ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2013/2014 / Wydział Elektryczny / Automatyka i robotyka (S2) / Sterowanie w układach robotycznych / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S2)
specjalność: Sterowanie w układach robotycznych

Sylabus przedmiotu Sterowanie odporne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Automatyka i robotyka
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	magister inżynier
Obszary studiów	nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Sterowanie odporne
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Katedra Sterowania i Pomiarów
Nauczyciel odpowiedzialny	Zbigniew Emirsajłow <Zbigniew.Emirsajlow@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane)	3,0	ECTS (formy)	3,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	polski
Blok obieralny	—	Grupa obieralna	—

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	1	30	2,0	0,50	egzamin
laboratoria	L	1	15	1,0	0,50	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Znajomość matematyki i teorii sterowania na poziomie studiów I stopnia kierunku automatyka i robotyka

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z pojęciem odpornej stabilności i jakości układu sterowania
C-2	Nauczenie studentów podstaw syntezy odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Badanie stabilności jednowymiarowego układu sterowania z zaburzeniem modułu i fazy układu otwartego	2
T-L-2	Modelowanie zaburzeń addytywnych i multiplikatywnych w układzie sterowania	2
T-L-3	Wyznaczanie normy H-inf układu opisanego modelem w przestrzeni stanu	2
T-L-4	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora z pełną informacją metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania	3
T-L-5	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora uogólnionego metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania	3
T-L-6	Redukcja rzędu regulatora H-inf i analiza porównawcza układów sterowania	2
T-L-7	Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych	1
		15
wykłady
T-W-1	Przestrzenie sygnałów i układów (opis sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości - przestrzenie i normy, opis układów w dziedzinie czasu i częstotliwości, przestrzeń H-inf i wzmocnienie energetyczne układu, przestrzeń H-2, układ dualny.	4
T-W-2	Podstawy syntezy układu sterowania w dziedzinie częstotliwości (ogólny model układu wielowymiarowego układu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, stabilność i jakość, wartości osobliwe, pojęcie sterowania odpornego, modelowanie niepewności, zaburzenie nieustrukturyzowane i ustrukturyzowane, odporna stabilność, odporna jakość)	6
T-W-3	Liniowe przekształcenia ułamkowe (pojęcie liniowego przekształcenia ułamkowego, regulator w przypadku ogólnym (dostępne wyjście), regulator w przypadku z pełną informacją - dostępny stan i zakłócenia, minimalizacja normy H-inf przekształcenia ułamkowego)	5
T-W-4	Synteza regulatora - przypadek z pełną informacją (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku z pełną informacją, problem dualny - synteza obserwatora)	5
T-W-5	Synteza regulatora - przypadek ogólny (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku ogólnego)	5
T-W-6	Redukcja rzędu regulatora (redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu, zrównoważona realizacja w przestrzeni stanu, zrównoważona redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu)	5
		30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-L-2	Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych	10
A-L-3	Przygotowanie do zaliczenia	5
		30
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-W-2	Studiowanie literatury	15
A-W-3	Przygotowanie sdo egzaminu	15
		60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Wykład informacyjny
M-2	Ćwiczenia z użyciem komputera
M-3	Ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena formująca: Krótki sprawdzian pisemny przed przystąpieniem do ćwiczeń laboratoryjnych
S-2	Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie końcowe z ćwiczeń laboratoryjnych
S-3	Ocena podsumowująca: Pisemny egzamin z wykładów

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_2A_C02_W01 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu teorii odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf	AR_2A_W03	T2A_W03	—	C-1, C-2	T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6	M-1	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_2A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać metody przestrzeni H-inf do formułowania, analizy i rozwiązywania prostych zadań syntezy układów sterowania charakteryzujacych się odporną stabilnością i jakością	AR_2A_U03	T2A_U09, T2A_U10, T2A_U11	—	C-1, C-2	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7	M-2, M-3	S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_2A_C02_W01 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu teorii odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf	2,0
	3,0	Student posiada podstawową wiedzę z zakresu teorii odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_2A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać metody przestrzeni H-inf do formułowania, analizy i rozwiązywania prostych zadań syntezy układów sterowania charakteryzujacych się odporną stabilnością i jakością	2,0
	3,0	Student opanował umiejętności korzystania z metod przestrzeni H-inf do formułowania, analizy i rozwiązywania prostych zadań syntezy układów sterowania charakteryzujących się odporną stabilnością i jakością.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

K. Zhu, J.C. Doyle, K. Glover, Robust and Optimal Control, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996
M. Green, D. Limebeer, Linear Robust Control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1995

Literatura dodatkowa

J.B. Burl, Linear Optimal Control, H-2 and H-inf Methods, Addison-Wesley, Menlo Park, 1999

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Badanie stabilności jednowymiarowego układu sterowania z zaburzeniem modułu i fazy układu otwartego	2
T-L-2	Modelowanie zaburzeń addytywnych i multiplikatywnych w układzie sterowania	2
T-L-3	Wyznaczanie normy H-inf układu opisanego modelem w przestrzeni stanu	2
T-L-4	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora z pełną informacją metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania	3
T-L-5	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora uogólnionego metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania	3
T-L-6	Redukcja rzędu regulatora H-inf i analiza porównawcza układów sterowania	2
T-L-7	Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych	1
		15

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Przestrzenie sygnałów i układów (opis sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości - przestrzenie i normy, opis układów w dziedzinie czasu i częstotliwości, przestrzeń H-inf i wzmocnienie energetyczne układu, przestrzeń H-2, układ dualny.	4
T-W-2	Podstawy syntezy układu sterowania w dziedzinie częstotliwości (ogólny model układu wielowymiarowego układu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, stabilność i jakość, wartości osobliwe, pojęcie sterowania odpornego, modelowanie niepewności, zaburzenie nieustrukturyzowane i ustrukturyzowane, odporna stabilność, odporna jakość)	6
T-W-3	Liniowe przekształcenia ułamkowe (pojęcie liniowego przekształcenia ułamkowego, regulator w przypadku ogólnym (dostępne wyjście), regulator w przypadku z pełną informacją - dostępny stan i zakłócenia, minimalizacja normy H-inf przekształcenia ułamkowego)	5
T-W-4	Synteza regulatora - przypadek z pełną informacją (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku z pełną informacją, problem dualny - synteza obserwatora)	5
T-W-5	Synteza regulatora - przypadek ogólny (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku ogólnego)	5
T-W-6	Redukcja rzędu regulatora (redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu, zrównoważona realizacja w przestrzeni stanu, zrównoważona redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu)	5
		30

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-L-2	Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych	10
A-L-3	Przygotowanie do zaliczenia	5
		30

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	30
A-W-2	Studiowanie literatury	15
A-W-3	Przygotowanie sdo egzaminu	15
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_2A_C02_W01	Student posiada podstawową wiedzę z zakresu teorii odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_2A_W03	Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z teorii sterowania i systemów.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T2A_W03	ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z pojęciem odpornej stabilności i jakości układu sterowania
Cel przedmiotu	C-2	Nauczenie studentów podstaw syntezy odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf
Treści programowe	T-W-1	Przestrzenie sygnałów i układów (opis sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości - przestrzenie i normy, opis układów w dziedzinie czasu i częstotliwości, przestrzeń H-inf i wzmocnienie energetyczne układu, przestrzeń H-2, układ dualny.
	T-W-2	Podstawy syntezy układu sterowania w dziedzinie częstotliwości (ogólny model układu wielowymiarowego układu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, stabilność i jakość, wartości osobliwe, pojęcie sterowania odpornego, modelowanie niepewności, zaburzenie nieustrukturyzowane i ustrukturyzowane, odporna stabilność, odporna jakość)
	T-W-3	Liniowe przekształcenia ułamkowe (pojęcie liniowego przekształcenia ułamkowego, regulator w przypadku ogólnym (dostępne wyjście), regulator w przypadku z pełną informacją - dostępny stan i zakłócenia, minimalizacja normy H-inf przekształcenia ułamkowego)
	T-W-4	Synteza regulatora - przypadek z pełną informacją (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku z pełną informacją, problem dualny - synteza obserwatora)
	T-W-5	Synteza regulatora - przypadek ogólny (warunki konieczne i wystarczające, algorytm syntezy H-inf regulatora w przestrzeni stanu dla przypadku ogólnego)
	T-W-6	Redukcja rzędu regulatora (redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu, zrównoważona realizacja w przestrzeni stanu, zrównoważona redukcja rzędu modelu w przestrzeni stanu)
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny
Sposób oceny	S-3	Ocena podsumowująca: Pisemny egzamin z wykładów
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student posiada podstawową wiedzę z zakresu teorii odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_2A_C02_U01	Student potrafi wykorzystać metody przestrzeni H-inf do formułowania, analizy i rozwiązywania prostych zadań syntezy układów sterowania charakteryzujacych się odporną stabilnością i jakością
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_2A_U03	Potrafi dokonać analizy i syntezy algorytmów sterowania złożonymi procesami technologicznymi wykorzystując w tym celu odpowiednie metody i narzędzia informatyczne.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T2A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
	T2A_U10	potrafi - 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_U11	potrafi formułować i testować hipotezy związane z problemami inżynierskimi i prostymi problemami badawczymi
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z pojęciem odpornej stabilności i jakości układu sterowania
Cel przedmiotu	C-2	Nauczenie studentów podstaw syntezy odpornych układów sterowania opartej na aparacie przestrzeni H-inf
Treści programowe	T-L-1	Badanie stabilności jednowymiarowego układu sterowania z zaburzeniem modułu i fazy układu otwartego
	T-L-2	Modelowanie zaburzeń addytywnych i multiplikatywnych w układzie sterowania
	T-L-3	Wyznaczanie normy H-inf układu opisanego modelem w przestrzeni stanu
	T-L-4	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora z pełną informacją metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania
	T-L-5	Rozwiązanie zadanie syntezy regulatora uogólnionego metodą przestrzeni H-inf i zbadanie odporności układu sterowania
	T-L-6	Redukcja rzędu regulatora H-inf i analiza porównawcza układów sterowania
	T-L-7	Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Metody nauczania	M-2	Ćwiczenia z użyciem komputera
Metody nauczania	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Krótki sprawdzian pisemny przed przystąpieniem do ćwiczeń laboratoryjnych
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie końcowe z ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student opanował umiejętności korzystania z metod przestrzeni H-inf do formułowania, analizy i rozwiązywania prostych zadań syntezy układów sterowania charakteryzujących się odporną stabilnością i jakością.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0