Podstawy automatyki i sterowania

Przedmiot ma na celu przedstawić podstawy automatyki w zakresie metod opisu i analizy układów liniowych o działaniu ciągłym oraz podstaw sterowania. Szczególnie istotna będzie umiejętność określania własności obiektów regulacji lub sterowania oraz znajomość charakterystyk typowych elementów automatyki, jak przetworniki pomiarowe, regulatory, sterowniki,

zespoły napędowe. Efektem finalnym powinna być umiejętność zaprojektowania prostego układu regulacji

Zagadnienia omawiane w ramach przedmiotu:

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. Przejście z opisu różniczkowego na operatorowy (wykorzystanie przekształcenia Laplace’a). Pojecie transmitancji operatorowej.

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. Pojecie 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: funkcja PID, regulatory mikroprocesorowe, ich biblioteki algorytmów. Przykładowe odpowiedzi skokowe regulatorów PID. Wymagania stawiane układom automatyki: stabilność, dokładność statyczna, jakość dynamiczna. Definicja stabilności, ogólny warunek stabilności układów liniowych. Kryteria Hurwitza i Nyquista. Pojęcia zapasu modułu i zapasu fazy. Wpływ nastaw regulatora PID na stabilność układu.

Odchyłka statyczna jako miara dokładności statycznej. Wpływ nastaw regulatora na dokładność statyczna. Wskaźniki jakości dynamicznej: czas regulacji, odchyłka maksymalna, przeregulowanie, pasmo przenoszenia. Dobór nastaw regulatora: metoda Zieglera – Nicholsa, metody oparte na wynikach doświadczalnej identyfikacji obiektu.

Podstawy algebry Boole’a. Przedstawianie liczb oraz informacji przez ciąg znaków binarnych. Sygnał asynchroniczny oraz synchroniczny. Podstawowe funkcje logiczne: negacji, alternatywy oraz koniunkcji. Układy zestykowe realizujące podstawowe funkcje logiczne. Prawa de Morgana. Bramki logiczne NAND oraz NOR. Układy funkcjonalnie pełne. Przykład prostego układu logicznego. Projektowanie kombinacyjnego układu logicznego metoda

intuicyjna. Minimalizacja funkcji logicznych metoda Karnaugha.

Układ sekwencyjny (z pamięcią). Elementarne układy pamięci, przykład przekaźnikowego elementu pamięci. Przerzutniki RS oraz JK. Przebiegi czasowe sygnałów w przerzutnikach asynchronicznych oraz synchronicznych.

Przerzutnik typu D. Funkcjonalne bloki logiczne: rejestr, multiplekser, demultiplekser, licznik. Schematy budowy oraz przykłady działania w/w elementów.

Programowane sterowniki logiczne, PLC. Przykład budowy procesora logicznego. Zasady działania i typowe struktury sterowników. Metody programowania i podstawowe jezyki PLC. Zakres zastosowań i dodatkowe funkcje.

Szafarczyk M., Śniegulska-Grądzka D., Wypysiński R.: Podstawy układów sterowań cyfrowych i komputerów, PWN Warszawa 2007

Kramarek W., Szulewski P.: Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2014

Gessing R.: Podstawy automatyki. Wydawnictwo Politechniki Slaskiej, Gliwice 2001

Mazurek J., Vogt h., Zydanowicz W.: Podstawy automatyki. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2002

Krakowiak S.: Wprowadzenie do techniki automatyzacji, PWN, 1989r.

Kosmol J.: Automatyzacja obrabiarek i obróbki skrawaniem. WNT W-wa, 1995

- ma podstawową wiedzę obejmującą zagadnienia powiązane z inżynierią produkcji w zakresie podstaw automatyki

- ma podstawową wiedzę obejmującą zagadnienia powiązane z inżynierią produkcji w zakresie podstaw automatyki

- ma elementarną wiedzę z zakresu sterowania i automatyki

- ma podstawową wiedzę z zakresu elektrotechniki i elektroniki, w tym wiedzę umożliwiającą analizę, dobór i projektowanie napędów elektrycznych oraz układów sterowania maszyn

- ma podstawową wiedzę z zagadnień mechatroniki, budowy systemu mechatronicznego i jego działania

Egzamin po zakończeniu wykładu

Zaliczenie laboratorium po wykonaniu wszystkich ćwiczeń, na podstawie sprawozdań i oceny przebiegu ćwiczeń.

Wymagana forma uczestnictwa w zajęciach: obowiązkowa obecność w czasie ćwiczeń laboratoryjnych, zalecana obecność na wykładach.

Sposób bieżącej kontroli: rozmowa sprawdzająca 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.

Sprawdzenie wiedzy i umiejętności: egzamin pisemny po zakończeniu semestru

Zasady ustalania oceny łącznej z przedmiotu: 0.7x wynik egzaminu pisemnego+ 0.3x stopień z laboratorium

Zajęcia, zarówno wykład jak i laboratorium, zostały w tym roku przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem techniki emisji głosu i dykcji.

Zajęcia, zarówno wykład jak i laboratorium, zostały w tym roku przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem techniki emisji głosu i dykcji.

Zajęcia, zarówno wykład jak i laboratorium, zostały w tym roku przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem techniki emisji głosu i dykcji.