Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Układy regulacji i planowania ruchu w serwonapędach:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Układy regulacji i planowania ruchu w serwonapędach
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Krzysztof Pietrusewicz <Krzysztof.Pietrusewicz@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Paweł Dworak <Pawel.Dworak@zut.edu.pl>, Michał Kubicki <michal.kubicki@zut.edu.pl>, Paweł Waszczuk <Pawel.Waszczuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 30 2,00,50zaliczenie
wykładyW5 15 1,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wiedza z matematyki, informatyki, fizyki, podstaw automatyki, sterowników programowalnych i napędów elektrycznych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych ze szczególnym uwzględnieniem ich modyfikacji.
C-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem pojedynczej osi w programie sterującym procesem przemysłowym.
C-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do zajęć. Profile ruchu.2
T-L-2Generacja traktorii uwzględniająca drugią pochodną położenia (typ I oraz II).2
T-L-3Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i czwartą pochodną położenia (typ III i wyższe).2
T-L-4Implementacja generatora trajektorii w systemach dyskretnych. Generator trajektorii w układach sterowania ruchem.2
T-L-5Struktura regulatora układu serwonapędowego.2
T-L-6Modelowanie układu napędu.4
T-L-7Wprowadzenie do IDE sterownika PLC. Maszyna stanów w języku ST.2
T-L-8Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterującym ruchem.6
T-L-9Eksperymentalna weryfikacja modelu silnika oraz generatora trajektorii.2
T-L-10Dobór nastaw regulatora. Monitorowanie i modyfikacja układu regulatora serwonapędu.4
T-L-11Zaliczenie zajęć laboratoryjnych.2
30
wykłady
T-W-1Profile ruchu, generacja trajektorii, generator trajektorii w systemach dyskretnych.4
T-W-2Struktury regulatorów układów serwonapędowych, dobór parametrów, strojenie regulatorów, autotuning.2
T-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych.2
T-W-4Modelowanie układu serwonapędowego.2
T-W-5Integracja sterowania ruchem w programie sterownika PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu.2
T-W-6Sterowanie i synchronizacja ruchu w układach wieloosiowych. Zaliczenie wykładów.3
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Studia literaturowe5
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Opracowanie sprawozdań8
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia pisemnnego5
A-L-5Konsultacje2
50
wykłady
A-W-1Studia literaturowe7
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia wykładów3
25

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Zajęcia laboratoryjne
M-3Metoda projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
S-3Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie sprawozdań i/llub projektów.
S-4Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie aktywności na zajęciach.

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C27.2_W01
Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i potrafi dokonywać jego modyfikacji. Zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
AR_1A_W03C-1, C-3T-W-3, T-W-1, T-W-2, T-W-6, T-W-4M-1S-2
AR_1A_C27.2_W02
Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Potrafi zaimplementować program sterujący ruchem po stronie sterownika PLC.
AR_1A_W03C-2T-W-5M-1S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C27.2_U01
Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowaniem ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie.
AR_1A_U08C-2T-L-11, T-L-8, T-L-9, T-L-7, T-L-10M-2S-1, S-2
AR_1A_C27.2_U02
Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu. Potrafi zamodelować przykładowy napęd i układ korzystający z generatora trajektorii. Potrafi przeanalizować i zmodyfikować strukturę regulatora układu serwonapędu.
AR_1A_U08C-3, C-1T-L-11, T-L-10, T-L-4, T-L-2, T-L-1, T-L-3, T-L-5, T-L-9, T-L-6M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
AR_1A_C27.2_W01
Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i potrafi dokonywać jego modyfikacji. Zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
AR_1A_C27.2_W02
Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Potrafi zaimplementować program sterujący ruchem po stronie sterownika PLC.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
AR_1A_C27.2_U01
Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowaniem ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.
AR_1A_C27.2_U02
Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu. Potrafi zamodelować przykładowy napęd i układ korzystający z generatora trajektorii. Potrafi przeanalizować i zmodyfikować strukturę regulatora układu serwonapędu.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.

Literatura podstawowa

  1. Pietrusewicz K., Dworak P., Programowalne sterowniki automatyki PAC, NAKOM, Poznań, 2009, 1
  2. Honczarenko J., Obrabiarki sterowane numerycznie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2008, I
  3. Suh S.-H., Kang S.-K., Chung D.-H., Stroud I., Theory and design of CNC systems, Springer, London, 2008
  4. Biagiotti L., Melchiorri C., Trajectory planning for automatic machines and robots, Springer, Berlin, 2008
  5. Hakan Gürocak, Industrial Motion Control: Motor Selection, Drives, Controller Tuning, Applications, Wiley, 2015
  6. Alan Overby, CNC Machining Handbook: Building, Programming, and Implementation, McGraw-Hill, 2010
  7. George W. Younkin, Industrial servo control systems: fundamentals and applications, CRC Press, 2002

Literatura dodatkowa

  1. The CNC Handbook: Digital Manufacturing and Automation from CNC to Industry 4.0, Hans Bernhard Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz, Industrial Press, Inc., 2021
  2. Kaushik Kumar, Chikesh Ranjan, J. Paulo Davim, CNC Programming for Machining, Springer, 2020
  3. Torsten Kröger, On-Line Trajectory Generation in Robotic Systems, Springer Berlin, Heidelberg, 2010
  4. Wskazane informatory techniczne producentów oprogramowania lub sprzętu

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do zajęć. Profile ruchu.2
T-L-2Generacja traktorii uwzględniająca drugią pochodną położenia (typ I oraz II).2
T-L-3Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i czwartą pochodną położenia (typ III i wyższe).2
T-L-4Implementacja generatora trajektorii w systemach dyskretnych. Generator trajektorii w układach sterowania ruchem.2
T-L-5Struktura regulatora układu serwonapędowego.2
T-L-6Modelowanie układu napędu.4
T-L-7Wprowadzenie do IDE sterownika PLC. Maszyna stanów w języku ST.2
T-L-8Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterującym ruchem.6
T-L-9Eksperymentalna weryfikacja modelu silnika oraz generatora trajektorii.2
T-L-10Dobór nastaw regulatora. Monitorowanie i modyfikacja układu regulatora serwonapędu.4
T-L-11Zaliczenie zajęć laboratoryjnych.2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Profile ruchu, generacja trajektorii, generator trajektorii w systemach dyskretnych.4
T-W-2Struktury regulatorów układów serwonapędowych, dobór parametrów, strojenie regulatorów, autotuning.2
T-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych.2
T-W-4Modelowanie układu serwonapędowego.2
T-W-5Integracja sterowania ruchem w programie sterownika PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu.2
T-W-6Sterowanie i synchronizacja ruchu w układach wieloosiowych. Zaliczenie wykładów.3
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Studia literaturowe5
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Opracowanie sprawozdań8
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia pisemnnego5
A-L-5Konsultacje2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Studia literaturowe7
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia wykładów3
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.2_W01Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i potrafi dokonywać jego modyfikacji. Zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W03Ma zaawansowaną, uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z obszaru automatyki oraz robotyki.
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych ze szczególnym uwzględnieniem ich modyfikacji.
C-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.
Treści programoweT-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych.
T-W-1Profile ruchu, generacja trajektorii, generator trajektorii w systemach dyskretnych.
T-W-2Struktury regulatorów układów serwonapędowych, dobór parametrów, strojenie regulatorów, autotuning.
T-W-6Sterowanie i synchronizacja ruchu w układach wieloosiowych. Zaliczenie wykładów.
T-W-4Modelowanie układu serwonapędowego.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.2_W02Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Potrafi zaimplementować program sterujący ruchem po stronie sterownika PLC.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W03Ma zaawansowaną, uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z obszaru automatyki oraz robotyki.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem pojedynczej osi w programie sterującym procesem przemysłowym.
Treści programoweT-W-5Integracja sterowania ruchem w programie sterownika PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.2_U01Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowaniem ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U08Potrafi rozwiązywać zadania i problemy występujące w obszarze automatyzacji oraz robotyzacji z wykorzystaniem metod i narzędzi inżynierskich w szczególności stosując techniki analityczne lub symulacyjne.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem pojedynczej osi w programie sterującym procesem przemysłowym.
Treści programoweT-L-11Zaliczenie zajęć laboratoryjnych.
T-L-8Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterującym ruchem.
T-L-9Eksperymentalna weryfikacja modelu silnika oraz generatora trajektorii.
T-L-7Wprowadzenie do IDE sterownika PLC. Maszyna stanów w języku ST.
T-L-10Dobór nastaw regulatora. Monitorowanie i modyfikacja układu regulatora serwonapędu.
Metody nauczaniaM-2Zajęcia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.2_U02Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu. Potrafi zamodelować przykładowy napęd i układ korzystający z generatora trajektorii. Potrafi przeanalizować i zmodyfikować strukturę regulatora układu serwonapędu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U08Potrafi rozwiązywać zadania i problemy występujące w obszarze automatyzacji oraz robotyzacji z wykorzystaniem metod i narzędzi inżynierskich w szczególności stosując techniki analityczne lub symulacyjne.
Cel przedmiotuC-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.
C-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych ze szczególnym uwzględnieniem ich modyfikacji.
Treści programoweT-L-11Zaliczenie zajęć laboratoryjnych.
T-L-10Dobór nastaw regulatora. Monitorowanie i modyfikacja układu regulatora serwonapędu.
T-L-4Implementacja generatora trajektorii w systemach dyskretnych. Generator trajektorii w układach sterowania ruchem.
T-L-2Generacja traktorii uwzględniająca drugią pochodną położenia (typ I oraz II).
T-L-1Wprowadzenie do zajęć. Profile ruchu.
T-L-3Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i czwartą pochodną położenia (typ III i wyższe).
T-L-5Struktura regulatora układu serwonapędowego.
T-L-9Eksperymentalna weryfikacja modelu silnika oraz generatora trajektorii.
T-L-6Modelowanie układu napędu.
Metody nauczaniaM-2Zajęcia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.