Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)

Sylabus przedmiotu Podstawy automatyki:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechatronika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy automatyki
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny Arkadiusz Parus <Arkadiusz.Parus@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Marek Grudziński <marek.grudzinski@zut.edu.pl>, Kamil Stateczny <Kamil.Stateczny@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 5,0 ECTS (formy) 5,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA3 15 1,30,30zaliczenie
laboratoriaL3 15 1,30,26zaliczenie
wykładyW3 30 2,40,44egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu fizyki, elektrotechniki i mechaniki. Powinien posiadać umiejętność posługiwania się liczbami zespolonymi, rachunkiem całkowym i macierzowym, znać sposoby rozwiązywania liniowych równań różniczkowych 1. rzędu.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
C-2Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.2
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.2
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.5
T-A-4Badanie warunków stabilności.3
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.3
15
laboratoria
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.4
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.2
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.2
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.2
T-L-5Sprzężenie zwrotne2
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID3
15
wykłady
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.5
T-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.6
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.3
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.6
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.6
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.4
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestniczenie w ćwiczeniach.15
A-A-2Samodzielne rozwiązywanie zadań.12
A-A-3Studiowanie podręczników.5
A-A-4Konsultacje,1
33
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.15
A-L-2Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.8
A-L-3Opracowywanie sprawozdań.6
A-L-4Zaliczenia i konsultacje.4
33
wykłady
A-W-1Uczestniczenie w wykładach.30
A-W-2Studiowanie literatury.5
A-W-3Samodzielne rozwiązywanie zadań.8
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.13
A-W-5Konsultacje.2
A-W-6Egzamin2
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin. Prace zaliczeniowe. Rozmowa.

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
ME_1A_B10_W01
Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.
ME_1A_W02, ME_1A_W03, ME_1A_W07C-1T-W-2, T-W-6, T-W-4, T-W-5, T-W-3, T-W-1, T-L-1, T-L-3, T-L-2, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-A-1, T-A-2, T-A-5, T-A-3, T-A-4M-1, M-2, M-3S-1, S-2

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
ME_1A_B10_U01
Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.
ME_1A_U04, ME_1A_U09, ME_1A_U13C-2T-A-1, T-A-2, T-A-5, T-A-3, T-A-4M-1, M-2, M-3S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

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
ME_1A_B10_K01
Kształtowanie postawy studenta w celu uzyskania świadomości konieczności ciągłego rozwoju osobistego oraz pracy zespołowej.
ME_1A_K01C-1T-W-1M-1S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_B10_W01
Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_B10_U01
Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.
2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
3,0Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_B10_K01
Kształtowanie postawy studenta w celu uzyskania świadomości konieczności ciągłego rozwoju osobistego oraz pracy zespołowej.
2,0
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Jednak jest to wiedza powierzchowna, której nie potrafi twórczo analizować.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Chłędowski M., Wykłady z automatyki dla mechaników, Ofic. Wydaw. PRz, Rzeszów, 2003
  2. Mikulski J., Podstawy automatyki – liniowe układy regulacji, Wydaw. PŚl, Gliwice, 2001
  3. Mazurek J., Vogt H., Żydanowicz W., Podstawy automatyki, Ofic. Wydaw. PW, Warszawa, 2002

Literatura dodatkowa

  1. Stefański T., Teoria sterowania. Cz. I: Modelowanie matematyczne, analiza i synteza układów liniowych, Pol. Świętokrzyska, Kielce, 1997

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.2
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.2
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.5
T-A-4Badanie warunków stabilności.3
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.3
15

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.4
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.2
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.2
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.2
T-L-5Sprzężenie zwrotne2
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID3
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.5
T-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.6
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.3
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.6
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.6
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.4
30

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestniczenie w ćwiczeniach.15
A-A-2Samodzielne rozwiązywanie zadań.12
A-A-3Studiowanie podręczników.5
A-A-4Konsultacje,1
33
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.15
A-L-2Przygotowywanie się do ćwiczeń laboratoryjnych.8
A-L-3Opracowywanie sprawozdań.6
A-L-4Zaliczenia i konsultacje.4
33
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestniczenie w wykładach.30
A-W-2Studiowanie literatury.5
A-W-3Samodzielne rozwiązywanie zadań.8
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu; egzamin.13
A-W-5Konsultacje.2
A-W-6Egzamin2
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_B10_W01Student posiada wiedzę na temat opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_W02Ma wiedzę w zakresie fizyki, elektroniki, automatyki i informatyki niezbędną do opisu i rozumienia zasad działania, budowy, technologii wytwarzania i programowania maszyn.
ME_1A_W03Ma teoretycznie podbudowaną wiedzę ogólną w zakresie mechaniki, wytrzymałości konstrukcji mechanicznych, elektroniki, elektrotechniki, informatyki, sztucznej inteligencji, układów sterowania i napędów oraz metrologii i systemów pomiarowych umożliwiających opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki.
ME_1A_W07Dysponuje wiedzą umożliwiającą dobór metod, technik, materiałów i narzędzi niezbędnych do rozwiązywania prostych problemów i zadań inżynierskich w zakresie projektowania układów mechatronicznych, technik programowania, doboru sterowania, układów pomiarowych i szybkiego prototypowania oraz technologii wytwarzania urządzeń mechatronicznych.
Cel przedmiotuC-1Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
Treści programoweT-W-2Przekształcenie Laplace’a. Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne. odpowiedź skokowa i impulsowa.
T-W-6Układy o wielu wejściach i wyjściach. Zmienne stanu, przestrzeń fazowa, związek z transmitancją. Pojęcia sterowalności i obserwowalności.
T-W-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.
T-W-5Podstawowe typy regulatorów. Jakość regulacji, błędy statyczne i dynamiczne, transmitancja uchybowa, pasmo przepustowe. Wskaźniki jakości: odcinkowe, całkowe, częstotliwościowe. Położenie biegunów a jakość regulacji i stabilność. Reguły Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatorów. Użycie charakterystyk logarytmicznych przy doborze regulatora.
T-W-3Charakterystyki podstawowych elementów liniowych. Schematy blokowe i ich redukcja.
T-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.
T-L-1Modelowanie liniowego systemu dynamicznego. Przekształcenie Laplace’a.
T-L-3Odpowiedź skokowa i impulsowa.
T-L-2Transmitancja operatorowa i częstotliwościowa, charakterystyki logarytmiczne.
T-L-4Stabilność układów liniowych. Kryteria stabilności Hurwitza i Nyquista. Zapas stabilności.
T-L-5Sprzężenie zwrotne
T-L-6Dobór nastaw regulatora PID
T-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.
T-A-4Badanie warunków stabilności.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin. Prace zaliczeniowe. Rozmowa.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Z trudem kojarzy elementy nabytej wiedzy. Czasem nie wie jak posiadaną wiedzę wykorzystać.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z akresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary i jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student w pełni opanował wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary i jej stosowania.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_B10_U01Student posiada praktyczne umiejętności opisu, oceny jakości i badania układów sterowania oraz doboru regulatorów do obiektów liniowych i linearyzowalnych. Potrafi poprawnie posługiwać się językiem automatyki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_U04Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy oraz poszukiwania rozwiązań problemów inżynierskich pojawiających się w pracy zawodowej.
ME_1A_U09Potrafi rozwiązywać zadania inżynierskie metodami analitycznymi, symulacyjnymi i za pomocą eksperymentu.
ME_1A_U13Potrafi sformułować proste zadania inżynierskie oraz poprawnie ocenić przydatność różnych metod i narzędzi do ich rozwiązania.
Cel przedmiotuC-2Nabycie umiejętności opisu obiektów regulacji i oceny jej jakości, doboru regulatorów, znajdywania odpowiedzi na zadane sygnały wejściowe.
Treści programoweT-A-1Opis matematyczny układów fizycznych i obiektów regulacji.
T-A-2Wyznaczanie transmitancji częstotliwościowych i odpowiedzi ustalonej na sygnał harmoniczny.
T-A-5Wyznaczanie uchybu statycznego i transmitancji zakłóceniowej.
T-A-3Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i skokowej.
T-A-4Badanie warunków stabilności.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe (audytoryjne).
M-3Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawdziany pisemne. Egzamin. Prace zaliczeniowe. Rozmowa.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań. Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych nie potrafi wyjaśnić sposobu pomiaru i ma problemy z formułowaniem wniosków.
3,0Student rozwiązuje zadania metodami nieoptymalnymi. Popełnia pomyłki w obliczeniach. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 i 4,0.
4,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania najczęściej rozwiązuje metodami optymalnymi. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, jest aktywny, potrafi interpretować wyniki pomiarów. W stopniu dobrym opanował język automatyki.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 i 5,0.
5,0Student ma umiejętności kojarzenia i analizy nabytej wiedzy. Zadania rozwiązuje metodami optymalnymi. Potrafi wykorzystywać właściwe techniki komputerowe. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo, w sposób aktywny, potrafi ocenić metodę i wyniki badań. Opanował język automatyki.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_B10_K01Kształtowanie postawy studenta w celu uzyskania świadomości konieczności ciągłego rozwoju osobistego oraz pracy zespołowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_K01Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się celem utrzymania poziomu i podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych.
Cel przedmiotuC-1Poznanie typowych dla automatyki metod opisu obiektów liniowych, doboru regulatorów, oceny jakości regulacji.
Treści programoweT-W-1Układy sterowania i regulacji, sprzężenie zwrotne. Obiekty regulacji: opis matematyczny, charakterystyki statyczne, przykłady.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z elementami ćwiczeń przedmiotowych.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena i zliczanie ustne poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Jednak jest to wiedza powierzchowna, której nie potrafi twórczo analizować.
3,5
4,0
4,5
5,0