Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S2)
specjalność: Urządzenia i instalacje elektryczne
Sylabus przedmiotu Analiza i projektowanie obwodów elektrycznych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Analiza i projektowanie obwodów elektrycznych | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Elektrotechnologii i Diagnostyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Konstanty Gawrylczyk <Konstanty.Gawrylczyk@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Konstanty Gawrylczyk <Konstanty.Gawrylczyk@zut.edu.pl>, Marcin Ziółkowski <Marcin.Ziolkowski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 6,0 | ECTS (formy) | 6,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość podstaw informatyki |
| W-2 | Znajomość podstaw elektrotechniki |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Opanowanie numerycznych i analitycznych metod analizy obwodów elektrycznych. |
| C-2 | Umiejętność formułowania zadań projektowych, a następnie ich rozwiązywania. |
| C-3 | Umiejętność wyboru optymalnej metody rozwiązania oraz adekwatnego oprogramowania narzędziowego. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Zaawansowane metody analizy obwodów prądu stałego | 4 |
| T-L-2 | Zaawansowane metody analizy obwodów pradu zmiennego | 4 |
| T-L-3 | Metody analizy stanów przejściowych. Obwody nieliniowe. | 6 |
| T-L-4 | Wyznaczanie wrażliwości układów metodami analitycznymi | 2 |
| T-L-5 | Analiza tolerancji w obwodach prądu stałego | 2 |
| T-L-6 | Projektowanie obwodów z użyciem bezgradientowych metod otymalizacji. | 4 |
| T-L-7 | Projektowanie obwodów z użyciem gradientowych metod optymalizacji | 4 |
| T-L-8 | Regularyzacja zadań źle uwarunkowanych | 4 |
| 30 | ||
| projekty | ||
| T-P-1 | Formułowanie równań do analizy obwodu stałoprądowego. Rozwiązanie przy użyciu pakietu Mathcad. | 2 |
| T-P-2 | Analiza odpowiedzi częstotliwościowej obwodu z użyciem Mathcada oraz SPICE’a. Modele elementów obwodu uzależnione od poziomu sygnału i od częstotliwości. | 2 |
| T-P-3 | Analiza stanu przejściowego w obwodzie. | 2 |
| T-P-4 | Metoda zmiennych stanu. Modele elementów reaktancyjnych. | 2 |
| T-P-5 | Rozwiązywanie dużych układów równań: algorytm LU, rozkład na wartości osobliwe. | 2 |
| T-P-6 | Pojęcie wrażliwości małoprzyrostowej. Wyznaczanie wrażliwości metodą bezpośrednią. Porównanie z wynikami uzyskanymi przy pomocy SPICE'a. | 2 |
| T-P-7 | Wyznaczanie wrażliwości metodą Tellegena. | 3 |
| T-P-8 | Wyznaczanie wrażliwości metodą układu przyrostowego. | 3 |
| T-P-9 | Projektowanie układu stałoprądowego z uzyciem metod optymalizacji bezgradientowej. | 3 |
| T-P-10 | Projektowanie układu stałoprądowego z użyciem optymalizacji gradientowej | 2 |
| T-P-11 | Projektowanie charakterystyk częstotliwościowych przy użyciu metod optymalizacji. | 2 |
| T-P-12 | Metody optymalizacji w zastosowaniu do projektowania filtrów. | 2 |
| T-P-13 | Metody regularyzacji zadań projektowych źle uwarunkowanych. | 3 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Analiza numeryczna obwodów elektrycznych. Struktura obwodów. Topologia sieci. Formułowanie równań. Równania w dziedzinie czasu i ich metody rozwiązywania. | 2 |
| T-W-2 | Komputerowe modele elementów układu. Klasyfikacja modeli ze względu na szerokość pasma i zakres amplitud sygnału. Hierarchia modeli. Modele indukcyjności oraz pojemności. Modele przyrządów półprzewodnikowych. | 2 |
| T-W-3 | Analiza numeryczna w dziedzinie czasu. Metoda zmiennych stanu. Modele pojemności oraz indukcyjności liniowej. | 2 |
| T-W-4 | Formułowanie równań dla sieci liniowych i nieliniowych metodą potencjałów węzłowych. Algorytm Newtona-Raphsona dla układu równań. | 2 |
| T-W-5 | Podstawowe definicje i algorytmy analizy wrażliwości. Twierdzenie Tellegena. Zastosowanie do prostego układu rezystancyjnego. | 2 |
| T-W-6 | Układy przyrostowe. Idea metody i realizacja numeryczna. Wyznaczenie wrażliwości prostego układu metodą układu przyrostowego. | 2 |
| T-W-7 | Układy dołączone w dziedzinie częstotliwości. Składniki wrażliwościowe. Wybór pobudzenia układu dołączonego stosownie do zagadnienia. | 2 |
| T-W-8 | Układy dołączone w dziedzinie czasu. Przykład analizy wrażliwości w dziedzinie czasu. Wyznaczanie gradientu kwadratowej funkcji błędu. | 2 |
| T-W-9 | Wyznaczanie wrażliwości z symbolicznej postaci funkcji obwodu. Zastosowanie modeli dołączonych do wyznaczania szumów układów. | 2 |
| T-W-10 | Wykorzystanie metod optymalizacji bezgradientowej do projektowania obwodów. Szybkość zbieżności zadania projektowego. Praktyczne aspekty stabilności rozwiązań. | 2 |
| T-W-11 | Wykorzystanie metod optymalizacji gradientowej do projektowania obwodów. Analiza wrażliwości jako źródło informacji gradientowej w optymalizacji. Jakobian. Zadania nadokreślone i ich metody rozwiązywania. | 2 |
| T-W-12 | Przykłady zadań projektowych wykonanych w oparciu o optymalizację bezgradientową Hooka-Jeevesa oraz Gaussa-Seidela. | 2 |
| T-W-13 | Przykłady zadań projektowych wykonanych w opaciu o metodę gradientowej optymalizacji z analizą wrażliwości. | 2 |
| T-W-14 | Algorytmy genetyczne i algorytmy Monte Carlo w zastosowaniu do projektowania układów. | 2 |
| T-W-15 | Zaawansowane projekty obwodów elektrycznych. | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach poprzez wykonanie indywidualnych ćwiczeń | 30 |
| A-L-2 | Samodzielne opracowanie wyników | 20 |
| 50 | ||
| projekty | ||
| A-P-1 | Uczestnictwo w zajęciach - wykonanie indywidualnych projektów obwodów o zróżnicowanym stopniu trudności. | 30 |
| A-P-2 | Samodzielne przygotowanie projektów i sprawozdań. | 20 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładzie. | 30 |
| A-W-2 | Utrwalenie i pogłębienie wiadomości. | 12 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia. | 8 |
| 50 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny. |
| M-2 | Projektowanie indywidualnych układów elektrycznych. |
| M-3 | Wykonanie zestawu ćwiczeń laboratoryjnych |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne wykładu. |
| S-2 | Ocena formująca: Wykonanie i zaliczenie zestawu projektów indywidualnych. |
| S-3 | Ocena formująca: Wykonanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_2A_C01_W01 Ma wiedzę w zakresie syntezy obwodów elektrycznych | EL_2A_W02 | — | — | C-2, C-3 | T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-12, T-W-13, T-W-14, T-W-15, T-W-5, T-W-6, T-W-11 | M-2, M-1, M-3 | S-1, S-2, S-3 |
| EL_2A_C01_W02 Ma wiedzę w zakresie zaawansowanej analizy układów elektrycznych | EL_2A_W01 | — | — | C-1 | T-W-3, T-W-1, T-W-2, T-W-4 | M-2, M-1, M-3 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_2A_C01_U04 Potrafi przeprowadzić analizę tolerancji elementów obwodu | EL_2A_U18 | — | — | C-3 | T-L-5 | M-2 | S-2 |
| EL_2A_C01_U05 Potrafi przeprowadzić zaawansowaną analizę obwodu w dziedzinie częstotliwości | EL_2A_U10 | — | — | C-2 | T-W-2, T-L-2 | M-2 | S-2 |
| EL_2A_C01_U06 Potrafi przeprowadzić zaawansowaną analizę stanu przejściowego w obwodzie elektrycznym | EL_2A_U08 | — | — | C-2 | T-W-3, T-L-3 | M-2 | S-2 |
| EL_2A_C02_U01 Potrafi prezentować wyniki projektu oraz przedyskutować wyniki | EL_2A_U04 | — | — | C-2 | T-P-10, T-P-7, T-P-6, T-P-9, T-P-11, T-P-8, T-P-12, T-P-13, T-P-4, T-P-5, T-P-1, T-P-2, T-P-3 | M-2 | S-2 |
| EL_2A_C02_U02 Potrafi dobrać użyte modele i metodę projektowania układu elektrycznego | EL_2A_U07 | — | — | C-1, C-3 | T-W-2, T-P-6, T-P-1, T-P-2 | M-2 | S-2 |
| EL_2A_C02_U03 Potrafi zaprojektować i zoptymalizować obwód elektryczny wykorzystując analizę wrażliwości | EL_2A_U18 | — | — | C-2, C-1, C-3 | T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-12, T-W-13, T-W-14, T-W-15, T-W-5, T-W-6, T-W-11, T-P-10, T-P-7, T-P-6, T-P-9, T-P-11, T-P-8, T-P-12, T-P-13, T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-8 | M-2 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_2A_C01_W01 Ma wiedzę w zakresie syntezy obwodów elektrycznych | 2,0 | |
| 3,0 | Zna metody syntezy układów | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C01_W02 Ma wiedzę w zakresie zaawansowanej analizy układów elektrycznych | 2,0 | |
| 3,0 | Zna zaawansowane metody analizy układów | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_2A_C01_U04 Potrafi przeprowadzić analizę tolerancji elementów obwodu | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi przeprowadzić analizę tolerancji | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C01_U05 Potrafi przeprowadzić zaawansowaną analizę obwodu w dziedzinie częstotliwości | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi analizować obwody prądu zmiennego | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C01_U06 Potrafi przeprowadzić zaawansowaną analizę stanu przejściowego w obwodzie elektrycznym | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi analizować stany nieustalone w obwodach | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C02_U01 Potrafi prezentować wyniki projektu oraz przedyskutować wyniki | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi prezentować wyniki projektu oraz przedyskutować wyniki. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C02_U02 Potrafi dobrać użyte modele i metodę projektowania układu elektrycznego | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi dobrać użyte modele i metodę projektowania układu elektrycznego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_2A_C02_U03 Potrafi zaprojektować i zoptymalizować obwód elektryczny wykorzystując analizę wrażliwości | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi zaprojektować i zoptymalizować obwód elektryczny wykorzystując analizę wrażliwości i tolerancji. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- K.M.Gawrylczyk, strony www kmg.zut.edu.pl, ZUT, Szczecin, 2012
- Chua L. O.. Lin P. M., Komputerowa analiza układów elektronicznych, WNT, Warszawa, 1981
Literatura dodatkowa
- Białko M., Analiza układów elektronicznych wspomagana mikrokomputerem, WNT, Warszawa, 1989