group instructors: Krzysztof Malinowski
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Exam
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Course descriptions are protected by copyright.
Copyright by Warsaw University of Technology.