Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Modelowanie i identyfikacja procesów:
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 | Modelowanie i identyfikacja procesów | ||
Specjalność | przedmiot wspólny | ||
Jednostka prowadząca | Katedra Sterowania i Pomiarów | ||
Nauczyciel odpowiedzialny | Adam Żuchowski <Adam.Zuchowski@zut.edu.pl> | ||
Inni nauczyciele | Tomasz Barciński <Tomasz.Barcinski@zut.edu.pl>, Leon Tarasiejski <Leon.Tarasiejski@zut.edu.pl>, Adam Żuchowski <Adam.Zuchowski@zut.edu.pl> | ||
ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
KOD | Wymaganie wstępne |
---|---|
W-1 | Wcześniej należy uzyskać wiedzę i umiejętności związane z przedmiotami: Metody matematyczne automatyki i robotyki, Teoria sterowania, Podstawy automatyki i robotyki, Metody optymalizacji. |
Cele przedmiotu
KOD | Cel modułu/przedmiotu |
---|---|
C-1 | Poznanie sposobów tworzenia matematycznych modeli procesów dynamicznych na podstawie praw fizyko-chemicznych rządzących procesem. |
C-2 | Poznanie metod modelowania złożonych procesów dynamicznych z użyciem nowoczesnej techniki cyfrowej. |
C-3 | Poznanie sposobów upraszczania złożonych modeli matematycznych obiektu: linearyzacja równań stanu w dziedzinie czasowej i wyznaczanie modeli transmitancyjnych, upraszczanie i redukcja rzędu modeli transmitancyjnych. |
C-4 | Poznanie inżynierskich metod identyfikacji parametrów typowych modeli liniowych na podstawie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych obiektu pomierzonych w eksperymencie czynnym. |
C-5 | Poznanie algorytmów identyfikacji parametrów dyskretnych modeli obiektu z użyciem metod optymalizacji statycznej. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
KOD | Treść programowa | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
T-L-1 | Wyprowadzenie równań stanu dla wybranego (rzeczywistego) obiektu sterowania. | 2 |
T-L-2 | Zamodelowanie opracowanego (nieliniowego) modelu obiektu w środowisku MATLAB/Simulink | 2 |
T-L-3 | Pomiar charakterystyk czasowych (odpowiedzi na skok) i/lub charakterystyk częstotliwościowych na (nieliniowym) modelu obiektu w eksperymencie czynnym dla wybranego punktu pracy obiektu. Ustalenie klas liniowych modeli obiektu i wyznaczenie parametrów tych modeli metodami inżynierskimi. | 4 |
T-L-4 | Linearyzacja nieliniowego opisu dla wybranego uprzednio punktu pracy obiektu i analityczne wyznaczenie macierzy transmitancji dla modelu liniowego. Porównanie otrzymanych transmitancji z transmitancjami wyznaczonymi w eksperymencie czynnym. | 2 |
T-L-5 | Dobór kroku próbkowania i dyskretyzacja modelu liniowego | 2 |
T-L-6 | Implementacja algorytmu aproksymacji obiektu modelem dyskretnym metodą minimalizacji (ważonej) sumy kwadratów błędów (NMK), z użyciem wybranej gradientowej metody optymalizacji statycznej. | 3 |
15 | ||
wykłady | ||
T-W-1 | Wstęp: cele, sposoby, rodzaje i tryby identyfikacji (on-line, off-line). Zasady tworzenia matematycznych modeli obiektów sterowania. Formy i rodzaje opisów modeli obiektów dynamicznych: modele nieparametryczne i parametryczne (równania stanu, równania typu wejścia-wyjścia, modele transmitancyjne). Linearyzacja nieliniowych równań stanu w otoczeniu punktu osobliwego (punktu pracy nieliniowego obiektu). Sposoby dyskretyzacji modeli ciągłych. | 4 |
T-W-2 | Pomiary charakterystyk czasowych i częstotliwościowych obiektów przemysłowych przy typowych i nietypowych sygnałach wymuszających. | 2 |
T-W-3 | Typowe modele transmitancyjne i (inżynierskie) metody wyznaczania ich parametrów na podstawie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych wyznaczonych w eksperymencie czynnym. | 3 |
T-W-4 | Przegląd metod upraszczania modeli transmitancyjnych (w tym: wprowadzanie zastępczych stałych czasowych, pomijanie niektórych biegunów, metoda algebraicznych przekształceń, metoda ułamków łańcuchowych, metoda momentów, metody aproksymacji transmitancji widmowych Rao-Lamba i Reddy'ego). | 2 |
T-W-5 | Sformułowanie zadania identyfikacji jako problemu (optymalnej) aproksymacji obiektu (nieliniowego, ciągłego) przez (liniowy, dyskretny) model dynamiczny z minimalizacją kryterium najmniejszej sumy kwadratów (NMK). Rozwiązanie problemu z użyciem gradientowych metod poszukiwania minimum w kierunku w wielowymiarowej przestrzeni parametrów. | 4 |
15 |
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
KOD | Forma aktywności | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
A-L-1 | Udział w zajęciach laboratoryjnych | 15 |
A-L-2 | Przygotowanie się do ćwiczeń | 20 |
A-L-3 | Opracowanie sprawozdań z ćwiczeń | 25 |
60 | ||
wykłady | ||
A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
A-W-2 | Praca własna z literaturą | 5 |
A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu | 10 |
30 |
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
---|---|
M-1 | Wykład informacyjny |
M-2 | Wykład problemowy |
M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera |
Sposoby oceny
KOD | Sposób oceny |
---|---|
S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych uzyskanych ze złożonych sprawozdań oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń. |
S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na podstawie egzaminu pisemnego i ustnego. |
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_C10_W01 Student zna zagadnienia modelowania i identyfikacji oraz podstawowe typy modeli matematycznych opisujących układy dynamiczne wraz z metodami ich upraszczania. Student zna podstawowe (inżynierskie) sposoby i metody identyfikacji. | AR_1A_W07 | T1A_W04, T1A_W07 | InzA_W02 | C-3, C-1, C-2, C-4, C-5 | T-W-1, T-W-2, T-W-5, T-W-4, T-W-3, T-L-1, T-L-2, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-3 | M-1, M-2 | S-2 |
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_C10_U01 Student potrafi określić zadania identyfikacji przemysłowych obiektów dynamicznych i dokonać ich zamodelowania w środowisku MATLAB/Simulink. Potrafi wybrać odpowiednią klasę liniowych modeli dynamicznych oraz dokonać uproszczeń dla typowych modeli matematycznych obiektów sterowania. Potrafi zaplanować i przeprowadzić prosty eksperyment identyfikacyjny na rzeczywistym obiekcie z uwzględnieniem występujących na nim ograniczeń. | AR_1A_U18 | T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07 | C-3, C-1, C-2, C-4, C-5 | T-L-1, T-L-2, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-3 | M-1, M-3 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
AR_1A_C10_W01 Student zna zagadnienia modelowania i identyfikacji oraz podstawowe typy modeli matematycznych opisujących układy dynamiczne wraz z metodami ich upraszczania. Student zna podstawowe (inżynierskie) sposoby i metody identyfikacji. | 2,0 | |
3,0 | Student zna zagadnienia modelowania i identyfikacji oraz podstawowe typy modeli matematycznych opisujących układy dynamiczne wraz z metodami ich upraszczania. Student zna podstawowe (inżynierskie) sposoby i metody identyfikacji. | |
3,5 | ||
4,0 | ||
4,5 | ||
5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
AR_1A_C10_U01 Student potrafi określić zadania identyfikacji przemysłowych obiektów dynamicznych i dokonać ich zamodelowania w środowisku MATLAB/Simulink. Potrafi wybrać odpowiednią klasę liniowych modeli dynamicznych oraz dokonać uproszczeń dla typowych modeli matematycznych obiektów sterowania. Potrafi zaplanować i przeprowadzić prosty eksperyment identyfikacyjny na rzeczywistym obiekcie z uwzględnieniem występujących na nim ograniczeń. | 2,0 | |
3,0 | Student potrafi określić zadania identyfikacji przemysłowych obiektów dynamicznych i dokonać ich zamodelowania w środowisku MATLAB/Simulink. Potrafi wybrać odpowiednią klasę liniowych modeli dynamicznych oraz dokonać uproszczeń dla typowych modeli matematycznych obiektów sterowania. Potrafi zaplanować i przeprowadzić prosty eksperyment identyfikacyjny na rzeczywistym obiekcie z uwzględnieniem występujących na nim ograniczeń. | |
3,5 | ||
4,0 | ||
4,5 | ||
5,0 |
Literatura podstawowa
- Żuchowski A., Modele dynamiki i identyfikacja, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2003, Skrypt serii TEMPUS
- Kasprzyk J. (Ed.), Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002, Praca zbiorowa`
- Findeisen W., Technika regulacji automatycznej, PWN, Warszawa, 1969
- Bańka S., Sterowanie wielowymiarowymi układami dynamicznymi. Ujęcie wielomianowe., Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2007, Monografie KAiR PAN, Tom 11
Literatura dodatkowa
- Mańczak K., Metody identyfikacji wielowymiarowych obiektów sterowania., WNT, Warszawa, 1970
- Ljung L., System Identification. Theory for the user., Prentice Hall, New Jersey, 1987