Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Nieliniowe układy sterowania:
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 | Nieliniowe układy sterowania | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki i Robotyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Zbigniew Emirsajłow <Zbigniew.Emirsajlow@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Bogdan Grzywacz <Bogdan.Grzywacz@zut.edu.pl>, Maja Kocoń <Maja.Kocon@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zaliczone moduły: Metody matematyczne automatyki i robotyki, Wprowadzenie do automatyki i robotyki, Sygnały i systemy dynamiczne, Teoria sterowania |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami opisu nieliniowych obiektów sterowania |
| C-2 | Zapoznanie studentów z metodami analizy i syntezy układów sterowania z czasem ciągłym, bazującymi na teorii Lapunowa |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Tworzenie modeli matematycznych układów nieliniowych na bazie równania Eulera-Lagrange'a | 4 |
| T-L-2 | Analiza nieliniowego układu dynamicznego na płaszczyźnie fazowej - badanie punktów równowagi | 2 |
| T-L-3 | Stabilizacja odwróconego wahadła na wózku - model, linearyzacja, sterowanie | 4 |
| T-L-4 | Stabilizacja położenia kulki na równoważni - model, linearyzacja, sterowanie | 3 |
| T-L-5 | Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych | 2 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Nieliniowy model w przestrzeni stanu (przykłady nieliniowych układów dynamicznych, nieliniowy stacjonarny model w przestrzeni stanu, układ autonomiczny, pojecie punktu równowagi, analiza układu II rzędu na płaszczyźnie fazowej, tworzenie modelu na bazie równania Eulera-Lagrange'a) | 3 |
| T-W-2 | Pojecie stabilności i stabilności asymptotycznej punktu równowagi, pojecie stabilności globalnej układu, obszar przyciągania punktu równowagi. | 2 |
| T-W-3 | Linearyzacja modelu nieliniowego w otoczeniu punktu równowagi (przybliżony model liniowy układu nieliniowego - linearyzacja w otoczeniu punktu równowagi, zachowanie się modelu liniowego w otoczeniu punktów równowagi, rodzaje punktów równowagi, I metoda Lapunowa, badanie stabilności punktu równowagi) | 3 |
| T-W-4 | Bezpośrednia metoda Lapunowa (pojęcie funkcji dodatnio określonej i półokreślonej oraz ujemnie określonej i półokreślonej, forma kwadratowa, twierdzenia Lapunowa o stabilności lokalnej i globalnej) | 3 |
| T-W-5 | Twierdzenie La'Salle'a o zbiorach niezmienniczych, wykorzystanie twierdzenia La'Salle'a, zastosowanie twierdzenia Lapunowa do badania stabilności układów liniowych, algebraiczne równanie Lapunowa, pasywność. | 2 |
| T-W-6 | Nieliniowe sprzężenie zwrotne i linearyzacja układu (podstawowe pojęcia, przykłady). Zaliczenie wykładów. | 2 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Udział w zajęciach laboratoryjnych | 15 |
| A-L-2 | Przygotowanie się do ćwiczeń | 10 |
| A-L-3 | Przygotowanie sprawozdań | 8 |
| A-L-4 | Przygotowanie się do zaliczenia ćwiczeń | 7 |
| 40 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | Uzupełnianie wiedzy z literatury | 10 |
| A-W-3 | Przygotowanie się do zaliczenia | 10 |
| 35 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne, symulacje. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Krótki sprawdzian pisemny przed przystąpieniem do ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-3 | Ocena formująca: Zaliczenie pisemne wykładu |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C23_W03 Ma podstawową wiedzę z zakresu modelowania i analizy układów sterowania z obiektami nieliniowymi, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa | AR_1A_W06 | — | — | C-1, C-2 | T-W-6, T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-1, T-W-5 | M-1 | S-3 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C23_U03 Umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania i przeanalizować jego właściwości, wykorzystując m.in. I i II metodę Lapunowa. Umie także zlinearyzować taki obiekt i zaprojektować dla niego liniowy układ sterowania. | AR_1A_U19 | — | — | C-1, C-2 | T-L-1, T-L-3, T-L-2, T-L-4, T-L-5 | M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C23_W03 Ma podstawową wiedzę z zakresu modelowania i analizy układów sterowania z obiektami nieliniowymi, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa | 2,0 | Student nie posiada podstawowej wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości |
| 3,0 | Student posiada podstawową wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa. | |
| 3,5 | Student posiada podstawową wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa. Wie również jak zaprojektować układ sterowania dla zlinearyzowanego obiektu nieliniowego, ale popełnia błędy. | |
| 4,0 | Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa. Wie również jak zaprojektować układ sterowania dla zlinearyzowanego obiektu nieliniowego, ale niezbyt efektywny. | |
| 4,5 | Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa. Wie również jak efektywnie zaprojektować układ sterowania dla zlinearyzowanego obiektu nieliniowego. | |
| 5,0 | Student posiada szeroka wiedzę z zakresu modelowania nieliniowych obiektów sterowania i analizy ich właściwości, w szczególności zna I i II metodę Lapunowa. Wie również jak efektywnie zaprojektować układ sterowania dla zlinearyzowanego obiektu nieliniowego. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C23_U03 Umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania i przeanalizować jego właściwości, wykorzystując m.in. I i II metodę Lapunowa. Umie także zlinearyzować taki obiekt i zaprojektować dla niego liniowy układ sterowania. | 2,0 | Student nie potrafi wyznaczyć modelu prostego, nieliniowego obiektu sterowania ani zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Nie umie też zbadać jego stabilności I i II metodę Lapunowa. |
| 3,0 | Student umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania oraz zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Umie zbadać jego stabilność wykorzystując I i II metodę Lapunowa, ale zadarzają mu się błędy. | |
| 3,5 | Student umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania oraz zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Umie zbadać jego stabilność wykorzystując I i II metodę Lapunowa. Ponadto, dla zlinearyzowanego obiektu umie zaprojektować prosty liniowy układ sterowania, ale zadarzają mu się niezbyt istotne błędy. | |
| 4,0 | Student umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania oraz zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Umie zbadać jego stabilność wykorzystując I i II metodę Lapunowa. Ponadto, dla zlinearyzowanego obiektu umie zaprojektować prosty liniowy układ sterowania, ale robi to niezbyt efektywnie. | |
| 4,5 | Student umie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania oraz zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Umie zbadać jego stabilność wykorzystując I i II metodę Lapunowa. Ponadto, dla zlinearyzowanego obiektu umie zaprojektować prosty liniowy układ sterowania. | |
| 5,0 | Student umie efektywnie wyznaczyć model prostego, nieliniowego obiektu sterowania oraz zlinearyzować go w otoczeniu punktu pracy. Umie zbadać jego stabilność wykorzystując I i II metodę Lapunowa. Ponadto, dla zlinearyzowanego obiektu umie efektywnie zaprojektować liniowy układ sterowania. |
Literatura podstawowa
- Slotine J-J. E., Li W., Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1991
Literatura dodatkowa
- Khalil H. K., Nonlinear Systems, 2nd ed., Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996