Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (N3)

Sylabus przedmiotu Rachunek różniczkowy niecałkowitego rzędu i jego zastosowania:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom trzeciego stopnia
Stopnień naukowy absolwenta doktor
Obszary studiów studia trzeciego stopnia
Profil
Moduł
Przedmiot Rachunek różniczkowy niecałkowitego rzędu i jego zastosowania
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 1 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW5 18 2,01,00egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Zaawansowane metody matematyczne, Teoria sterowania, Systemy nieliniowe, Zaawansowane algorytmy sterowania

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z teorią systemów niecałkowitego rzędu, ich właściwościami i możliwością zastosowań
C-2Nabycie przez studenta (doktoranta) umiejętności znalezienia informacji naukowych na temat systemów niecałkowitego rzędu oraz krytycznej ich oceny w trakcie dyskusji naukowej
C-3Wskazanie studentom (doktorantom) potrzeby ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
wykłady
T-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.6
T-W-2Transformata Laplacea pochodenj i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.6
T-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.6
18

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Analiza literatury i poszerzenie wiedzy z wykładów30
A-W-3Przygotowanie do egzaminu12
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_3A_F1.1a_W01
Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
AR_3-_W02, AR_3-_W01C-1T-W-3, T-W-1, T-W-2M-1S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_3A_F1.1a_U01
Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
AR_3-_U03, AR_3-_U04, AR_3-_U05, AR_3-_U06C-2T-W-3M-1S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_3A_F1.1a_K01
Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
AR_3-_K03C-3T-W-3M-1S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_3A_F1.1a_W01
Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
2,0
3,0Student (doktorant) ma wiedzę o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_3A_F1.1a_U01
Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
2,0
3,0Student (doktorant) potrafi znaleźć najnowsze informacje naukowe w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań, korzystać w podstawowym zakresie z opisywanych tam metod i narzędzi oraz ocenić je w dyskusji
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_3A_F1.1a_K01
Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
2,0
3,0Student (doktorant) jest zorientowany na potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji i analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Kaczorek T., Selected problems of fractional systems theory, Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 411, Springer, Berlin, 2011
  2. Shantanu D., Functional fractional calculus for system identification and controls, Springer Verlag, Berlin, 2008
  3. Ostalczyk P., Zarys rachunku różniczkowo-całkowego ułamkowych rzędów. Teoria i zastosowanie w automatyce, Komitet Automatyki i Robotyki PAN, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2008
  4. Oustaloup A., Mathieu B., Lanusse P., The CRONE control of resonant plants: application to a flexible transmission, European J. Contr., Vol. 1, pp. 113–121, 1995
  5. Xue D. and Chen Y., A comparative introduction of four fractional order controllers, Proc. 4th IEEE World Congress on Intelligent Contr. and Autom., pp. 3228–3235, Shanghai, China, 2002

Literatura dodatkowa

  1. Podlubny I., Dorcak L., Kostial I., On fractional derivatives, fractional-order systems and PI(mi)D(lambda)-controllers, Proc. 36th IEEE Conf. on Decision and Control, pp. 4985–4990, San Diego, 1997
  2. Domek S., Fuzzy predictive control of fractional-order nonlinear discrete-time systems, Acta Mechanica et Automatica, Vol. 5, No. 2, pp. 23–26, 2011
  3. Dzieliński A., Sierociuk D., Sarwas G., Some applications of fractional order calculus, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, Vol. 58, No. 4, pp. 583−592, 2010
  4. Monje C. A., Chen Y. Q., Vinagre B. M., Xue D., Feliu V., Fractional order systems and controls - Fundamentals and applications, Springer Verlag (Advances in industrial control series), 2010
  5. Muddu Madakyaru M., Narang A., Patwardhan S. C., Development of ARX models for predictive control using fractional order and orthonormal basis filter parametrization, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 48, No. 19, pp. 8966–8979, 2009
  6. Romero M., Vinagre B. M., De Madrid Á. P., GPC Control of a Fractional–Order Plant: Improving Stability and Robustness, Proc. 17th IFAC World Congress, Seoul, pp. 14266–14271, 2008

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.6
T-W-2Transformata Laplacea pochodenj i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.6
T-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.6
18

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Analiza literatury i poszerzenie wiedzy z wykładów30
A-W-3Przygotowanie do egzaminu12
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_3A_F1.1a_W01Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania i jej zastosowań oraz szczegółową na temat systemów niecałkowitego rzędu
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyAR_3-_W02Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze szczegółowym dla obszaru prowadzonych badań naukowych w zakresie Automatyki i robotyki, której źródłem są w szczególności publikacje naukowe, obejmującą najnowsze osiągnięcia nauki.
AR_3-_W01Ma wiedzę na zaawansowanym poziomie, o charakterze ogólnym dla dyscypliny naukowej Automatyka i robotyka.
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z teorią systemów niecałkowitego rzędu, ich właściwościami i możliwością zastosowań
Treści programoweT-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
T-W-1Rys historyczny. Definicje pochodnych i całek niecałkowitych rzędów. Podstawowe właściwości rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu. Różnice i sumy niecałkowitego rzędu.
T-W-2Transformata Laplacea pochodenj i całki niecałkowitych rzędów. Opis w przestrzeni stanu liniowych i nieliniowych układów niecałkowitego rzędu. Stabilność liniowych układów niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student (doktorant) ma wiedzę o charakterze podstawowym dla nowoczesnej teorii sterowania w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_3A_F1.1a_U01Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych oraz dokonywać właściwej selekcji tych informacji w zakresie systemów niecałkowitego rzędu a także prowadzić dyskusję naukową na ten temat
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyAR_3-_U03Potrafi zdobywać informacje naukowe z różnych źródeł, także obcojęzycznych, oraz dokonywać właściwej interpretacji i selekcji tych informacji, szczególnie w zakresie dyscypliny Automatyka i robotyka.
AR_3-_U04Potrafi poddać krytycznej analizie wyniki własnych badań naukowych oraz wyniki innych twórców w zakresie dyscypliny Automatyka i robotyka, a także ocenić możliwość wykorzystania wyników prac teoretycznych w praktyce.
AR_3-_U05Potrafi formułować złożone zadania i problemy w zakresie dyscypliny Automatyka i robotyka, w tym zadania wcześniej nieznane, prowadzące do innowacyjnych rozwiązań technicznych.
AR_3-_U06Potrafi rozwiązywać złożone zadania i problemy w zakresie dyscypliny Automatyka i robotyka, w tym zadania i problemy nietypowe, wykorzystując oryginalne metody, wnoszące wkład w rozwój danej dyscypliny naukowej.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez studenta (doktoranta) umiejętności znalezienia informacji naukowych na temat systemów niecałkowitego rzędu oraz krytycznej ich oceny w trakcie dyskusji naukowej
Treści programoweT-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdzenie wiedzy w zakresie założonych efektów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student (doktorant) potrafi znaleźć najnowsze informacje naukowe w zakresie systemów niecałkowitego rzędu i ich zastosowań, korzystać w podstawowym zakresie z opisywanych tam metod i narzędzi oraz ocenić je w dyskusji
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_3A_F1.1a_K01Ma potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscyplinyAR_3-_K03Przejawia inicjatywę w poszukiwaniu nowych idei w badaniach naukowych oraz innowacyjnych rozwiązań technologicznych, wykorzystujących wyniki najnowszych prac teoretycznych w dyscyplinach Automatyka i robotyka.
Cel przedmiotuC-3Wskazanie studentom (doktorantom) potrzeby ciągłego podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznego analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
Treści programoweT-W-3Zastosowanie rachunku różniczkowego niecałkowitego rzędu w technice. Regulatory niecałkowitego rzędu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, wykład problemowy, dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Okresowe sprawdzenie wiedzy w zakresie najważniejszych efektów cząstkowych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student (doktorant) jest zorientowany na potrzebę ciągłego podnoszenia kwalifikacji i analizowania najnowszych osiągnięć w dyscyplinie Automatyka i robotyka
3,5
4,0
4,5
5,0