Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)

Sylabus przedmiotu Mechatronika:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechatronika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Mechatronika
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 zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL3 15 1,30,25zaliczenie
projektyP3 15 1,30,33zaliczenie
wykładyW3 15 1,40,42zaliczenie

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
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
projekty
T-P-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.2
T-P-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.2
T-P-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.4
T-P-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink2
T-P-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink3
T-P-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.2
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie: zakres tematyki obejmowany przez mechatronikę, podstawowe pojęcia, ogólny schemat blokowy układu mechatronicznego.1
T-W-2Układy sensoryczne wykorzystywane w urządzeniach mechatronicznych: układy pomiaru ruchu, siły, ciśnienia, natężenia przepływu i poziomu cieczy, temperatury innych wielkości fizycznych.2
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.2
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.3
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 mechaniczno-elektrycznego.2
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID-ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.2
T-W-7Zastosowanie sterowników PLC w układach mechatronicznych: podstawowa struktura sterownika PLC, metody programowania sterowników, obszary zastosowań.1
T-W-8Elementy sztucznej inteligencji w układach sterowania urządzeń mechatronicznych: sieci neuronowe, algorytmy genetyczne, logika rozmyta.1
T-W-9Przykłady układów mechatronicznych: serwonapęd ze sterowaniem CNC jako układ mechatroniczny, monitorowanie ostrza z wykorzystaniem układów sztucznej inteligencji, manipulatory przemysłowe, czytnik dysków CD.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Samodzielna praca nad opracowaniem wyników pomiarów i symulscji komputerowych10
A-L-3Konsultacje5
A-L-4Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych10
40
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-P-2Samodzielna praca nad projektem15
A-P-3Konsultacje5
A-P-4Przygotowanie sprawozdania z wyników projektu5
40
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Konsultacje5
A-W-3Samodzielna praca nad zrozumieniem treści wykładu.10
A-W-4Studiowanie literatury.7
A-W-5Przygotowanie się do zaliczenia.5
42

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
ME_1A_C01_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.
ME_1A_W07, ME_1A_W05C-1, C-2T-W-1, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-4M-1S-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
ME_1A_C01_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.
ME_1A_U09, ME_1A_U06C-3T-P-1, T-P-4, T-P-5, T-P-6, T-P-2, T-P-3M-3S-3
ME_1A_C01_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.
ME_1A_U08, ME_1A_U06C-4T-L-6, T-L-3, T-L-5, T-L-4, T-L-1, T-L-2, 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
ME_1A_C01_K01
Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie.
ME_1A_K03C-5T-P-1, T-P-4, T-P-5, T-P-6, T-P-2, T-P-3M-3S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_C01_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
ME_1A_C01_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.
ME_1A_C01_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
ME_1A_C01_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 - 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 - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.2
T-P-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.2
T-P-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.4
T-P-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink2
T-P-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink3
T-P-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie: zakres tematyki obejmowany przez mechatronikę, podstawowe pojęcia, ogólny schemat blokowy układu mechatronicznego.1
T-W-2Układy sensoryczne wykorzystywane w urządzeniach mechatronicznych: układy pomiaru ruchu, siły, ciśnienia, natężenia przepływu i poziomu cieczy, temperatury innych wielkości fizycznych.2
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.2
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.3
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 mechaniczno-elektrycznego.2
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID-ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.2
T-W-7Zastosowanie sterowników PLC w układach mechatronicznych: podstawowa struktura sterownika PLC, metody programowania sterowników, obszary zastosowań.1
T-W-8Elementy sztucznej inteligencji w układach sterowania urządzeń mechatronicznych: sieci neuronowe, algorytmy genetyczne, logika rozmyta.1
T-W-9Przykłady układów mechatronicznych: serwonapęd ze sterowaniem CNC jako układ mechatroniczny, monitorowanie ostrza z wykorzystaniem układów sztucznej inteligencji, manipulatory przemysłowe, czytnik dysków CD.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Samodzielna praca nad opracowaniem wyników pomiarów i symulscji komputerowych10
A-L-3Konsultacje5
A-L-4Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych10
40
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-P-2Samodzielna praca nad projektem15
A-P-3Konsultacje5
A-P-4Przygotowanie sprawozdania z wyników projektu5
40
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Konsultacje5
A-W-3Samodzielna praca nad zrozumieniem treści wykładu.10
A-W-4Studiowanie literatury.7
A-W-5Przygotowanie się do zaliczenia.5
42
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_C01_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 studiówME_1A_W07Dysponuje 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_W05Orientuje się w obecnym stanie oraz trendach rozwojowych w obszarach elektroniki, informatyki i budowy maszyn.
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-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.
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-5Podstawy modelowania systemów mechatronicznych: klasyfikacja modeli, modele systemów elektrycznych, hydraulicznych, mechanicznych, modelowanie dynamiki, funkcja przejścia układu, zapis modelu w przestrzeni stanu, przykład modelu układu mechaniczno-elektrycznego.
T-W-6Zastosowanie sterowników PID w układach mechatronicznych: sterowniki P, I, D, PI, PD, PID-ogólna charakterystyka, inne warianty regulatorów.
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.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
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 kształceniaME_1A_C01_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 studiówME_1A_U09Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi, symulacyjnymi i za pomocą eksperymentu.
ME_1A_U06Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy projektowania, symulacji i badań układów mechanicznych, elektrycznych i mechatronicznych.
Cel przedmiotuC-3Zdobycie praktycznych umiejętności w modelowaniu prostych systemów mechatronicznych i przeprowadzaniu badań symulacyjnych ich działania w środowisku Matlab-Simulink.
Treści programoweT-P-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.
T-P-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink
T-P-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink
T-P-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.
T-P-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.
T-P-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.
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 kształceniaME_1A_C01_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 studiówME_1A_U08Potrafi dobrać narzędzia pomiarowe, zaplanować i przeprowadzić badania doświadczalne oraz zinterpretować i ocenić uzyskane wyniki.
ME_1A_U06Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy projektowania, symulacji i badań układów mechanicznych, elektrycznych i mechatronicznych.
Cel przedmiotuC-4Zdobycie praktycznych umiejętności w realizacji pomiarów doświadczalnych wybranych charakterystyk elementów układów mechatronicznych oraz budowy ich modeli symulacyjnych.
Treści programoweT-L-6Badanie siłownika piezoelketycznego - budowa modelu symulacyjnego siłownika piezo: model Dahla.
T-L-3Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - budowa modelu symulacyjnego tłumika MR: model Bouc-Wen
T-L-5Badanie siłownika piezoelketycznego - doświadczalny pomiar charakterystyk pracy siłownika.
T-L-4Badanie tłumików z cieczą magnetoreologiczną - zastosowanie modelu tłumika w modelowaniu układu fizycznego.
T-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-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 kształceniaME_1A_C01_K01Realizując ćwiczenia projektowe w 3 osobowych zespołach student nabywa umiejętności pracy w grupie.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_K03Potrafi pracować i współdziałać w grupie.
Cel przedmiotuC-5Doskonalenmie umiejętności pracy w zespole.
Treści programoweT-P-1Modelowanie własności dynamicznych wybranych układów. Budowa modelu matematycznego. Zapis modelu w systemie MATLAB.
T-P-4Projektowanie systemu stabilizacji drgań układu w systemie Matlab-Simulink
T-P-5Projaktowanie układu prostego generatora trajektorii ruchu w systemie Mtlab-Simulink
T-P-6Badania symulacyjne stabilności pracy zaprojektowanego układu w systemie Matlab-Simulink.
T-P-2Wyznaczanie podstawowych charakterystyk dynamicznych wybraneg układu.
T-P-3Wizualizacja modelu, model geometryczny. Analiza form drgań. Wizualizacja postaci drgań.
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.