Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (N2)

Sylabus przedmiotu Hybrydowe układy sterowania:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Hybrydowe układy sterowania
Specjalność Systemy sterowania procesami przemysłowymi
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW3 15 1,00,62zaliczenie
laboratoriaL3 10 1,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wcześniej należy uzyskać efekty wiedzy i umiejętności związane z przedmiotami: Metody matematyczne teorii sterowania i systemów, Nowoczesna teoria sterowania i systemów, Programowalne układy sterowania.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi systemów hybrydowych.
C-2Poznanie zależności analitycznych opisujących systemy hybrydowe.
C-3Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia i zastosowania wybranych modeli hybrydowych.
C-4Ukształtowanie umiejętności posługiwania się najpopularniejszymi narzędziami programistycznymi do symulacji i badań systemów hybrydowych.
C-5Poznanie sposobu wykorzystania hybrydowych modeli dynamicznych iw nieliniowej regulacji predykcyjnej.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink przykładowych systemów hybrydowych1
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku Stateflow przykładowych systemów hybrydowych2
T-L-3Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.2
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów2
T-L-5Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych2
T-L-6Zaliczenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych1
10
wykłady
T-W-1Pojęcie systemów hybrydowych. Formalna definicja systemu hybrydowego. Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników, serwer, system nadzoru). Modele formalne systemów hybrydowych.5
T-W-2Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA, LC, ELC, MMPS. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Modelica, Shift, HSolver, Hysdel). Identyfikacja modeli PWA.4
T-W-3Przełączane systemy sterowania jako rodzaj systemów hybrydowych. Stabilność systemów przełączanych.3
T-W-4Hybrydowa regulacja predykcyjna obiektów nieliniowych. Przykłady zastosowań hybrydowych regulatorów predykcyjnych.3
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1udział w zajęciach laboratoryjnych10
A-L-2przygotowanie się do ćwiczeń10
A-L-3przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń10
30
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2uzupełnianie wiedzy z literatury9
A-W-3przygotowanie się do egzaminu6
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
M-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
M-3Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
M-4Metody programowane z użyciem komputera.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych ze złożonych sprawozdań oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
S-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się.
S-3Ocena formująca: ocena wystawiana w trakcie cyklu zajęć laboratoryjnych na podstawie sprawozdań

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_2A_C15_W01
Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
AR_2A_W03, AR_2A_W04T2A_W03, T2A_W04C-1, C-2, C-5T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4M-1, M-2S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_2A_C15_U01
Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
AR_2A_U03, AR_2A_U04T2A_U09, T2A_U10, T2A_U11, T2A_U16C-3, C-4T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5M-2, M-3, M-4S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_2A_C15_W01
Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
2,0
3,0Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_2A_C15_U01
Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
2,0
3,0Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 1996, 2nd edition
  2. Hespanha J., Morse A. S., Switching Between Stabilizing Controllers, Automatica, 2002, 38(11)
  3. Goebel R., Hespanha J., Teel A., Cai C., Sanfelice R., Hybrid Systems: Generalized Solutions and Robust Stability, In Proc. of the 6th IFAC Symp. on Nonlinear Contr. Systems, 2004
  4. Antsaklis P. J., Special issue on hybrid systems: Theory and applications, Proc. of the IEEE, 2000, vol. 88, no. 7
  5. Morari M., Thiele L. (eds.), Hybrid Systems: Computation and Control, 8th International Workshop, HSCC 2005, Zurich, Switzerland, Springer, 2005, March 9–11

Literatura dodatkowa

  1. Grossman R. L., Nerode A., Ravn A. P., Rischel H. ( eds.), Hybrid systems, Springer, 1993
  2. R. Alur and G. J. Pappas (eds.), Hybrid Systems: Computation and Control, 7th International Workshop, HSCC 2004, Philadelphia, PA, USA, Springer, 2004, March 25–27
  3. Carloni L. P., Passerone R., Pinto A., Sangiovanni-Vincentelli A. L., Languages and Tools for Hybrid Systems Design, NOW, the essence of knowledge, Foundations and Trends in Electronic Design Automation, 2006

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink przykładowych systemów hybrydowych1
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku Stateflow przykładowych systemów hybrydowych2
T-L-3Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.2
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów2
T-L-5Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych2
T-L-6Zaliczenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych1
10

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Pojęcie systemów hybrydowych. Formalna definicja systemu hybrydowego. Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników, serwer, system nadzoru). Modele formalne systemów hybrydowych.5
T-W-2Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA, LC, ELC, MMPS. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Modelica, Shift, HSolver, Hysdel). Identyfikacja modeli PWA.4
T-W-3Przełączane systemy sterowania jako rodzaj systemów hybrydowych. Stabilność systemów przełączanych.3
T-W-4Hybrydowa regulacja predykcyjna obiektów nieliniowych. Przykłady zastosowań hybrydowych regulatorów predykcyjnych.3
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1udział w zajęciach laboratoryjnych10
A-L-2przygotowanie się do ćwiczeń10
A-L-3przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń10
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2uzupełnianie wiedzy z literatury9
A-W-3przygotowanie się do egzaminu6
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_2A_C15_W01Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_2A_W03Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z teorii sterowania i systemów.
AR_2A_W04Ma poszerzoną i podbudowaną teoretycznie wiedzę o sterowaniu procesami w ujęciu dyskretnym oraz hybrydowym.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W04ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi systemów hybrydowych.
C-2Poznanie zależności analitycznych opisujących systemy hybrydowe.
C-5Poznanie sposobu wykorzystania hybrydowych modeli dynamicznych iw nieliniowej regulacji predykcyjnej.
Treści programoweT-W-1Pojęcie systemów hybrydowych. Formalna definicja systemu hybrydowego. Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników, serwer, system nadzoru). Modele formalne systemów hybrydowych.
T-W-2Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA, LC, ELC, MMPS. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Modelica, Shift, HSolver, Hysdel). Identyfikacja modeli PWA.
T-W-3Przełączane systemy sterowania jako rodzaj systemów hybrydowych. Stabilność systemów przełączanych.
T-W-4Hybrydowa regulacja predykcyjna obiektów nieliniowych. Przykłady zastosowań hybrydowych regulatorów predykcyjnych.
Metody nauczaniaM-1Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
M-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_2A_C15_U01Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_2A_U03Potrafi dokonać analizy i syntezy algorytmów sterowania złożonymi procesami technologicznymi wykorzystując w tym celu odpowiednie metody i narzędzia informatyczne.
AR_2A_U04Potrafi zaprojektować hybrydowy układ sterowania złożonym procesem technologicznym.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
T2A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - integrować wiedzę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów oraz zastosować podejście systemowe, uwzględniające także aspekty pozatechniczne
T2A_U11potrafi formułować i testować hipotezy związane z problemami inżynierskimi i prostymi problemami badawczymi
T2A_U16potrafi zaproponować ulepszenia (usprawnienia) istniejących rozwiązań technicznych
Cel przedmiotuC-3Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia i zastosowania wybranych modeli hybrydowych.
C-4Ukształtowanie umiejętności posługiwania się najpopularniejszymi narzędziami programistycznymi do symulacji i badań systemów hybrydowych.
Treści programoweT-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink przykładowych systemów hybrydowych
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku Stateflow przykładowych systemów hybrydowych
T-L-3Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów
T-L-5Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych
Metody nauczaniaM-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
M-3Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
M-4Metody programowane z użyciem komputera.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych ze złożonych sprawozdań oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
S-3Ocena formująca: ocena wystawiana w trakcie cyklu zajęć laboratoryjnych na podstawie sprawozdań
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0