Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Elementy nieliniowego modelowania i sterowania:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Elementy nieliniowego modelowania i sterowania
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Sterowania i Pomiarów
Nauczyciel odpowiedzialny Adam Łukomski <Adam.Lukomski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Adam Łukomski <Adam.Lukomski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 9 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW7 15 2,00,62egzamin
laboratoriaL7 15 2,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy analizy matematycznej i algebry liniowej.
W-2Zagadnienia z fizyki z zakresu mechaniki bryły sztywnej.
W-3Podstawy teorii sterowania - przestrzeń stanu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Student zna metody modelowania układów mechanicznych wykorzystując narzędzia grupy i algebry Lie i potrafi je wykorzystać do zbudowania modelu i wykonania symulacji złożonego układu mechanicznego.
C-2Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania złożonymi układami mechanicznymi.
C-3Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego.
C-4Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania złożonym układem mechanicznym

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.2
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.2
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.2
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody2
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.2
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.2
T-L-7Kolokwium3
15
wykłady
T-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej4
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.4
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego3
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.4
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3wykonanie sprawozdań30
60
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studia pogłębiające wiedzę zdobytą na wykładach oraz przygotowanie do egzaminu45
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena sprawozdań
S-2Ocena formująca: Ocena za aktywność
S-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C29.2_W01
Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
AR_1A_W10, AR_1A_W06T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4M-1, M-2S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C29.2_U01
Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
AR_1A_U19T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U10C-3, C-4T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7M-3S-1, S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C29.2_W01
Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
2,0
3,0Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_C29.2_U01
Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
2,0
3,0Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Murray R. M., Li Z., Sastry S., A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation, CRC Press, 1994
  2. Slotine J-J. E., Lie W., Applied Nonlinear Control, Prencince Hall, Englewood Cliffs, 1991
  3. Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996, 2

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.2
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.2
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.2
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody2
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.2
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.2
T-L-7Kolokwium3
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej4
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.4
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego3
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.4
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2przygotowanie do zajęć15
A-L-3wykonanie sprawozdań30
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studia pogłębiające wiedzę zdobytą na wykładach oraz przygotowanie do egzaminu45
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C29.2_W01Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W10Zna budowę układów robotycznych, metody modelowania i sterowania, oraz orientuje się w stanie obecnym i trendach rozwoju robotyki.
AR_1A_W06Ma uporządkowaną wiedzę z teorii sterowania i systemów w zakresie opisu, analizy i syntezy układów sterowania.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W04ma szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Student zna metody modelowania układów mechanicznych wykorzystując narzędzia grupy i algebry Lie i potrafi je wykorzystać do zbudowania modelu i wykonania symulacji złożonego układu mechanicznego.
C-2Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania złożonymi układami mechanicznymi.
Treści programoweT-W-1Kinematyka i dynamika bryły sztywnej
T-W-2Sterowanie orientacją bryły sztywnej i jego zastosowania.
T-W-3Modelowanie kinematyki układu mechanicznego holonomicznego i nieholonomicznego
T-W-4Sterowanie układem nieholonomicznym - planowanie ścieżki i śledzenie ścieżki.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna metody modelowania układów mechanicznych bazujące na grupach i algebrach Lie. Student zna podstawowe metody syntezy układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_C29.2_U01Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U19Umie sformułować zadanie sterowania, zaprojektować układ sterowania i zoptymalizować jego działanie.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
T1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Cel przedmiotuC-3Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego.
C-4Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania złożonym układem mechanicznym
Treści programoweT-L-1Implementacja w Simulinku dwóch modeli kinematyki orientacji bryły sztywnej: SO(3) oraz kwaternionowego.
T-L-2Implementacja w Simulinku modelu dynamiki bryły sztywnej. Badania symulacyjne ruchu bryły. Synteza układu sterowania prędkością bryły.
T-L-3Synteza układu sterowania orientacją bryły. Badania symulacyjne.
T-L-4Synteza jakobianowego układu sterowania pozycjonowania kiści manipulatora o sześciu stopniach swobody
T-L-5Implementacja w Simulinku modelu satelity z kołami reakcyjnymi i badania symulacyjne.
T-L-6Synteza układu sterowania orientacją satelity z kołami reakcyjnymi.
T-L-7Kolokwium
Metody nauczaniaM-3ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena sprawozdań
S-2Ocena formująca: Ocena za aktywność
S-3Ocena podsumowująca: Kolokwium końcowe
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi stworzyć model matematyczny złożonego układu mechanicznego bazujące na grupach i algebrach Lie. Student potrafi dokonać syntezy nieliniowego układu sterowania.
3,5
4,0
4,5
5,0