ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2014/2015 / Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki / Mechatronika (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)

Sylabus przedmiotu Podstawy automatyki:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Mechatronika
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	inżynier
Obszary studiów	nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Podstawy automatyki
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny	Andrzej Bodnar <Andrzej.Bodnar@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Arkadiusz Parus <Arkadiusz.Parus@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	5,0	ECTS (formy)	5,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	polski
Blok obieralny	—	Grupa obieralna	—

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
laboratoria	L	3	15	1,3	0,26	zaliczenie
ćwiczenia audytoryjne	A	3	15	1,3	0,30	zaliczenie
wykłady	W	3	30	2,4	0,44	egzamin

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu fizyki, elektrotechniki i mechaniki. Powinien posiadać umiejętność posługiwania się liczbami zespolonymi, rachunkiem całkowym i macierzowym, znać sposoby rozwiązywania liniowych równań różniczkowych 1. rzędu.

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
C-2	Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1	Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.	2
T-A-2	Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.	2
T-A-3	Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.	5
T-A-4	Badanie warunków stabilności.	3
T-A-5	Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.	3
		15
laboratoria
T-L-1	Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.	4
T-L-2	Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.	2
T-L-3	Odpowiedź skokowa i impulsowa.	2
T-L-4	Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.	2
T-L-5	Sprzężenie zwrotne	2
T-L-6	Dobór nastaw regulatora PID	3
		15
wykłady
T-W-1	Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.	5
T-W-2	Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.	6
T-W-3	Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.	3
T-W-4	Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.	6
T-W-5	Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.	6
T-W-6	Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.	4
		30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1	Uczestniczenie w ćwiczeniach.	15
A-A-2	Samodzielne rozwiązywanie zadań.	14
A-A-3	Studiowanie podręczników.	9
A-A-4	Konsultacje,	1
		39
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.	15
A-L-2	Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.	13
A-L-3	Opracowywanie sprawozdań.	6
A-L-4	Zaliczenia i konsultacje.	4
		38
wykłady
A-W-1	Uczestniczenie w wykładach.	30
A-W-2	Studiowanie literatury.	12
A-W-3	Samodzielne rozwiązywanie zadań.	12
A-W-4	Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.	18
A-W-5	Konsultacje.	1
		73

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2	Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3	Ćwiczenia laboratoryjne.

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2	Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.

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
ME_1A_B17_W01 Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.	ME_1A_W02, ME_1A_W07, ME_1A_W03	T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07	InzA_W02, InzA_W05	C-1	T-W-2, T-W-6, T-W-4, T-W-5, T-W-3, T-W-1, T-A-1	M-1, M-2, M-3	S-1, 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
ME_1A_B17_U01 Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.	ME_1A_U13, ME_1A_U04, ME_1A_U09	T1A_U05, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U15	InzA_U02, InzA_U06, InzA_U07	C-2	T-A-1, T-A-2, T-A-5, T-A-3, T-A-4	M-1, M-2, M-3	S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
ME_1A_B17_W01 Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.	2,0	Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
	3,0	Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
	3,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
	4,0	Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
	4,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
	5,0	Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
ME_1A_B17_U01 Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.	2,0	Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
	3,0	Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
	3,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
	4,0	Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
	4,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
	5,0	Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.

Literatura podstawowa

Chłędowski M., Wykłady z automatyki dla mechaników, Ofic. Wydaw. PRz, Rzeszów, 2003
Mikulski J., Podstawy automatyki – liniowe układy regulacji, Wydaw. PŚl, Gliwice, 2001
Mazurek J., Vogt H., Żydanowicz W., Podstawy automatyki, Ofic. Wydaw. PW, Warszawa, 2002

Literatura dodatkowa

Stefański T., Teoria sterowania. Cz. I: Modelowanie matematyczne, analiza i synteza układów liniowych, Pol. Świętokrzyska, Kielce, 1997

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KOD	Treść programowa	Godziny
T-A-1	Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.	2
T-A-2	Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.	2
T-A-3	Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.	5
T-A-4	Badanie warunków stabilności.	3
T-A-5	Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.	3
		15

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.	4
T-L-2	Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.	2
T-L-3	Odpowiedź skokowa i impulsowa.	2
T-L-4	Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.	2
T-L-5	Sprzężenie zwrotne	2
T-L-6	Dobór nastaw regulatora PID	3
		15

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.	5
T-W-2	Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.	6
T-W-3	Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.	3
T-W-4	Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.	6
T-W-5	Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.	6
T-W-6	Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.	4
		30

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-A-1	Uczestniczenie w ćwiczeniach.	15
A-A-2	Samodzielne rozwiązywanie zadań.	14
A-A-3	Studiowanie podręczników.	9
A-A-4	Konsultacje,	1
		39

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

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.	15
A-L-2	Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.	13
A-L-3	Opracowywanie sprawozdań.	6
A-L-4	Zaliczenia i konsultacje.	4
		38

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

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestniczenie w wykładach.	30
A-W-2	Studiowanie literatury.	12
A-W-3	Samodzielne rozwiązywanie zadań.	12
A-W-4	Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.	18
A-W-5	Konsultacje.	1
		73

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

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	ME_1A_B17_W01	Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ME_1A_W02	Ma wiedzę w zakresie fizyki, elektroniki, automatyki i informatyki niezbędną do opisu i rozumienia zasad działania, budowy, technologii wytwarzania i programowania maszyn.
	ME_1A_W07	Dysponuje wiedzą umożliwiającą dobór metod, technik, materiałów i narzędzi niezbędnych do rozwiązywania prostych problemów i zadań inżynierskich w zakresie projektowania układów mechatronicznych, technik programowania, doboru sterowania, układów pomiarowych i szybkiego prototypowania oraz technologii wytwarzania urządzeń mechatronicznych.
	ME_1A_W03	Ma teoretycznie podbudowaną wiedzę ogólną w zakresie mechaniki, wytrzymałości konstrukcji mechanicznych, elektroniki, elektrotechniki, informatyki, sztucznej inteligencji, układów sterowania i napędów oraz metrologii i systemów pomiarowych umożliwiających opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_W02	ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
	T1A_W03	ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
	T1A_W07	zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_W02	zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
	InzA_W05	zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotu	C-1	Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
Treści programowe	T-W-2	Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.
	T-W-6	Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.
	T-W-4	Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.
	T-W-5	Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.
	T-W-3	Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.
	T-W-1	Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.
	T-A-1	Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
	M-2	Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
	3,0	Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
	3,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
	4,0	Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
	4,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
	5,0	Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	ME_1A_B17_U01	Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ME_1A_U13	Potrafi sformułować proste zadania inżynierskie oraz poprawnie ocenić przydatność różnych metod i narzędzi do ich rozwiązania.
	ME_1A_U04	Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy oraz poszukiwania rozwiązań problemów inżynierskich pojawiających się w pracy zawodowej.
	ME_1A_U09	Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi, symulacyjnymi i za pomocą eksperymentu.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_U05	ma umiejętność samokształcenia się
	T1A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
	T1A_U14	potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
	T1A_U15	potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_U02	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
	InzA_U06	potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla studiowanego kierunku studiów
	InzA_U07	potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Cel przedmiotu	C-2	Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.
Treści programowe	T-A-1	Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
	T-A-2	Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.
	T-A-5	Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.
	T-A-3	Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.
	T-A-4	Badanie warunków stabilności.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
	M-2	Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
	3,0	Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
	3,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
	4,0	Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
	4,5	Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
	5,0	Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.