Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
specjalność: Inżynieria bioprocesowa
Sylabus przedmiotu Dynamika procesowa:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Dynamika procesowa | ||
| Specjalność | Inżynieria bioprocesowa | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Stanisław Masiuk <Stanislaw.Masiuk@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marian Kordas <Marian.Kordas@zut.edu.pl>, Rafał Rakoczy <Rafal.Rakoczy@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | matematyka wyższa nieklasyczna |
| W-2 | Podstawy automatyki |
| W-3 | Podstawowe informacje z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Student zdobywa wiedzę i umiejętności w zakresie omawianych tresci programowych przydatnych do zapisu i analizy różnych form matematycznego opisu dowolnych obiektów i procesów inżynierii chemicznej w zakresie dynamiki. |
| C-2 | Student w ramach ćwiczeń audytoryjnych nabędzie umiejętność formułowania modeli matematycznych opisujących właściwości procesów na podstawie posiadanej a priori wiedzy o procesie oraz pomiarów wejść i wyjść zebranych w trakcie specjalnie zaplanowanych doświadczeń indentyfikacyjnych. |
| C-3 | Student w ramach ćwiczeń laboratoryjnych nabędzie umiejętność zaplanowania i przeprowadzenia eksperymentu identyfikacyjnego, przydatnego w dynamice procesowej, sterowaniu, symulacji, diagnostyce technicznej i prognozowaniu; będzie w stanie m in. wybrać sygnał pobudzający, okres próbkowania, czas trwania eksperymentu, klasę i typ modelu, jego strukturę, metodę estymacji i jej parametry, weryfikować otrzymane wyniki oraz przeprowadzić symulację komputerową analizowanego zagadnienia. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Obiekty dynamiczne liniowe ustalone jednowymiarowe o parametrach skupionych – formułowanie równań obiektów. Modele częstotliwościowe – transmitancja operatorowa, transmitancja widmowa, podstawowe człony dynamiczne. Charakterystyki częstotliwościowe. Wyznaczanie transmitancji układów złożonych na podstawie transmitancji elementów składowych. Stabilność układów dynamicznych liniowych. Związek pomiędzy modelem zmiennych stanu z modelem typu wejście-wyjście. Układy dyskretne i stabilność układów dyskretnych. Modelowanie zmiennych stanu modelu typu wejście-wyjście dla układów wielowymiarowych. Schematy analogowe. Modele, symulacja i sterowanie procesami. Identyfikacja modeli parametrycznych na przykładach. Identyfikacja procesów. | 15 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Programy narzędziowe do identyfikacji procesów – wprowadzenie. | 4 |
| T-L-2 | Badania znacznikowe w inżynierii chemicznej. | 4 |
| T-L-3 | Eksperyment identyfikacyjny. | 4 |
| T-L-4 | Badanie dynamiki układów w dziedzinie czasowej. | 4 |
| T-L-5 | Badanie dynamiki układów w dziedzinie transformat Laplace’a. | 4 |
| T-L-6 | Badanie układów w dziedzinie częstotliwościowej. | 4 |
| T-L-7 | Symulacja podstawowych układów inżynierii chemicznej | 6 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Modele liniowe ustalone i nieustalone jednowymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 6 |
| T-W-2 | Modele liniowe ustalone jedniowymiarowe o parametrach przypadkowych. Wymuszenia stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 2 |
| T-W-3 | Modele liniowe ustalone i nieustalone wielowymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 6 |
| T-W-4 | Modele liniowe ustalone jednowymiarowe i wielowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wymuszenia zdeterminowane i stochastyczne. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 6 |
| T-W-5 | Modele liniowe nieustalone jednowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wymuszenia zdeterminowane. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 4 |
| T-W-6 | Modele nieliniowe ustalone jednowymiarowe i wielowymiarowe wymiarowe o parametrach skupionych. Wymuszenia zdeterminowane. Charakterystyki dynamiczne w obszarze oryginału i obrazu. | 6 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie się do zajęć | 5 |
| A-A-3 | Konsultacje z prowadzącym | 5 |
| A-A-4 | Przygotowanie się do zaliczenia | 5 |
| 30 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 30 |
| A-L-2 | Przygotowanie się do zajęć. | 10 |
| A-L-3 | Konsultacje z prowadzącym. | 10 |
| A-L-4 | Przygotowywanie sprawozdań z zajęć laboratoryjnych. | 10 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Samodzielna analiza treści wykładów. | 10 |
| A-W-3 | Studiowanie literatury. | 10 |
| A-W-4 | Przygotowanie do sprawdzianu. | 10 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | wykład informacyjny |
| M-2 | ćwiczenia audytoryjne (metody podające: objaśnienie lub wyjaśnienie; metody aktywizujące: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna; metody programowe: z użyciem podręcznika programowanego; metody praktyczne: ćwiczenia laboratoryjne, metoda projektów, metoda przewodniego tekstu) |
| M-3 | ćwiczenia laboratoryjne (metody podające: objaśnienie lub wyjaśnienie; metody problemowe: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna; metody programowe: z użyciem komputera; metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, metoda projektów, metoda przewodniego tekstu) |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów w formie pisemnego sprawdzianu na zakończenie semestru o treści teoretycznej. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa za przedmiot jest oceną średnią ważoną z ocen za wszystkie formy zajęć. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: ćwiczenia audytoryjne - ocena zostanie wystawiona na podstawie zaliczenia pisemnego |
| S-4 | Ocena podsumowująca: ćwiczenia laboratoryjne – ocena końcowa zostanie wystawiona na podstawie ocen cząstkowych z samodzielnie lub grupowo wykonanych sprawozdań (możliwe zadawanie pytań przy „obronie” sprawozdań); warunkiem dopuszczenia do zajęć jest oddanie sprawozdania z wykonania poprzedniego ćwiczenia; zakres sprawozdania końcowego określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia; warunkiem zaliczenia całego ćwiczenia laboratoryjnego jest jego prawidłowe wykonanie oraz zaliczenie kolokwium końcowego w formie określonej przez prowadzącego |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_W01 Student zdobywa wiedzę w zakresie omawianych treści programowych przydatnych do zapisu i analizy różnych form matematycznego opisu dowlnych obiektów i procesów inżynierii chemicznej w zakresie dynamiki. Student zdobywa wiedzę z obszaru dynamiki obiektów przenoszących procesy inżynierii chemicznej pozwalająca na zapis modeli i ich chrakterystyk dynamicznych w dziedzinie oryginałów i obrazów. | ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W02, ICHP_2A_W03, ICHP_2A_W04, ICHP_2A_W08 | T2A_W01, T2A_W02, T2A_W03, T2A_W06 | InzA2_W01 | C-1 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6 | M-1 | S-1 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_U01 Student nabędzie umiejętności analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej, tworzenia modeli matematycznych oraz ich interpretacji w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | ICHP_2A_U02, ICHP_2A_U08, ICHP_2A_U09, ICHP_2A_U15, ICHP_2A_U18 | T2A_U02, T2A_U08, T2A_U09, T2A_U15, T2A_U18 | InzA2_U01, InzA2_U02, InzA2_U05, InzA2_U07 | C-2 | T-A-1, T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7 | M-2 | S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_K01 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; dzięki zdobytej wiedzy i umiejętnoścom jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | ICHP_2A_K01, ICHP_2A_K02, ICHP_2A_K04 | T2A_K01, T2A_K02, T2A_K04 | InzA2_K01 | C-1, C-2, C-3 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-A-1, T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7 | M-1, M-2, M-3 | S-1, S-2, S-3, S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_W01 Student zdobywa wiedzę w zakresie omawianych treści programowych przydatnych do zapisu i analizy różnych form matematycznego opisu dowlnych obiektów i procesów inżynierii chemicznej w zakresie dynamiki. Student zdobywa wiedzę z obszaru dynamiki obiektów przenoszących procesy inżynierii chemicznej pozwalająca na zapis modeli i ich chrakterystyk dynamicznych w dziedzinie oryginałów i obrazów. | 2,0 | Student nie potrafi sformułować zapisu analitycznego elementarnego modelu matematycznego jak również nie umie wyznaczyć charaketrystyki dynamicznych. |
| 3,0 | Student (w stopniu ograniczonym) potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych o parametrach skupionych jak również wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne w dziedzinie obrazów przy wymuszeniach zdetetrminowanych. | |
| 3,5 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych i wielowymioarowych o parametrach skupionych w dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemne zależności w obu dziedzinach przy wymuszeniach zdeterminowanych. | |
| 4,0 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych liniowych modeli matematycznych obiektów jednowymiarowych i wielowymioarowych o parametrach skupionych w dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również umie wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemną zależność w obu dziedzinach przy wymuszeniach stochastycznych. | |
| 4,5 | Student potrafi formułować zapis analityczny elementarnych nieliniowych modeli matematycznych wielowymiarowych o parametrach skupionych dziedzinie oryginału i obrazu funkcji jak również umie wyznaczyć charaketrystyki dynamiczne i ich wzajemnezależności w obu dziedzinach przy wymuszeniach zdeterminowanych. | |
| 5,0 | Student potrafi formułować zapis analityczny modeli matematycznych dowolnych pojedynczych obiektów inżynierii chemicznej i połączonych w elementarne systemy jak również powinien być w stanie wskazać możliwości objęcia obiektu lub elementarnego systemu układem stabilizacji lub regulacji automatycznej. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_U01 Student nabędzie umiejętności analizy procesowego zachowania się obiektów typowych dla inżynierii chemicznej, tworzenia modeli matematycznych oraz ich interpretacji w postaci charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | 2,0 | Student nie posiada podstawowych wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej. |
| 3,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej. | |
| 3,5 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej oraz potrafi w ograniczonym zakresie je interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | |
| 4,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej oraz potrafi je poprawnie interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. | |
| 4,5 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej, potrafi je poprawnie interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz w ograniczonym zakresie zaproponować opis matematyczny dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej z zastosowaniem odpowiednich programów komputerowych. | |
| 5,0 | Student posiada podstawowe wiadomości z zakresu tworzenia modeli matematycznych, potrafi je interpretować na podstawie uzyskanych charakterystyk dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz samodzielnie zaproponować opis matematyczny dla typowych obiektów w inżynierii chemicznej z zastosowaniem odpowiednich programów komputerowych. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_B02-C02_K01 Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; dzięki zdobytej wiedzy i umiejętnoścom jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | 2,0 | Student nie jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; nie jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. |
| 3,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania. | |
| 3,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; jest chętny do samodzielnego formułowania problemów badawczych, projektowych i obliczeniowych. | |
| 4,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe. | |
| 4,5 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; jest kreatywny w swoim działaniu. | |
| 5,0 | Student jest świadomy, że zdobyta wiedza pozwoli znaleźć wspólny język techniczny z osobami zajmującymi się problemami dynamiki procesowej i sterowania; jest w stanie odpowiednio zdefiniować priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub w zespole zadania; samodzielnie formułuje problemy badawcze, projektowe i obliczeniowe; jest kreatywny w swoim działaniu; postępuje zgodnie z zasadami etyki oraz wykazuje zdolność do kierowania zespołem zdeterminowanym do osiągnięcia założonego celu. |
Literatura podstawowa
- S. Masiuk, Dynamika procesowa I, Wyd. Uczel. PS, Szczecin, 1989, II, dostępna wersja elektroniczna
- S. Masiuk, Dynamika procesowa II, Wyd. Uczel. PS, Szczecin, 1990, II, dostepna wersja elektroniczna
- J.C. Friedly, Analiza dynamiki procesów, WNT, Warszawa, 1975
- J.M. Douglas, Dynamika i sterowanie procesów. tom I Analiza układów dynamicznych, WNT, Warszawa, 1976
Literatura dodatkowa
- W.M. Ordyncew, Opis matematyczny obiektów regulacji automatycznej, WNT, WArszawa, 1968
- W.W. Sołodownikow, Dynamika statystyczna liniowych układów sterowania automatycznego, WNT, Warszawa, 1964
- S.W. Director, Introduction to system theory, McGraw-Hill Book Comp., New York, 1972
- Żuchowski A., Modele dynamiczne i identyfikacja, WPS, Szczecin, 2003
- Doniec A., Podstawy dynamiki procesów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkej, Łódź, 1996
- Kostro J., Elementy, urządzenia i układy automatyki, WSiP, Warszawa, 1998
- Luyben M.L., Luyben W.L., Essentials of Process Control, McGraw-Hill, New York, 1997
- Doniec A., Podstawy dynamiki procesów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkej, Łódź, 1996
- Marlin T.E., Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance, McGraw-Hill, New York, 1995
- Chorowski B., Werszko M., Mechaniczne urządzenia automatyki, WNT, Warszawa, 1990
- Ogunnaike B.A., Ray W.H., Process Dynamic, Modeling and Control, Oxford, New York, 1994
- Luyben M.L., Luyben W.L., Essentials of Process Control, McGraw-Hill, New York, 1997
- Ott E., Chaos w układach dynamicznych, WNT, Warszawa, 1997
- Brzózka J., Regulatory i układy automatyki, MIKOM, Warszawa, 1997
- Kuźnik J., Metzger M., Pasek K., Laboratorium dynamiki procesowej i automatyzacji procesów chemicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1990
- Marlin T.E., Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance, McGraw-Hill, New York, 1995
- Nise N.S., Control System Engineering, John Wiley & Sons, 2000
- Ogunnaike B.A., Ray W.H., Process Dynamic, Modeling and Control, Oxford, New York, 1994
- Ott E., Chaos w układach dynamicznych, WNT, Warszawa, 1997
- Seborg, E.E., Edgar, T.F., Mellchamp, D.A., Doyle, F.J., Process Dynamics and Control, Wiley & Sons, 2010
- Kuźnik J., Metzger M., Pasek K., Laboratorium dynamiki procesowej i automatyzacji procesów chemicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1990
- Roffel, B., Betlem, B.H., Process Dynamics and Control: Modelling for Control and Prediction, Wiley & Sons, 2006
- Nise, N.S., Control System Engineering, John Wiley & Sons, 2000
- Ogata, K., Designing Linear Control Systems with MATLAB, Prentice Hall, 2002
- Luyben, M.L., Luyben, W.L., Essentials of Process Control, McGraw-Hill, 1997