Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

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

Sylabus przedmiotu Hybrydowe układy sterowania:

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 Hybrydowe układy sterowania
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Sterowania i Pomiarów
Nauczyciel odpowiedzialny Przemysław Orłowski <Przemyslaw.Orlowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW1 15 1,00,62zaliczenie
laboratoriaL1 15 1,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wcześniej należy uzyskać efekty wiedzy i umiejętności związane z metodami matematycznymi teorii sterowania i systemów oraz programowalnymi układami sterowania.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi systemów hybrydowych.
C-2Poznanie zależności analitycznych opisujących systemy hybrydowe.
C-3Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia i zastosowania wybranych modeli hybrydowych.
C-4Ukształtowanie umiejętności posługiwania się najpopularniejszymi narzędziami programistycznymi do symulacji i badań systemów hybrydowych.
C-5Poznanie sposobu wykorzystania hybrydowych modeli dynamicznych w nieliniowej regulacji predykcyjnej.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink / Stateflow przykładowych systemów hybrydowych3
T-L-2Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.4
T-L-3Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów2
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych4
T-L-5Zaliczenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych2
15
wykłady
T-W-1Pojęcie systemów hybrydowych.2
T-W-2Formalna definicja systemu hybrydowego. Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Hysdel). Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników).4
T-W-3Modelowanie układów hybrydowych w języku HYSDEL. Omówienie struktury modelu - część interfejsu, część implementacyjna, składnia kodu, komendy. Kompilator. Przykłady.4
T-W-4Regulacja predykcyjna układów hybrydowych z wykorzystaniem przybornika Multi Parametric Toolbox. Stabilność układu regulacji. Przykłady zastosowań hybrydowych regulatorów predykcyjnych.5
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1udział w zajęciach laboratoryjnych15
A-L-2uzupełnianie wiedzy z literatury4
A-L-3przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń7
A-L-4przygotowanie się do zaliczenia4
30
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2czytanie wskazanej literatury10
A-W-3przygotowanie się do zaliczenia5
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
M-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
M-3Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
M-4Metody programowane z użyciem komputera.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych ze złożonych sprawozdań oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
S-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się.
S-3Ocena formująca: ocena wystawiana w trakcie cyklu zajęć laboratoryjnych na podstawie sprawozdań

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_2A_C15_W01
Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
AR_2A_W03, AR_2A_W04T2A_W03, T2A_W04C-1, C-2, C-5T-W-2, T-W-3, T-W-1M-2, M-1S-2

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_2A_C15_U01
Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
AR_2A_U03, AR_2A_U04T2A_U09, T2A_U10, T2A_U11, T2A_U16C-3, C-4T-L-2, T-L-1, T-L-3, T-L-4, T-L-5M-3, M-4, M-2S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_2A_C15_W01
Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
2,0
3,0Student potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_2A_C15_U01
Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
2,0
3,0Student umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 1996, 2nd edition
  2. Hespanha J., Morse A. S., Switching Between Stabilizing Controllers, Automatica, 2002, 38(11)
  3. Goebel R., Hespanha J., Teel A., Cai C., Sanfelice R., Hybrid Systems: Generalized Solutions and Robust Stability, In Proc. of the 6th IFAC Symp. on Nonlinear Contr. Systems, 2004
  4. Antsaklis P. J., Special issue on hybrid systems: Theory and applications, Proc. of the IEEE, 2000, vol. 88, no. 7
  5. Morari M., Thiele L. (eds.), Hybrid Systems: Computation and Control, 8th International Workshop, HSCC 2005, Zurich, Switzerland, Springer, 2005, March 9–11

Literatura dodatkowa

  1. Grossman R. L., Nerode A., Ravn A. P., Rischel H. ( eds.), Hybrid systems, Springer, 1993
  2. R. Alur and G. J. Pappas (eds.), Hybrid Systems: Computation and Control, 7th International Workshop, HSCC 2004, Philadelphia, PA, USA, Springer, 2004, March 25–27
  3. Carloni L. P., Passerone R., Pinto A., Sangiovanni-Vincentelli A. L., Languages and Tools for Hybrid Systems Design, NOW, the essence of knowledge, Foundations and Trends in Electronic Design Automation, 2006

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink / Stateflow przykładowych systemów hybrydowych3
T-L-2Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.4
T-L-3Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów2
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych4
T-L-5Zaliczenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Pojęcie systemów hybrydowych.2
T-W-2Formalna definicja systemu hybrydowego. Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Hysdel). Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników).4
T-W-3Modelowanie układów hybrydowych w języku HYSDEL. Omówienie struktury modelu - część interfejsu, część implementacyjna, składnia kodu, komendy. Kompilator. Przykłady.4
T-W-4Regulacja predykcyjna układów hybrydowych z wykorzystaniem przybornika Multi Parametric Toolbox. Stabilność układu regulacji. Przykłady zastosowań hybrydowych regulatorów predykcyjnych.5
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1udział w zajęciach laboratoryjnych15
A-L-2uzupełnianie wiedzy z literatury4
A-L-3przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń7
A-L-4przygotowanie się do zaliczenia4
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2czytanie wskazanej literatury10
A-W-3przygotowanie się do zaliczenia5
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_2A_C15_W01Potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_2A_W03Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z teorii sterowania i systemów.
AR_2A_W04Ma poszerzoną i podbudowaną teoretycznie wiedzę o sterowaniu procesami w ujęciu dyskretnym oraz hybrydowym.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W04ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi systemów hybrydowych.
C-2Poznanie zależności analitycznych opisujących systemy hybrydowe.
C-5Poznanie sposobu wykorzystania hybrydowych modeli dynamicznych w nieliniowej regulacji predykcyjnej.
Treści programoweT-W-2Formalna definicja systemu hybrydowego. Modele hybrydowe z czasem dyskretnym – modele MLD, PWA. Przykładowe narzędzia do symulacji modeli hybrydowych (Simulink, Stateflow, Hysdel). Przykłady (termostat, spadająca piłka, odwrócone wahadło, automatyczna skrzynia biegów, układ wielu zbiorników).
T-W-3Modelowanie układów hybrydowych w języku HYSDEL. Omówienie struktury modelu - część interfejsu, część implementacyjna, składnia kodu, komendy. Kompilator. Przykłady.
T-W-1Pojęcie systemów hybrydowych.
Metody nauczaniaM-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
M-1Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi wyjaśnić ideę systemów hybrydowych oraz podać przykłady. Potrafi opisać najbardziej popularne modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym. Potrafi omówić przykładowe narzędzie programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_2A_C15_U01Umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_2A_U03Potrafi dokonać analizy i syntezy algorytmów sterowania złożonymi procesami technologicznymi wykorzystując w tym celu odpowiednie metody i narzędzia informatyczne.
AR_2A_U04Potrafi zaprojektować hybrydowy układ sterowania złożonym procesem technologicznym.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
T2A_U10potrafi - 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_U11potrafi formułować i testować hipotezy związane z problemami inżynierskimi i prostymi problemami badawczymi
T2A_U16potrafi zaproponować ulepszenia (usprawnienia) istniejących rozwiązań technicznych
Cel przedmiotuC-3Ukształtowanie umiejętności z zakresu tworzenia i zastosowania wybranych modeli hybrydowych.
C-4Ukształtowanie umiejętności posługiwania się najpopularniejszymi narzędziami programistycznymi do symulacji i badań systemów hybrydowych.
Treści programoweT-L-2Przybornik Multi Parametric Toolbox: Hysdel, sposób tworzenia modeli, możliwości GUI, projektowanie regulatora, parametry strojenia, wizualizacja wyników.
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku Simulink / Stateflow przykładowych systemów hybrydowych
T-L-3Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej z ograniczeniem sygnałów
T-L-4Badania symulacyjne w środowisku MPT układu hybrydowej regulacji predykcyjnej obiektów nieliniowych
T-L-5Zaliczenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych
Metody nauczaniaM-3Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
M-4Metody programowane z użyciem komputera.
M-2Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych ze złożonych sprawozdań oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
S-3Ocena formująca: ocena wystawiana w trakcie cyklu zajęć laboratoryjnych na podstawie sprawozdań
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student umie zaprezentować przykłady praktyczne systemów hybrydowych. Umie zastosować wybrane modele systemów hybrydowych z czasem dyskretnym do symulacji. Umie wykorzystać najpopularniejsze narzędzia programistyczne do symulacji systemów hybrydowych.
3,5
4,0
4,5
5,0