Wydział Informatyki - Informatyka (S2)
Sylabus przedmiotu Inteligentne systemy sterowania - Przedmiot obieralny III:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Inteligentne systemy sterowania - Przedmiot obieralny III | ||
| Specjalność | inteligentne aplikacje komputerowe | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marcin Korzeń <Marcin.Korzen@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 19 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Fizyka (poziom szkoły średniej - statyka, kinematyka i dynamika systemów fizycznych) |
| W-2 | Matematyka |
| W-3 | Informatyka (umiejętność programowania na poziomie podstawowym) |
| W-4 | Automatyka cyfrowa |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z metodyką projektowania i optymalizacji rozmytych algorytmów sterowania. |
| C-2 | Zapoznanie studentow z podstawowymi algorytmami sterowania rozmytego PID podobnych oraz metodyka ich implementacji i optymalizacji |
| C-3 | Ukształtowanie umiejętności testowania i implementacji zaprojektowanego algorytmu na wybranej platformie sprzętowej (metodyka hardware in the loop i rapid prototyping) |
| C-4 | Ukształtowanie umiejetności z zakresu optymalizacji działania zaprojektowanych algorytmów sterowania (dobór czasu próbkowania, algorytmy strojenia) |
| C-5 | Zapoznanie studentow z metodyka projektowania regulatora rozmytego samoorganizujacego sie. |
| C-6 | Zapoznanie studentow z rozmytymi algorytmami nadzorujacymi dzialania algorytmow, dzialajacych w warstwie bezposredniej . |
| C-7 | Zapoznanie studentow z algorytmami strojenia algorytmow sterowania w warstwie bezposredniej.. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Synteza algorytmu fuzzy PID i badanie jakości i stabilności układu sterowania zgodnie z procedurami model in the loop i hardware in the loop oraz w czasie rzeczywistym. | 4 |
| T-L-2 | Projekt i implementacja autotunera dla algorytmu fuzzy PID i badanie efektywności zgodnie z procedurami model in the loop i hardware in the loop oraz w czasie rzeczywistym. | 4 |
| T-L-3 | Synteza algorytmu SOC i badanie jakości i stabilności układu sterowania zgodnie z procedurami model in the loop i hardware in the loop oraz w czasie rzeczywistym. | 3 |
| T-L-4 | Synteza i badanie algorytmu fuzzy w warstwie nadrzędnej, nadzorującego działanie algorytmu w warstwie sterowania bezpośredniego. | 3 |
| T-L-5 | Zaliczenie końcowe | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Architektura systemów sterowania (systemy tradycyjne- rozproszone, systemy DDC (Direct Digital Control)-scentralizowanie, systemy wielopoziomowe) | 2 |
| T-W-2 | Metodyka projektowania rozmytych algorytmów sterowania cyfrowego. | 2 |
| T-W-3 | Podstawowe PID podobne algorytmy rozmyte oraz sposoby projektowania i implementacji algorytmów sterowania cyfrowego | 2 |
| T-W-4 | Metodyka projektowania i implementacji samoorganizujaecgo regulatora rozmytego. | 3 |
| T-W-5 | Podstawowe elementy inteligentnego budynku (system sterowania ogrzewaniem, nadzoru i sterowania zużyciem energii, system sterowania wentylacją i klimatyzacją, system alarmowy i monitoringu, system kontroli dostępu, systemy sygnalizacji włamania i napadu) | 3 |
| T-W-6 | Procedury model in the loop (symulacja komputerowa), hardware in the loop (symulacja czasu rzeczywistego) i rapid prototyping w projektowaniu algorytmów sterowania | 2 |
| T-W-7 | Zaliczenie końcowe | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Udzial w zajeciach + zaliczenie | 15 |
| A-L-2 | Realizacja zadan domowych | 2 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczenia laboratorium | 1 |
| A-L-4 | Konsultacje do laboratorium | 1 |
| 19 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udzial w zajeciach i zaliczenie | 15 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia wykladu | 10 |
| A-W-3 | Uczestnictwo w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć | 2 |
| A-W-4 | Realizacja zadan domowych | 7 |
| 34 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z prezentacja |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielna implementacja oprogramowania sterujacego z wykorzystaniem Automation Studio |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielne rozwiazywanie postawionych problemow z wykorzystaniem stanowisk badawczych |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Krótkie zaliczenie pisemne lub ustne na początku każdych zajęc |
| S-2 | Ocena formująca: Raporty powykonawcze do ćwiczeń |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie końcowe w formie ustnej i pisemnej |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania, działających w warstwie sterowania bezpośredniego i nadrzędnego. | I_2A_W06 | — | C-1, C-2, C-5, C-6, C-7 | T-W-1, T-W-5, T-W-6, T-W-4, T-W-2, T-W-3 | M-1 | S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: zaprojektować i zaimplementować rozmyte algorytmy sterowania w warstwie bezpośredniej i nadrzędnej, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o założone kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, dobrać platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą | I_2A_U02, I_2A_U03, I_2A_U05 | — | C-4, C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-4, T-L-3 | M-2, M-3 | S-1, S-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 | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_K01 W wyniku przeprowadzonych zajec student powinien umiec w sposob klarowny sporzadzac raporty z przeprowadzonych badań i wyjasniac w sposob ogolnie zrozumialy dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow. | I_2A_K01, I_2A_K02, I_2A_K04, I_2A_K06 | — | C-4, C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-4, T-L-3 | M-2, M-3 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania, działających w warstwie sterowania bezpośredniego i nadrzędnego. | 2,0 | Student nie potrafi scharakteryzować w elementarny sposób metodyki projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania. |
| 3,0 | Student potrafi scharakteryzować na elementarnym poziomie metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania. | |
| 3,5 | Student potrafi scharakteryzować i analizować metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania. | |
| 4,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania, podając przy tym praktyczne przykłady, bez wnikliwej ich analizy. | |
| 4,5 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania, podając przy tym praktyczne przykłady z wnikliwą ich analizą. | |
| 5,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie metodykę projektowania i strojenia rozmytych algorytmów sterowania, podając przy tym praktyczne przykłady z wnikliwą ich analizą i sposobami rozwiązywania problemów rzeczywistych. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: zaprojektować i zaimplementować rozmyte algorytmy sterowania w warstwie bezpośredniej i nadrzędnej, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o założone kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, dobrać platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą | 2,0 | Student nie potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazanego rozmytego algorytmu sterowania, określić optymalnego czasu próbkowania wskazaną metodą, zoptymalizować układu sterującego w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretycznej analizy stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazanej platformy wykonawczej dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentacji wykonawczej. |
| 3,0 | Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazany rozmyty algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania wskazaną metodą, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 3,5 | Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazany rozmyty algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania wskazaną metodą oraz innymi wybranymi przez siebie metodami, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,0 | Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazany oraz wybrany przez siebie rozmyty algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania wskazaną metodą oraz innymi wybranymi przez siebie metodami, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,5 | Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazany oraz wybrany przez siebie rozmyty algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania wskazaną metodą oraz innymi wybranymi przez siebie metodami, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane i wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 5,0 | Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować wskazany oraz wybrany przez siebie rozmyty algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania wskazaną metodą oraz innymi wybranymi przez siebie metodami, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane i wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną oraz dowolną wybraną przez siebie platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), sporządzić dokumentację wykonawczą. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D19/O6/3-1_K01 W wyniku przeprowadzonych zajec student powinien umiec w sposob klarowny sporzadzac raporty z przeprowadzonych badań i wyjasniac w sposob ogolnie zrozumialy dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow. | 2,0 | Student nie potrafi na elementarnym poziomie sporzadzac dokumentacji technicznej i wyjasniac w sposob podstawowy dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania. |
| 3,0 | Student potrafi na elementarnympoziomie sporzadzac dokumentację techniczną i wyjasniac w sposob podstawowy dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania. | |
| 3,5 | Student potrafi w klarowny sposób sporzadzac dokumentację techniczną i wyjasniac w sposob ogólnie zrozumiały dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania. | |
| 4,0 | Student potrafi w klarowny sposób sporzadzac dokumentację techniczną i wyjasniac w sposob ogólnie zrozumiały dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania, aktywnie angażując się w wyjaśnianie w przypadku wątpliwości. | |
| 4,5 | Student potrafi w klarowny sposób sporzadzac dokumentację techniczną w szerszym zakresie niż wskazany i wyjasniac w sposob ogólnie zrozumiały dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania, aktywnie angażując się w wyjaśnianie w przypadku wątpliwości. | |
| 5,0 | Student potrafi w klarowny sposób sporzadzac dokumentację techniczną w szerszym zakresie niż wskazany i wyjasniac w sposob ogólnie zrozumiały dzialanie skomplikowanych systemow technicznych i zaimplementowanyh algorytmow sterowania, aktywnie angażując się w wyjaśnianie w przypadku wątpliwości oraz dokonując krytycznej analizy uzyskanych wyników. |
Literatura podstawowa
- Astrom K., Hagglund T., PID controllers : Theory, design and tuning, Instrument Society of America, NY, 1995
- Brzózka J., Regulatory cyfrowe w automatyce, Mikom, Warszawa, 2002
- Bishop R.H., Dorf R.C., Modern Control Systems, Pearson Prentice Hall, NY, 2008
- Leigh J.R., Applied digital control, Prentice Hall, Londyn, 1985
- Bryan L.A., Bryan E.A., Programmable Controllers Theory and implementation., Industrial Text Company, Marietta, 1997
- Kevin M. Passino, Stephen Yurkovich, Fuzzy Control, Addison Wesley Longman, Menlo Park, CA, 1998
Literatura dodatkowa
- Bennet S., Real – Time Computer Control, Prentice/Hall International, Londyn, 1988
- Wajs W., Byrski W., Grega W., Mikrokomputerowe systemy sterowania, Wydawnictwo AGH, Kraków, 1997
- Broel-Plater B., Sterowniki programowalne właściwości i zasady stosowania, Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2000
- Jegierski T., Wyrwał J.,Kasprzak J., Hajda J., Programowanie sterowników PLC, Wydawnictwo pracowni komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 1998