Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Podstawy automatyki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1103-AR000-ISP-PAUTO Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Podstawy automatyki
Jednostka: Instytut Technik Wytwarzania
Grupy: Przedmioty podstawowe dla sem.3, Automatyka i Robotyka, st. stacjonarne I stopnia
Punkty ECTS i inne: 0 LUB 5.00 LUB 3.00 (zmienne w czasie)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Kod wydziałowy:

PAUTO

Liczba godzin zajęć praktycznych:

30

Liczba godzin zajęć teoretycznych:

30

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przekazanie studentom wiedzy z zakresu podstaw automatyki obejmującej metody opisu, modelowania i analizy układów liniowych ciągłych w dziedzinie czasu i częstotliwości, podstaw budowy układów regulacji i sterowania ze sprzężeniami zwrotnymi oraz badań stabilności układów i jakości układów regulacji automatycznej.

Pełny opis:

Wykład:

Pojęcia podstawowe automatyki: sygnał, informacja, element, układ automatyki, sterowanie w układzie otwartym, sterowanie w układzie zamkniętym, regulacja automatyczna. Sprzężenie zwrotne. Struktura podstawowego zamkniętego układu sterowania i układu regulacji automatycznej.

Definicja układu liniowego. Linearyzacja układów. Założenie stacjonarności układów. Opis matematyczny układów liniowych.

Charakterystyki statyczne. Sposoby opisu dynamiki układów. Typowe wymuszenia (sygnały wejściowe) i odpowiedzi układu na te wymuszenia.

Modelowanie układów automatyki, równania różniczkowe, przejście z opisu różniczkowego na operatorowy (wykorzystanie przekształcenia Laplace’a). Pojęcie i zastosowania transmitancji operatorowej oraz transmitancji widmowej.

Elementy podstawowe automatyki – podział ze względu na własności dynamiczne. Przykłady elementów, wyznaczanie ich charakterystyk statycznych. Charakterystyki częstotliwościowe: definicja, sposoby prezentacji graficznej w różnych układach współrzędnych, charakterystyki logarytmiczne.

Układanie i przekształcanie schematów blokowych. Pojęcie obiektu regulacji. Klasyfikacja obiektów i metody identyfikacji obiektów – analityczne i doświadczalne. Wyznaczanie przybliżonych modeli matematycznych obiektów na podstawie doświadczalnie wyznaczonych odpowiedzi skokowych.

Podstawowe wiadomości o regulatorach: funkcje, transmitancje, charakterystyki regulatorów, zastosowanie regulator w układach automatycznej regulacji i sterowania maszyn. Odpowiedzi skokowe i charakterystyki częstotliwościowe regulatorów w tym regulatorów PID.

Wymagania stawiane układom automatyki: stabilność, dokładność statyczna, jakość dynamiczna. Definicja stabilności, ogólny warunek stabilności układów liniowych. Kryteria Hurwitza i Nyquista, charakterystyki Bodego. Pojęcia zapasu modułu i zapasu fazy. Wpływ nastaw regulatorów, w tym regulatora PID na stabilność układu i jakość regulacji. Odchyłka statyczna jako miara dokładności statycznej. Wpływ nastaw regulatora na dokładność statyczną. Wskaźniki jakości dynamicznej: czas regulacji, odchyłka maksymalna, przeregulowanie, pasmo przenoszenia.

Dobór nastaw regulatorów: regulatory dwu i trójstanowe, regulatory ciągłe, I i II metoda Zieglera – Nicholsa, metody oparte na wynikach doświadczalnej identyfikacji obiektu, metody częstotliwościowe doboru nastaw.

Metody i sposoby badania układów regulacji, korekcja układów automatyki. Kryteria oceny jakości układów regulacji.

Laboratorium:

Laboratorium obejmuje ćwiczenia wykonywane w zespołach. Ćwiczenia tematycznie pokrywają zakres merytoryczny przedmiotu i mają na celu praktyczne przećwiczenie zagadnień omawianych na wykładzie. Wykonywane są następujące ćwiczenia:

1. Projektowanie sekwencyjnych układów automatyki

2. Wyznaczanie charakterystyk amplitudowo-fazowych podstawowych członów automatyki

3. Płaszczyzna fazowa – badanie układów z wykorzystaniem płaszczyzny fazowej

4. Identyfikacja dynamicznych obiektów układu regulacji – Identyfikacja układów dynamicznych. Wyznaczanie charakterystyki statycznej. Określanie transmitancji nieznanych układów.

5. Badanie własności podstawowych elementów automatyki

6. Metody doboru nastaw regulatora PID – Metoda Zieglera-Nicholsa oraz Åströma-Hägglunda

7. Charakterystyki typowych obiektów regulacji i regulatorów liniowych

8. Korygowanie właściwości dynamicznych układów automatycznej regulacji – Korektory statyczne, całkujące i PWM

9. Badanie własności układów automatyki – badanie biegunów, charakterystyka Bodego, Nyquista, badanie wymuszeniem skokiem jednostkowym i sygnałem impulsowym

10. Cyfrowy regulator PID – Struktura szeregowa i równoległa regulatora PID. Wind-up całkowania i metody przeciwdziałania

11. Projektowanie układów regulacji z wykorzystaniem programowania w systemie Matlab

12. Regulacja dwupołożeniowa – regulacja dwustanowa z korekcją przez sprzężenie zwrotne

Ćwiczenie pierwsze jest ćwiczeniem wprowadzającym, na którym są prezentowane zasady realizacji laboratorium oraz wykorzystywane urządzenia i systemy.

Ćwiczenie ostatnie jest ćwiczeniem poprawkowym na którym studenci mogą poprawić niezaliczone ćwiczenia. Na zakończenie cyklu ćwiczeń odbywa się spotkanie podsumowujące pozyskaną wiedzę.

Literatura:

„Podstawy automatyki”, Marek Żelazny, WPW. Pozycja jest również dostępna w formacie pdf w sieci.

„Automatyka procesów ciągłych”, D. Holejko, W. Kościelny , OWPW. Pozycja jest również dostępna w formacie pdf w sieci.

„Automatyka. Podstawy teorii”, A. Dębowski, WNT.

"Programowanie systemów sterowania, narzędzia i metody"; Dariusz Bismor; Wydawnictwo Naukowe PWN 2020

"Automatyzacja procesów produkcyjnych"; T. Mikulczyński, Z. Samsonowicz, R. Więcławek; Wydawnictwo Naukowe PWN, WNT, 2019

Efekty uczenia się:

1. PAUTO_1

Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną z zakresu sterowania i automatyki oraz automatyzacji procesów technologicznych, rodzajów i struktur układów sterowania, elementów układów regulacji, modeli układów dynamicznych i sposobów ich analizy, transmitancji operatorowych i widmowych, badania stabilności oraz projektowania liniowych układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. Zna regulatory stosowane w automatyce, podstawowe struktury układów sterowania, opisu i analizy liniowych układów dynamicznych, posiada umiejętności doboru nastaw regulatorów do obiektów o znanej charakterystyce. Ma podstawową wiedzę z zakresu przetworników AC/CA, pomiaru sygnałów, automatyzacji procesów wytwarzania, potrafi zrealizować prosty układ automatyki.

Symbol efektów uczenia się dla programu studiów: AK1A_W09, AK1A_W04, AK1A_W05.

2. PAUTO_2

Student ma szczegółową wiedzę w zakresie sterowania procesów i zdarzeń dyskretnych, sterowania sekwencyjnego, układów logicznych. Potrafi pracować indywidualnie i w zespole; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania, lub projektu; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów projektu, potrafi porozumiewać się przy użyciu różnych technik. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych właściwie dobranych źródeł. Symbol efektów uczenia się dla programu studiów: AK1A_W13, AK1A_U01, AK1A_U02

3. PAUTO_3

Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do analizy i rozwiązywania podstawowych zagadnień fizycznych i technicznych w zakresie automatyki. Potrafi dobrać elementy układów sterowania w oparciu o ich charakterystyki techniczne, wykonać układ automatyki przemysłowej o niskim stopniu skomplikowania. Potrafi ocenić układ automatyki przemysłowej uwzględnieniem aspektów technicznych i ekonomicznych.

Symbol efektów uczenia się dla programu studiów: AK1A_U11, AK1A_U15, AK1A_U17, AK1A_U20

Sposób weryfikacji: Egzamin, ćwiczenia laboratoryjne

Metody i kryteria oceniania:

Student, żeby uzyskać ocenę pozytywną z zajęć musi uzyskać oceny pozytywne z części wykładowej i laboratoryjnej.

Szczegóły zaliczania poszczególnych części przedmiotu:

1) Część wykładowa: student musi uzyskać ocenę pozytywną z egzaminu końcowego.

2) Część laboratoryjna: student musi uzyskać pozytywne oceny ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Sposób bieżącej kontroli: sprawdzenie wiadomości przed rozpoczęciem wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych, dopuszczenie do wykonywania ćwiczenia po stwierdzeniu przygotowania teoretycznego. Wymagane jest odrobienie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Studenci wykonują ćwiczenia w grupach, wymagane jest wykonanie sprawozdania po odrobieniu ćwiczenia (jedno na grupę). Stopień końcowy jest średnią z przeprowadzonych wejściówek oraz wykonanych sprawozdań. Przewidziany jest jeden termin rezerwowy dla osób odrabiających ćwiczenia laboratoryjne.

Ocena końcowa z przedmiotu wyliczana na podstawie średniej ważonej z ocen cząstkowych w następujący sposób: Ocena _końcowa = 0,7*Ocena_z_egaminu + O,3*Ocena_z_Labortorium.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. zimowy" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-10-01 - 2023-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Przemysław Oborski, Jerzy Rapcewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Przemysław Oborski, Jerzy Rapcewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Przemysław Oborski, Jerzy Rapcewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Krzysztof Bieliszczuk, Przemysław Oborski, Jerzy Rapcewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Krzysztof Bieliszczuk, Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski, Jerzy Rapcewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski
Prowadzący grup: Tomasz Kapeluszny, Wojciech Kramarek, Przemysław Oborski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Ocena łączna
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.