Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechanika i budowa maszyn (S1)

Sylabus przedmiotu Podstawy mechatroniki:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechanika i budowa maszyn
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy mechatroniki
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny Mirosław Pajor <Miroslaw.Pajor@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Marcin Hoffmann <Marcin.Hoffmann@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 5 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL6 15 1,10,26zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA6 15 1,00,30zaliczenie
wykładyW6 30 1,90,44egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wymagana jest znajomość podstaw matematyki ze szczególnym uwzględnieniem rachunku macierzowego, równań różniczkowych zwyczajnych oraz rachunku operatorowego.
W-2Znajomość mechaniki ze szczególnym uwzględnieniem dynamiki.
W-3Elementarna wiedza z zakresu podstaw konstrukcji maszyn.
W-4Znajomość zagadnień z miernictwa i systemów pomiarowych.
W-5Elamantarna wiedza z zakresu podstaw elektroniki i elektrotechniki.
W-6Elementarna znojomość systemu Matlab-Simulink.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Nabycie wiedzy o komponentach składowych złożonych układów mechatronicznych, ich zasadach działania i zakresach zastosowań. W szczególności o układach: sensorycznych, wstępnej obróbki sygnałów, wykonawczych i sterowania.
C-2Zapoznanie się z medodami modelowania wielo-zjawiskowych układów mechatronicznych, wyznaczaniem ich podstawowych charakterystyk dynamicznych oraz systemami do komputerowego wspomagania badań symulacyjnych i szybkiego prototypowania algorytmów sterowania.
C-3Zdobycie praktycznych umiejętności w modelowaniu prostych systemów mechatronicznych i przeprowadzaniu badań symulacyjnych ich działania w środowisku Matlab-Simulink.
C-4Zdobycie praktycznych umiejętności w realizacji pomiarów doświadczalnych wybranych charakterystyk elementów układów mechatronicznych oraz budowy ich modeli symulacyjnych.
C-5Doskonalenmie umiejętności pracy w zespole.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.2
T-A-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.2
T-A-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.4
T-A-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink.2
T-A-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink.3
T-A-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.2
15
laboratoria
T-L-1Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy tłumika.3
T-L-2Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Binghama, zmodyfikowany model Binghama.2
T-L-3Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Bouc-Wen2
T-L-4Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - zastosowanie modelu tłumika w modelowaniu układu fizycznego.2
T-L-5Badanie siłownika piezoelketycznego - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy siłownika.2
T-L-6Badanie siłownika piezoelketycznego - budowa modelu symulacyjnego siłownika piezo: model Dahla.2
T-L-7Budowa modeli układów fizycznych z uwzglednieniem sterowania PID i regulatorów.2
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie: zakres tematyki obejmowany przez mechatronikę, podstawowe pojęcia, ogólny schemat blokowy układu mechatronicznego.2
T-W-2Układy sensoryczne wykorzystywane w urządzeniach mechatronicznych: układy pomiaru ruchu, siły, ciśnienia, natężenia przepływu i poziomu cieczy, temperatury innych wielkości fizycznych.4
T-W-3Układy kondycjonowania i wstępnej obróbki sygnałów: zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych, mostek Wheatstone’a, przetworniki A/C i C/A, układy zabezpieczające, multipleksery i akwizycja danych, problemy cyfrowej obróbka sygnałów.4
T-W-4Układy wykonawcze (aktuatory) w urządzeniach mechatronicznych: układy hydrauliczne i pneumatyczne (zawory, siłowniki, pompy), układy mechaniczne (maszyny proste, mechanizmy, przekładnie), układy elektryczne (silniki elektryczne), materiały inteligentne.6
T-W-5Podstawy modelowania systemów mechatronicznych: klasyfikacja modeli, modele systemów elektrycznych, hydraulicznych, mechanicznych, modelowanie dynamiki, funkcja przejścia układu, zapis modelu w przestrzeni stanu, przykład modelu układu mechanicznoelektrycznego.4
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID- ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.4
T-W-7Zastosowanie sterowników PLC w układach mechatronicznych: podstawowa struktura sterownika PLC, metody programowania sterowników, obszary zastosowań.2
T-W-8Elementy sztucznej inteligencji w układach sterowania urządzeń mechatronicznych: sieci neuronowe, algorytmy genetyczne, logika rozmyta.2
T-W-9Przykłady układów mechatronicznych: serwonapęd ze sterowaniem CNC jako układ mechatroniczny, monitorowanie ostrza z wykorzystaniem układów sztucznej inteligencji, manipulatory przemysłowe, czytnik dysków CD.2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Samodzielna praca nad projektem8
A-A-3Konsultacje3
A-A-4Przygotowanie sprawozdania z wyników projektu5
31
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Samodzielna praca nad opracowaniem wyników pomiarów i symulscji komputerowych8
A-L-3Konsultacje3
A-L-4Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych8
34
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Konsultacje5
A-W-3Samodzielna praca nad zrozumieniem treści wykładu.10
A-W-4Studiowanie literatury.5
A-W-5Przygotowanie się do zaliczenia.8
58

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia laboratoryjne
M-3Metoda projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena końcowa, wystawiana na podstawie sprawdzianu pisemnego stanu wiedzy przekazanej na wykładzie i zdobytej samodzielnie.
S-2Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych tematów zajęć laboratoryjnych stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie.
S-3Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych etapów realizacji projektu stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie projektu.

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
MBM_1A_C50-1_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien znać strukturę systemów mechatronicznych, ich podstawowe komponenty, zasady ich działania i obszary zastosowania. Student powinien kojarzyć w jakich sytuacjach może tę wiedzę wykorzystać. Powinien również posiąść podstawową wiedzę z technik modelowania systemów mechatronicznych oraz elementarną wiedzę z metod sterowania układów mechatronicznych.
MBM_1A_W03, MBM_1A_W09T1A_W02, T1A_W05C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9S-1

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
MBM_1A_C50-1_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinień umieć zbudować modele matematyczny prostego układu mechanicznego, zapisać ten model w formie niezbędnej do symulacji komputerowej w wybranym środowisku symulacyjnym. Powinien również potrafić analizować własności modelowanego obiektu dynamiczne. Ponadto powinien umieć zaprojektować prosty układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiający korygowanie własności dynamicznych oraz kontrolowanie ruchu modelowanego obiektu.
MBM_1A_U07, MBM_1A_U09T1A_U07, T1A_U09InzA_U02C-3T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-4, T-A-5, T-A-6M-3S-3
MBM_1A_C50-1_U02
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien zrealizować badania doświadczalne wybranych charakterystyk układów mechatronicznych. Powinien rówmnież na podstawie zrealizowanych pomiarów zbudować model symulacyjny układu i wykorzystać go w badaniach symulacyjnych.
MBM_1A_U08T1A_U08InzA_U01C-4T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7M-2S-2

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

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
MBM_1A_C50-1_K01
Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie.
MBM_1A_K03T1A_K03C-5T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-4, T-A-5, T-A-6M-3S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
MBM_1A_C50-1_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien znać strukturę systemów mechatronicznych, ich podstawowe komponenty, zasady ich działania i obszary zastosowania. Student powinien kojarzyć w jakich sytuacjach może tę wiedzę wykorzystać. Powinien również posiąść podstawową wiedzę z technik modelowania systemów mechatronicznych oraz elementarną wiedzę z metod sterowania układów mechatronicznych.
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, jednak popełnia liczne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Z trudem kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Ma duże problemy z samodzielną budową modeli symulacyjnych. Słabo orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
3,5Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, jednak popełnia pewne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Z trudem kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Ma pewne problemy z samodzielną budową modeli symulacyjnych. Słabo orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
4,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, popełnia nieliczne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjne popełniając nieliczne błędy. Zadowalająco orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
4,5Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, potrafi opisać ich działanie i obszary zastosowań. Kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjne popełniając nieliczne błędy. Zadowalająco orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
5,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, potrafi opisać ich działanie i obszary zastosowań. Biegle kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modeli symulacyjnych. Biegle orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
MBM_1A_C50-1_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinień umieć zbudować modele matematyczny prostego układu mechanicznego, zapisać ten model w formie niezbędnej do symulacji komputerowej w wybranym środowisku symulacyjnym. Powinien również potrafić analizować własności modelowanego obiektu dynamiczne. Ponadto powinien umieć zaprojektować prosty układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiający korygowanie własności dynamicznych oraz kontrolowanie ruchu modelowanego obiektu.
2,0Student ma istotne braki w przygotowaniu teoretycznym. Nie umie wykorzystać posiadanej wiedzy praktycznie. Nie potrafi poprawnie rozwiązywać problemów projektowych.
3,0Student rozwiązuje proste zadania z zakresu modelowania i symulacji układów mechatronivznych lecz wymaga stałego nadzoru i korygowania jego poczynań. Ma duże problemy z analizą własności modelowanych systemów i prototypowaniem prostych układów sterowania.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje poprawnie. W stopniu dobrym opanował pojęcia stosowane w mechatronice. Potrafi w zdowalającym stopniu wykorzystywać właściwe techniki komputerowe.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma wysokie umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje poprawnie, nie wymaga ingerencji. Wykazuje dodatkową aktywność oraz chętnie rozwiązuje trudniejsze problemy. Biegle wykorzystuje właściwe techniki komputerowe. Praktyczne ćwiczenia projektowe realizuje wzorowo, w sposób aktywny pracując w zespole. Wyraża się jasno używając poprawnych określeń.
MBM_1A_C50-1_U02
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien zrealizować badania doświadczalne wybranych charakterystyk układów mechatronicznych. Powinien rówmnież na podstawie zrealizowanych pomiarów zbudować model symulacyjny układu i wykorzystać go w badaniach symulacyjnych.
2,0Student ma istotne braki w przygotowaniu teoretycznym. Nie umie wykorzystać posiadanej wiedzy praktycznie. Nie potrafi poprawnie rozwiązywać problemów z zakresu pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych.
3,0Student rozwiązuje proste problemy z zakresu pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych lecz wymaga stałego nadzoru i korygowania jego poczynań. Ma duże problemy z analizą wyników pomiaru i właściwym doborem modelu symulacyjnego.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje poprawnie. W stopniu dobrym opanował pojęcia stosowane w mechatronice w obszarze pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych. Potrafi w zdowalającym stopniu wykorzystywać właściwe techniki pomiarowe i symulacyjne.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma wysokie umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje poprawnie, nie wymaga ingerencji. Wykazuje dodatkową aktywność oraz chętnie rozwiązuje trudniejsze problemy. Biegle wykorzystuje właściwe techniki pomiarowe oraz techniki symulacji komputerowej. Praktyczne ćwiczenia laboratoryjne realizuje wzorowo, w sposób aktywny pracując w zespole. Wyraża się jasno używając poprawnych określeń.

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
MBM_1A_C50-1_K01
Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie.
2,0Student biernie uczestniczy w zajęciach, nie angażuje się w pracy zespołu.
3,0Student biernie uczestniczy w zajęciach, realizuje proste prace zlecone mu przez innych członków zespołu, wymaga stałego nadzoru.
3,5Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami.
4,5Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Pomaga innym członkom zespołu w realizacji ich zadań. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami. Jest kreatywny chętny do współpracy i wykazuje cechy lidera zespołu.

Literatura podstawowa

  1. J.Giergiel, Podstawy robotyki i mechatroniki, KRiDM AGH, Kraków, 2004, 1
  2. J.Brzózka, Regulatory i układy automatyki, MIKON, Warszawa, 2004, 1
  3. B.Bolton, Mechatronics, Addision Wesley Longman Limited, New York, USA, 1999, 2
  4. R.H. Bishop, The Mechatronics Handbook, CRC Press, USA, 2008, 2

Literatura dodatkowa

  1. P.Horwitz, W.Hill, Sztuka elektroniki, WNT, Warszawa, 1995
  2. M.W. Spong, M. Vidyasagar, Dynamika i sterowanie robotów, WNT, Warszawa, 1993
  3. J.Kosmol, Serwonwpędy obrabiarek sterowanych numerycznie, WNT, Warszawa, 1995

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.2
T-A-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.2
T-A-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.4
T-A-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink.2
T-A-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink.3
T-A-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.2
15

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy tłumika.3
T-L-2Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Binghama, zmodyfikowany model Binghama.2
T-L-3Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Bouc-Wen2
T-L-4Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - zastosowanie modelu tłumika w modelowaniu układu fizycznego.2
T-L-5Badanie siłownika piezoelketycznego - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy siłownika.2
T-L-6Badanie siłownika piezoelketycznego - budowa modelu symulacyjnego siłownika piezo: model Dahla.2
T-L-7Budowa modeli układów fizycznych z uwzglednieniem sterowania PID i regulatorów.2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie: zakres tematyki obejmowany przez mechatronikę, podstawowe pojęcia, ogólny schemat blokowy układu mechatronicznego.2
T-W-2Układy sensoryczne wykorzystywane w urządzeniach mechatronicznych: układy pomiaru ruchu, siły, ciśnienia, natężenia przepływu i poziomu cieczy, temperatury innych wielkości fizycznych.4
T-W-3Układy kondycjonowania i wstępnej obróbki sygnałów: zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych, mostek Wheatstone’a, przetworniki A/C i C/A, układy zabezpieczające, multipleksery i akwizycja danych, problemy cyfrowej obróbka sygnałów.4
T-W-4Układy wykonawcze (aktuatory) w urządzeniach mechatronicznych: układy hydrauliczne i pneumatyczne (zawory, siłowniki, pompy), układy mechaniczne (maszyny proste, mechanizmy, przekładnie), układy elektryczne (silniki elektryczne), materiały inteligentne.6
T-W-5Podstawy modelowania systemów mechatronicznych: klasyfikacja modeli, modele systemów elektrycznych, hydraulicznych, mechanicznych, modelowanie dynamiki, funkcja przejścia układu, zapis modelu w przestrzeni stanu, przykład modelu układu mechanicznoelektrycznego.4
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID- ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.4
T-W-7Zastosowanie sterowników PLC w układach mechatronicznych: podstawowa struktura sterownika PLC, metody programowania sterowników, obszary zastosowań.2
T-W-8Elementy sztucznej inteligencji w układach sterowania urządzeń mechatronicznych: sieci neuronowe, algorytmy genetyczne, logika rozmyta.2
T-W-9Przykłady układów mechatronicznych: serwonapęd ze sterowaniem CNC jako układ mechatroniczny, monitorowanie ostrza z wykorzystaniem układów sztucznej inteligencji, manipulatory przemysłowe, czytnik dysków CD.2
30

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Samodzielna praca nad projektem8
A-A-3Konsultacje3
A-A-4Przygotowanie sprawozdania z wyników projektu5
31
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Samodzielna praca nad opracowaniem wyników pomiarów i symulscji komputerowych8
A-L-3Konsultacje3
A-L-4Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych8
34
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Konsultacje5
A-W-3Samodzielna praca nad zrozumieniem treści wykładu.10
A-W-4Studiowanie literatury.5
A-W-5Przygotowanie się do zaliczenia.8
58
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_1A_C50-1_W01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien znać strukturę systemów mechatronicznych, ich podstawowe komponenty, zasady ich działania i obszary zastosowania. Student powinien kojarzyć w jakich sytuacjach może tę wiedzę wykorzystać. Powinien również posiąść podstawową wiedzę z technik modelowania systemów mechatronicznych oraz elementarną wiedzę z metod sterowania układów mechatronicznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_1A_W03ma podstawową wiedzę z pokrewnych kierunków studiów takich jak: inżynieria materiałowa, automatyka i robotyka, elektrotechnika i elektronika, informatyka, zarządzanie i inżynieria produkcji
MBM_1A_W09ma podstawowa wiedzę i zna trendy rozwojowych w obszarach: konstrukcji maszyn, technologii, eksploatacji maszyn, energetyki oraz zarządzania
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
T1A_W05ma podstawową wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Nabycie wiedzy o komponentach składowych złożonych układów mechatronicznych, ich zasadach działania i zakresach zastosowań. W szczególności o układach: sensorycznych, wstępnej obróbki sygnałów, wykonawczych i sterowania.
C-2Zapoznanie się z medodami modelowania wielo-zjawiskowych układów mechatronicznych, wyznaczaniem ich podstawowych charakterystyk dynamicznych oraz systemami do komputerowego wspomagania badań symulacyjnych i szybkiego prototypowania algorytmów sterowania.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie: zakres tematyki obejmowany przez mechatronikę, podstawowe pojęcia, ogólny schemat blokowy układu mechatronicznego.
T-W-2Układy sensoryczne wykorzystywane w urządzeniach mechatronicznych: układy pomiaru ruchu, siły, ciśnienia, natężenia przepływu i poziomu cieczy, temperatury innych wielkości fizycznych.
T-W-3Układy kondycjonowania i wstępnej obróbki sygnałów: zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych, mostek Wheatstone’a, przetworniki A/C i C/A, układy zabezpieczające, multipleksery i akwizycja danych, problemy cyfrowej obróbka sygnałów.
T-W-4Układy wykonawcze (aktuatory) w urządzeniach mechatronicznych: układy hydrauliczne i pneumatyczne (zawory, siłowniki, pompy), układy mechaniczne (maszyny proste, mechanizmy, przekładnie), układy elektryczne (silniki elektryczne), materiały inteligentne.
T-W-5Podstawy modelowania systemów mechatronicznych: klasyfikacja modeli, modele systemów elektrycznych, hydraulicznych, mechanicznych, modelowanie dynamiki, funkcja przejścia układu, zapis modelu w przestrzeni stanu, przykład modelu układu mechanicznoelektrycznego.
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID- ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.
T-W-7Zastosowanie sterowników PLC w układach mechatronicznych: podstawowa struktura sterownika PLC, metody programowania sterowników, obszary zastosowań.
T-W-8Elementy sztucznej inteligencji w układach sterowania urządzeń mechatronicznych: sieci neuronowe, algorytmy genetyczne, logika rozmyta.
T-W-9Przykłady układów mechatronicznych: serwonapęd ze sterowaniem CNC jako układ mechatroniczny, monitorowanie ostrza z wykorzystaniem układów sztucznej inteligencji, manipulatory przemysłowe, czytnik dysków CD.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena końcowa, wystawiana na podstawie sprawdzianu pisemnego stanu wiedzy przekazanej na wykładzie i zdobytej samodzielnie.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, jednak popełnia liczne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Z trudem kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Ma duże problemy z samodzielną budową modeli symulacyjnych. Słabo orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
3,5Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, jednak popełnia pewne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Z trudem kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Ma pewne problemy z samodzielną budową modeli symulacyjnych. Słabo orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
4,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, popełnia nieliczne błędy w opisie ich działania i obszarów zastosowań. Kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjne popełniając nieliczne błędy. Zadowalająco orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
4,5Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, potrafi opisać ich działanie i obszary zastosowań. Kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modele symulacyjne popełniając nieliczne błędy. Zadowalająco orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
5,0Student zna strukturę systemu mechatronicznego, umie wymienić komponenty z jakich buduje się układy mechatroniczne, potrafi opisać ich działanie i obszary zastosowań. Biegle kojarzy jak może tę wiedzę wykorzystać. Potrafi samodzielnie budowć modeli symulacyjnych. Biegle orientuje się w elementarnych metodach sterowania układów mechatronicznych.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_1A_C50-1_U01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinień umieć zbudować modele matematyczny prostego układu mechanicznego, zapisać ten model w formie niezbędnej do symulacji komputerowej w wybranym środowisku symulacyjnym. Powinien również potrafić analizować własności modelowanego obiektu dynamiczne. Ponadto powinien umieć zaprojektować prosty układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym umożliwiający korygowanie własności dynamicznych oraz kontrolowanie ruchu modelowanego obiektu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_1A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
MBM_1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Cel przedmiotuC-3Zdobycie praktycznych umiejętności w modelowaniu prostych systemów mechatronicznych i przeprowadzaniu badań symulacyjnych ich działania w środowisku Matlab-Simulink.
Treści programoweT-A-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.
T-A-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.
T-A-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.
T-A-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink.
T-A-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink.
T-A-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.
Metody nauczaniaM-3Metoda projektów
Sposób ocenyS-3Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych etapów realizacji projektu stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie projektu.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student ma istotne braki w przygotowaniu teoretycznym. Nie umie wykorzystać posiadanej wiedzy praktycznie. Nie potrafi poprawnie rozwiązywać problemów projektowych.
3,0Student rozwiązuje proste zadania z zakresu modelowania i symulacji układów mechatronivznych lecz wymaga stałego nadzoru i korygowania jego poczynań. Ma duże problemy z analizą własności modelowanych systemów i prototypowaniem prostych układów sterowania.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje poprawnie. W stopniu dobrym opanował pojęcia stosowane w mechatronice. Potrafi w zdowalającym stopniu wykorzystywać właściwe techniki komputerowe.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma wysokie umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje poprawnie, nie wymaga ingerencji. Wykazuje dodatkową aktywność oraz chętnie rozwiązuje trudniejsze problemy. Biegle wykorzystuje właściwe techniki komputerowe. Praktyczne ćwiczenia projektowe realizuje wzorowo, w sposób aktywny pracując w zespole. Wyraża się jasno używając poprawnych określeń.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_1A_C50-1_U02W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien zrealizować badania doświadczalne wybranych charakterystyk układów mechatronicznych. Powinien rówmnież na podstawie zrealizowanych pomiarów zbudować model symulacyjny układu i wykorzystać go w badaniach symulacyjnych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
Cel przedmiotuC-4Zdobycie praktycznych umiejętności w realizacji pomiarów doświadczalnych wybranych charakterystyk elementów układów mechatronicznych oraz budowy ich modeli symulacyjnych.
Treści programoweT-L-1Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy tłumika.
T-L-2Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Binghama, zmodyfikowany model Binghama.
T-L-3Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Bouc-Wen
T-L-4Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - zastosowanie modelu tłumika w modelowaniu układu fizycznego.
T-L-5Badanie siłownika piezoelketycznego - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy siłownika.
T-L-6Badanie siłownika piezoelketycznego - budowa modelu symulacyjnego siłownika piezo: model Dahla.
T-L-7Budowa modeli układów fizycznych z uwzglednieniem sterowania PID i regulatorów.
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych tematów zajęć laboratoryjnych stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student ma istotne braki w przygotowaniu teoretycznym. Nie umie wykorzystać posiadanej wiedzy praktycznie. Nie potrafi poprawnie rozwiązywać problemów z zakresu pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych.
3,0Student rozwiązuje proste problemy z zakresu pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych lecz wymaga stałego nadzoru i korygowania jego poczynań. Ma duże problemy z analizą wyników pomiaru i właściwym doborem modelu symulacyjnego.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje poprawnie. W stopniu dobrym opanował pojęcia stosowane w mechatronice w obszarze pomiaru i symulacji własności układów mechatronicznych. Potrafi w zdowalającym stopniu wykorzystywać właściwe techniki pomiarowe i symulacyjne.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim, między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma wysokie umiejętności kojarzenia i praktycznego zastosowania nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje poprawnie, nie wymaga ingerencji. Wykazuje dodatkową aktywność oraz chętnie rozwiązuje trudniejsze problemy. Biegle wykorzystuje właściwe techniki pomiarowe oraz techniki symulacji komputerowej. Praktyczne ćwiczenia laboratoryjne realizuje wzorowo, w sposób aktywny pracując w zespole. Wyraża się jasno używając poprawnych określeń.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_1A_C50-1_K01Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_1A_K03potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_K03potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
Cel przedmiotuC-5Doskonalenmie umiejętności pracy w zespole.
Treści programoweT-A-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.
T-A-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.
T-A-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.
T-A-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink.
T-A-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink.
T-A-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.
Metody nauczaniaM-3Metoda projektów
Sposób ocenyS-3Ocena formująca: Ocena analityczna - na podstawie oceny kolejnych raportów z poszczególnych etapów realizacji projektu stanowiących logiczną kontynuację, których zakończeniem jest kompletne opracowanie projektu.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student biernie uczestniczy w zajęciach, nie angażuje się w pracy zespołu.
3,0Student biernie uczestniczy w zajęciach, realizuje proste prace zlecone mu przez innych członków zespołu, wymaga stałego nadzoru.
3,5Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami.
4,5Student posiadł kompetencje w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student czynnie uczestniczy w zajęciach, samodzielnie realizuje powierzoną mu część zadania zespołu. Pomaga innym członkom zespołu w realizacji ich zadań. Aktywnie uczestniczy w dyskusjach nad rozwiązywanymi przez zespół problemami. Jest kreatywny chętny do współpracy i wykazuje cechy lidera zespołu.