Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Sterowanie złożonymi układami mechanicznymi:

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 Sterowanie złożonymi układami mechanicznymi
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Sterowania i Pomiarów
Nauczyciel odpowiedzialny Adam Łukomski <Adam.Lukomski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele 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 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW7 15 2,00,62egzamin
laboratoriaL7 15 2,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy analizy matematycznej i algebry liniowej.
W-2Zagadnienia z fizyki z zakresu mechaniki bryły sztywnej.
W-3Podstawy teorii sterowania - przestrzeń stanu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Student zna metody modelowania układów mechanicznych wykorzystując narzędzia grupy i algebry Lie i potrafi je wykorzystać do zbudowania modelu i wykonania symulacji złożonego układu mechanicznego.
C-2Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania złożonymi układami mechanicznymi.
C-3Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego.
C-4Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania złożonym układem mechanicznym

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.2
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.2
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.2
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody2
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.2
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.2
T-L-7Kolokwium3
15
wykłady
T-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej4
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.4
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego3
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.4
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3wykonanie sprawozdań30
60
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studia pogłębiające wiedzę zdobytą na wykładach oraz przygotowanie do egzaminu45
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena sprawozdań
S-2Ocena formująca: Ocena za aktywność
S-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe

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_1A_O11-1_W01
Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
AR_1A_W10, AR_1A_W06T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4M-1, M-2S-3

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_1A_O11-1_U01
Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
AR_1A_U19T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U10C-4, C-3T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7M-3S-3, S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_O11-1_W01
Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
2,0
3,0Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_O11-1_U01
Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
2,0
3,0Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Murray R. M., Li Z., Sastry S., A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation, CRC Press, 1994
  2. Slotine J-J. E., Lie W., Applied Nonlinear Control, Prencince Hall, Englewood Cliffs, 1991
  3. Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996, 2

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.2
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.2
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.2
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody2
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.2
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.2
T-L-7Kolokwium3
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej4
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.4
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego3
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.4
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3wykonanie sprawozdań30
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studia pogłębiające wiedzę zdobytą na wykładach oraz przygotowanie do egzaminu45
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_O11-1_W01Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
AR_1A_W06Ma uporządkowaną wiedzę z teorii sterowania i systemów w zakresie opisu, analizy i syntezy układów sterowania.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Student zna metody modelowania układów mechanicznych wykorzystując narzędzia grupy i algebry Lie i potrafi je wykorzystać do zbudowania modelu i wykonania symulacji złożonego układu mechanicznego.
C-2Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania złożonymi układami mechanicznymi.
Treści programoweT-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_O11-1_U01Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U19Umie sformułować zadanie sterowania, zaprojektować układ sterowania i zoptymalizować jego działanie.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
T1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Cel przedmiotuC-4Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania złożonym układem mechanicznym
C-3Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego.
Treści programoweT-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.
T-L-7Kolokwium
Metody nauczaniaM-3ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe
S-1Ocena formująca: Ocena sprawozdań
S-2Ocena formująca: Ocena za aktywność
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0