Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Elementy nieliniowego modelowania i sterowania:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Elementy nieliniowego modelowania i sterowania | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Sterowania i Pomiarów | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Tomasz Barciński <Tomasz.Barcinski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Tomasz Barciński <Tomasz.Barcinski@zut.edu.pl>, Jakub Lisowski <Jakub.Lisowski@zut.edu.pl>, Adam Łukomski <Adam.Lukomski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | 9 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawy analizy matematycznej i algebry liniowej. |
| W-2 | Zagadnienia z fizyki z zakresu mechaniki bryły sztywnej. |
| W-3 | Podstawy teorii sterowania - przestrzeń stanu. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Student zna metody modelowania złożonych układów fizycznych. |
| C-2 | Student zna podstawowe metody syntezy nieliniowych układów sterowania. |
| C-3 | Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania nieliniowym układem dynamicznym. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wyprowadzenie modelu matematycznego wahadła odwróconego na wózku, implemtacja modelu w środowisku Matlab/Simulink. Analiza stabilności punktów równowagi. Synteza stabilizującego sprzężenia zwrotnego od stanu i testy symulacyjne. | 2 |
| T-L-2 | Identyfikacja parametrów modelu wahadła na wózku w układzie laboratoryjnym. Walidacja modelu. Aplikacja stabilizujacego liniowego sprzężenia zwrotnego od stanu. Badania stabilizacji układu w punkcie oraz śledzenia trajektorii położenia wózka. | 4 |
| T-L-3 | Model matematyczny i symukacja ruchu satelity z kołami reakcyjnymi. | 2 |
| T-L-4 | Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi. | 2 |
| T-L-5 | Synteza układu ślizgowego układu sterowania. | 2 |
| T-L-6 | Synteza układu sterowania nieholonomicznym układem mechanicznym. | 2 |
| T-L-7 | Kolokwium | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do wykładów - historia i stan obecny metod modelowania i sterowania nieliniowych układów dynamicznych. | 2 |
| T-W-2 | Metody opisu nieliniowych układów dynamicznych - przestrzeń stanu oraz modele liniowe modele transmitancyjne z elementami nieliniowymi. | 4 |
| T-W-3 | Definicja układu dynamicznego na rozmaitości różniczkowalnej. Grupa i algebra Lie. | 2 |
| T-W-4 | Odwzorowanie wykładnicze algebry se(3) i logarytm grupy SE(3). | 2 |
| T-W-5 | Medota linearyzacji globalnej ze sprzężęniem zwrotnym od stanu, w sensie wejście-wyjście oraz wejście-stan. | 4 |
| T-W-6 | Pojęcia stabilności układu dynamicznego. Stabilność w punkcie, stabilność wejściowo-wyjściowa, stabilność asymptotyczna i wykładnicza. | 4 |
| T-W-7 | Elementy teorii chaosu w układach chaotycznych. Bifurkacje. | 4 |
| T-W-8 | Sterowanie układami nieholonomicznymi. Metoda funkcji okresowych. | 4 |
| T-W-9 | Sterowanie ślizgowe. | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | przygotowanie do zajęć | 15 |
| A-L-3 | wykonanie sprawozdań | 30 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | studia pogłębiające wiedzę zdobytą na wykładach oraz przygotowanie do egzaminu | 30 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena sprawozdań |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena za aktywność |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_O11-21_W01 Student zna wybrane metody modelowania nieliniowych układów dynamicznych. | AR_1A_W06, AR_1A_W10 | T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07 | — | C-1, C-2 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8 | M-3 | S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_O11-21_U01 Student potrafi stworzyć model matematyczny układu dynamicznego oraz dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania. | AR_1A_U19 | T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U10 | — | C-3 | T-L-1, T-L-3, T-L-4, T-L-7 | M-3 | S-1, S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_O11-21_W01 Student zna wybrane metody modelowania nieliniowych układów dynamicznych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student zna wybrane metody modelowania nieliniowych układów dynamicznych. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_O11-21_U01 Student potrafi stworzyć model matematyczny układu dynamicznego oraz dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi stworzyć model matematyczny układu dynamicznego oraz dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Murray R. M., Li Z., Sastry S., A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation, CRC Press, 1994
- Slotine J-J. E., Lie W., Applied Nonlinear Control, Prencince Hall, Englewood Cliffs, 1991
- Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996, 2