ZUT - Polska Rama Kwalifikacji / Rok 2021/2022 / Wydział Elektryczny / Automatyka i robotyka (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Wprowadzenie do automatyki i robotyki:

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	Wprowadzenie do automatyki i robotyki
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Katedra Automatyki i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny	Stefan Domek <Stefan.Domek@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Krzysztof Jaroszewski <Krzysztof.Jaroszewski@zut.edu.pl>, Paweł Waszczuk <Pawel.Waszczuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	3,0	ECTS (formy)	3,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	polski
Blok obieralny	—	Grupa obieralna	—

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	1	15	1,6	0,50	egzamin
laboratoria	L	1	10	1,4	0,50	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Wcześniej należy uzyskać efekty wiedzy i umiejętności z matematyki, informatyki i fizyki.

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z zadaniami układów regulacji automatycznej, stosowanymi rozwiązaniami i tendencjami rozwojowymi.
C-2	Zapoznanie studentów z podstawami opisu układów sterowania.
C-3	Zapoznanie studentów z właściwościami podstawowych elementów automatyki; ukształtowanie umiejętności rozróżniania podstawowych elementów.
C-4	Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami syntezy układów sterowania i oceny jakości ich działania.
C-5	Zapoznanie studentów z modelem funkcjonalnym komputerowych układów sterowania i ukształtowanie na tym tle umiejętności dostrzegania poszczególnych funkcji w przykładowych rozwiązaniach układów regulacji automatycznej.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Wprowadzenie do zajęć laboratoryjnych - zasady BHP, omówienie sposobu prowadzenia zajęć, zasad zaliczania poszczególłnych ćwiczeń i całej formy zajęć.	1
T-L-2	Warstwowy model układu automatycznego sterowania - przykład realizacji ukłdu sterowania z wykorzystaniem PLC i HMI. Diagnostyka procesu przemysłowego.	2
T-L-3	Metody sztucznej inteligencji - pokazanie rozwiązań problemów przemysłowych przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych, logiki rozmytej i technik ewolucyjnych.	2
T-L-4	Robotyka - pokazanie róznych typów konstrukcji - przykłady rzeczywiste. Napisanie prostego programu demostracyjnego na manipulator przemysłowy.i	2
T-L-5	Układ regulacji ciągłej - przykład realizacji układu regulacji rzeczywistego obiektu .	2
T-L-6	Podsumowanie formy zajęć. Zaliczenie.	1
		10
wykłady
T-W-1	Wstęp – cele i program przedmiotu, literatura. Historia automatyki, przykłady, perspektywy; etapy projektowania i instalacji układów automatyki. Przykładowe procesy technologiczne w różnych gałęziach przemysłu.	2
T-W-2	Podstawowe pojęcia z zakresu automatyzacji – proces, obiekt, elementy automatyki, symbole graficzne; sterowanie. Pojęcie modelu, modelowanie a identyfikacja, weryfikacja modelu; modele matematyczne – wejścia, wyjścia, stan, stan początkowy; modele SISO/ MIMO, statyczne/ dynamiczne, liniowe/ nieliniowe, o stałych skupionych/ rozłożonych, ciągłe/ dyskretne/ hybrydowe; model wejściowo-wyjściowy. Idea rachunku operatorowego, elementarne podstawy przekształcenia Laplace’a; pojęcie transmitancji, bieguny i zera; przekształcanie schematów blokowych.	2
T-W-3	Charakterystyki czasowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki czasowe podstawowych elementów. Transmitancja Fouriera (widmowa funkcja przejścia); charakterystyki częstotliwościowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki częstotliwościowe podstawowych elementów.	2
T-W-4	Identyfikacja modeli – metody inżynierskie, wady zalety; wyznaczanie charakterystyk skokowych i częstotliwościowych dla różnych wymuszeń; idea identyfikacji modeli parametrycznych. Sterowanie a regulacja; otwarty układ sterowania; ujemne sprzężenie zwrotne; zamknięty układ sterowania; układ regulacji. Pojęcie stabilności – stabilność wewnętrzna / zewnętrzna, stabilność asymptotyczna; stabilność układów liniowych i nieliniowych; wpływ biegunów na stabilność układu. Pojęcie sterowalności i obserwowalności.	2
T-W-5	Budowa układu regulacji. Podział układów regulacji ze względu na technologię wykonania – pneumatyczne, hydrauliczne, elektroniczne analogowe, cyfrowe, mieszane. Podział regulatorów ze względu na źródło zasilania – regulatory bezpośredniego działania/ pośredniego działania. Komputerowe układy automatyki – funkcjonalny model pięciowarstwowy; główne zadania warstw, wymagania; interfejsy dialogu człowiek-maszyna. Podział KUA – układy monitorowania, komputerowe stanowiska pomiarowo-testujące, układy sterowania sekwencyjno-logicznego, systemy bezpośredniego sterowania cyfrowego; przykłady.	2
T-W-6	Pojęcie algorytmu sterowania; ogólna klasyfikacja algorytmów. Podział regulatorów w zależności od algorytmu sterowania – ciągłe (bez ograniczeń, z ograniczeniami), nieciągłe (dwustawne, trójstawne), quasiciągłe (regulatory dwustawne z korekcją dynamiczną, z modulacją szerokości impulsu, krokowe), cyfrowe. Algorytm PID – wyprowadzenie algorytmu ciągłego; ocena jakości regulacji (wskaźniki odcinkowe i całkowe); ogólne zasady strojenia regulatora PID. Regulator PID dwustawny z korekcją dynamiczną; krokowy regulator PID; Cyfrowy algorytm PID – wyprowadzenie wzoru.	2
T-W-7	Idea algorytmu predykcyjnego (MPC); podstawowe pojęcia: horyzont predykcji, trajektoria referencyjna, modele obiektu i zakłóceń, funkcja kosztu; problemy implementacyjne. Wprowadzenie do diagnostyki technicznej – funkcje układu diagnostycznego, podstawowe pojęcia, detekcja a lokalizacja defektu; miejsce układu diagnostyki w pięciowarstwowym modelu funkcjonalnym; rodzaje układów diagnostycznych (z modelem procesu, bez modelu); przykłady możliwych defektów w układzie trzech zbiorników.	2
T-W-8	Nowoczesne narzędzia programistyczne używane w automatyce i robotyce – przykłady; projektowanie i symulowanie układów automatyki, programowanie urządzeń automatyki (np. sterowników PLC), programowanie systemów wizualizacji, programowanie robotów, symulowanie środowiska pracy robotów, wirtualne systemy pomiarowo-kontrolne, systemy projektowania komputerowego (CAD).	1
		15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Udział w zajęciach laboratoryjnych	10
A-L-2	Przygotowanie się do ćwiczeń	10
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń	10
A-L-4	Przygotowanie do zaliczenia	5
		35
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	Uzupełnianie wiedzy z literatury	15
A-W-3	Przygotowanie się do egzaminu	10
		40

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
M-2	Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
M-3	Metody programowane z użyciem komputera.
M-4	Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie pisemnego zaliczenia oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
S-2	Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się. Egzamin pisemny i ustny.

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_C01_W01 Zna rys historyczny rozwoju automatyki. Zna podstawowe pojęcia automatyki. Zna rodzaje układów automatyki. Zna ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawy opisu układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Zna w podstawowym zakresie nowoczesne narzędzia programowe projektowania i badania układów automatyki – LabVIEW, Matlab/ Simulink.	AR_1A_W09	—	—	C-1, C-2, C-4, C-5	T-W-6, T-W-1, T-W-7, T-W-3, T-W-2, T-W-5, T-W-4, T-W-8	M-2, M-3, M-4, M-1	S-2, S-1

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_C01_U01 Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji.	AR_1A_U19	—	—	C-1, C-2, C-3, C-4, C-5	T-L-5, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-1, T-L-6	M-2, M-3, M-4	S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia się	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_C01_W01 Zna rys historyczny rozwoju automatyki. Zna podstawowe pojęcia automatyki. Zna rodzaje układów automatyki. Zna ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawy opisu układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Zna w podstawowym zakresie nowoczesne narzędzia programowe projektowania i badania układów automatyki – LabVIEW, Matlab/ Simulink.	2,0	Student nie zna podstawowych pojęć automatyki. Nie potrafi nazwać różnych typów układów automatyki. Nie rozumie idei sprzężenia zwrotnego. Nie zna podstawowych opisów układów dynamicznych. Nie zna definicji stabilności i kryteriów oceny jakości układów regulacji automatycznej. Nie zna podstawowych elementów układu regulacji automatycznej. Nie zna czterowarstwowego modelu funkcjonalnego systemów SCADA. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,5	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,5	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	5,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia się	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_C01_U01 Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji.	2,0	Student nie potrafi przypisać poszczególnych elementów układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meody sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulatora przemysłowego, zaprojektować i ocenić jakości układu regulacji. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,5	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania; zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania; uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,5	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	5,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.

Literatura podstawowa

Kaczorek T., Teoria układów regulacji automatycznej, WNT, Warszawa, 1974
de Larminat P., Thomas Y., Automatyka-układy liniowe. Tom 1-2, WNT, Warszawa, 1983
Żuchowski A., Modele dynamiki i identyfikacja, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2003, Skrypt Uczelniany

Literatura dodatkowa

Kaczorek T., Dzieliński A., Dąbrowski W., Łopatka R., Podstawy teorii sterowania, WNT, Warszawa, 2005
Tatjewski P., Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych. Struktury i algorytmy., Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2002, Monografie KAiR PAN, Tom 5
Brzózka J., Regulatory cyfrowe w automatyce., MIKOM, Warszawa, 2002
Skoczowski S., Dwustawna regulacja temperatury, WNT, Warszawa, 1977
Broel-Plater B., Sterowniki Programowalne - właściwości i zasady stosowania, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2003, 2

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Wprowadzenie do zajęć laboratoryjnych - zasady BHP, omówienie sposobu prowadzenia zajęć, zasad zaliczania poszczególłnych ćwiczeń i całej formy zajęć.	1
T-L-2	Warstwowy model układu automatycznego sterowania - przykład realizacji ukłdu sterowania z wykorzystaniem PLC i HMI. Diagnostyka procesu przemysłowego.	2
T-L-3	Metody sztucznej inteligencji - pokazanie rozwiązań problemów przemysłowych przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych, logiki rozmytej i technik ewolucyjnych.	2
T-L-4	Robotyka - pokazanie róznych typów konstrukcji - przykłady rzeczywiste. Napisanie prostego programu demostracyjnego na manipulator przemysłowy.i	2
T-L-5	Układ regulacji ciągłej - przykład realizacji układu regulacji rzeczywistego obiektu .	2
T-L-6	Podsumowanie formy zajęć. Zaliczenie.	1
		10

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Wstęp – cele i program przedmiotu, literatura. Historia automatyki, przykłady, perspektywy; etapy projektowania i instalacji układów automatyki. Przykładowe procesy technologiczne w różnych gałęziach przemysłu.	2
T-W-2	Podstawowe pojęcia z zakresu automatyzacji – proces, obiekt, elementy automatyki, symbole graficzne; sterowanie. Pojęcie modelu, modelowanie a identyfikacja, weryfikacja modelu; modele matematyczne – wejścia, wyjścia, stan, stan początkowy; modele SISO/ MIMO, statyczne/ dynamiczne, liniowe/ nieliniowe, o stałych skupionych/ rozłożonych, ciągłe/ dyskretne/ hybrydowe; model wejściowo-wyjściowy. Idea rachunku operatorowego, elementarne podstawy przekształcenia Laplace’a; pojęcie transmitancji, bieguny i zera; przekształcanie schematów blokowych.	2
T-W-3	Charakterystyki czasowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki czasowe podstawowych elementów. Transmitancja Fouriera (widmowa funkcja przejścia); charakterystyki częstotliwościowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki częstotliwościowe podstawowych elementów.	2
T-W-4	Identyfikacja modeli – metody inżynierskie, wady zalety; wyznaczanie charakterystyk skokowych i częstotliwościowych dla różnych wymuszeń; idea identyfikacji modeli parametrycznych. Sterowanie a regulacja; otwarty układ sterowania; ujemne sprzężenie zwrotne; zamknięty układ sterowania; układ regulacji. Pojęcie stabilności – stabilność wewnętrzna / zewnętrzna, stabilność asymptotyczna; stabilność układów liniowych i nieliniowych; wpływ biegunów na stabilność układu. Pojęcie sterowalności i obserwowalności.	2
T-W-5	Budowa układu regulacji. Podział układów regulacji ze względu na technologię wykonania – pneumatyczne, hydrauliczne, elektroniczne analogowe, cyfrowe, mieszane. Podział regulatorów ze względu na źródło zasilania – regulatory bezpośredniego działania/ pośredniego działania. Komputerowe układy automatyki – funkcjonalny model pięciowarstwowy; główne zadania warstw, wymagania; interfejsy dialogu człowiek-maszyna. Podział KUA – układy monitorowania, komputerowe stanowiska pomiarowo-testujące, układy sterowania sekwencyjno-logicznego, systemy bezpośredniego sterowania cyfrowego; przykłady.	2
T-W-6	Pojęcie algorytmu sterowania; ogólna klasyfikacja algorytmów. Podział regulatorów w zależności od algorytmu sterowania – ciągłe (bez ograniczeń, z ograniczeniami), nieciągłe (dwustawne, trójstawne), quasiciągłe (regulatory dwustawne z korekcją dynamiczną, z modulacją szerokości impulsu, krokowe), cyfrowe. Algorytm PID – wyprowadzenie algorytmu ciągłego; ocena jakości regulacji (wskaźniki odcinkowe i całkowe); ogólne zasady strojenia regulatora PID. Regulator PID dwustawny z korekcją dynamiczną; krokowy regulator PID; Cyfrowy algorytm PID – wyprowadzenie wzoru.	2
T-W-7	Idea algorytmu predykcyjnego (MPC); podstawowe pojęcia: horyzont predykcji, trajektoria referencyjna, modele obiektu i zakłóceń, funkcja kosztu; problemy implementacyjne. Wprowadzenie do diagnostyki technicznej – funkcje układu diagnostycznego, podstawowe pojęcia, detekcja a lokalizacja defektu; miejsce układu diagnostyki w pięciowarstwowym modelu funkcjonalnym; rodzaje układów diagnostycznych (z modelem procesu, bez modelu); przykłady możliwych defektów w układzie trzech zbiorników.	2
T-W-8	Nowoczesne narzędzia programistyczne używane w automatyce i robotyce – przykłady; projektowanie i symulowanie układów automatyki, programowanie urządzeń automatyki (np. sterowników PLC), programowanie systemów wizualizacji, programowanie robotów, symulowanie środowiska pracy robotów, wirtualne systemy pomiarowo-kontrolne, systemy projektowania komputerowego (CAD).	1
		15

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Udział w zajęciach laboratoryjnych	10
A-L-2	Przygotowanie się do ćwiczeń	10
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń	10
A-L-4	Przygotowanie do zaliczenia	5
		35

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	Uzupełnianie wiedzy z literatury	15
A-W-3	Przygotowanie się do egzaminu	10
		40

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia się	AR_1A_C01_W01	Zna rys historyczny rozwoju automatyki. Zna podstawowe pojęcia automatyki. Zna rodzaje układów automatyki. Zna ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawy opisu układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Zna w podstawowym zakresie nowoczesne narzędzia programowe projektowania i badania układów automatyki – LabVIEW, Matlab/ Simulink.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_W09	Ma podstawową wiedzę z zakresu praktycznych zastosowań automatyki i robotyki.
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z zadaniami układów regulacji automatycznej, stosowanymi rozwiązaniami i tendencjami rozwojowymi.
	C-2	Zapoznanie studentów z podstawami opisu układów sterowania.
	C-4	Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami syntezy układów sterowania i oceny jakości ich działania.
	C-5	Zapoznanie studentów z modelem funkcjonalnym komputerowych układów sterowania i ukształtowanie na tym tle umiejętności dostrzegania poszczególnych funkcji w przykładowych rozwiązaniach układów regulacji automatycznej.
Treści programowe	T-W-6	Pojęcie algorytmu sterowania; ogólna klasyfikacja algorytmów. Podział regulatorów w zależności od algorytmu sterowania – ciągłe (bez ograniczeń, z ograniczeniami), nieciągłe (dwustawne, trójstawne), quasiciągłe (regulatory dwustawne z korekcją dynamiczną, z modulacją szerokości impulsu, krokowe), cyfrowe. Algorytm PID – wyprowadzenie algorytmu ciągłego; ocena jakości regulacji (wskaźniki odcinkowe i całkowe); ogólne zasady strojenia regulatora PID. Regulator PID dwustawny z korekcją dynamiczną; krokowy regulator PID; Cyfrowy algorytm PID – wyprowadzenie wzoru.
	T-W-1	Wstęp – cele i program przedmiotu, literatura. Historia automatyki, przykłady, perspektywy; etapy projektowania i instalacji układów automatyki. Przykładowe procesy technologiczne w różnych gałęziach przemysłu.
	T-W-7	Idea algorytmu predykcyjnego (MPC); podstawowe pojęcia: horyzont predykcji, trajektoria referencyjna, modele obiektu i zakłóceń, funkcja kosztu; problemy implementacyjne. Wprowadzenie do diagnostyki technicznej – funkcje układu diagnostycznego, podstawowe pojęcia, detekcja a lokalizacja defektu; miejsce układu diagnostyki w pięciowarstwowym modelu funkcjonalnym; rodzaje układów diagnostycznych (z modelem procesu, bez modelu); przykłady możliwych defektów w układzie trzech zbiorników.
	T-W-3	Charakterystyki czasowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki czasowe podstawowych elementów. Transmitancja Fouriera (widmowa funkcja przejścia); charakterystyki częstotliwościowe – pojęcie, rodzaje, wyznaczanie eksperymentalne i matematyczne; charakterystyki częstotliwościowe podstawowych elementów.
	T-W-2	Podstawowe pojęcia z zakresu automatyzacji – proces, obiekt, elementy automatyki, symbole graficzne; sterowanie. Pojęcie modelu, modelowanie a identyfikacja, weryfikacja modelu; modele matematyczne – wejścia, wyjścia, stan, stan początkowy; modele SISO/ MIMO, statyczne/ dynamiczne, liniowe/ nieliniowe, o stałych skupionych/ rozłożonych, ciągłe/ dyskretne/ hybrydowe; model wejściowo-wyjściowy. Idea rachunku operatorowego, elementarne podstawy przekształcenia Laplace’a; pojęcie transmitancji, bieguny i zera; przekształcanie schematów blokowych.
	T-W-5	Budowa układu regulacji. Podział układów regulacji ze względu na technologię wykonania – pneumatyczne, hydrauliczne, elektroniczne analogowe, cyfrowe, mieszane. Podział regulatorów ze względu na źródło zasilania – regulatory bezpośredniego działania/ pośredniego działania. Komputerowe układy automatyki – funkcjonalny model pięciowarstwowy; główne zadania warstw, wymagania; interfejsy dialogu człowiek-maszyna. Podział KUA – układy monitorowania, komputerowe stanowiska pomiarowo-testujące, układy sterowania sekwencyjno-logicznego, systemy bezpośredniego sterowania cyfrowego; przykłady.
	T-W-4	Identyfikacja modeli – metody inżynierskie, wady zalety; wyznaczanie charakterystyk skokowych i częstotliwościowych dla różnych wymuszeń; idea identyfikacji modeli parametrycznych. Sterowanie a regulacja; otwarty układ sterowania; ujemne sprzężenie zwrotne; zamknięty układ sterowania; układ regulacji. Pojęcie stabilności – stabilność wewnętrzna / zewnętrzna, stabilność asymptotyczna; stabilność układów liniowych i nieliniowych; wpływ biegunów na stabilność układu. Pojęcie sterowalności i obserwowalności.
	T-W-8	Nowoczesne narzędzia programistyczne używane w automatyce i robotyce – przykłady; projektowanie i symulowanie układów automatyki, programowanie urządzeń automatyki (np. sterowników PLC), programowanie systemów wizualizacji, programowanie robotów, symulowanie środowiska pracy robotów, wirtualne systemy pomiarowo-kontrolne, systemy projektowania komputerowego (CAD).
Metody nauczania	M-2	Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
	M-3	Metody programowane z użyciem komputera.
	M-4	Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
	M-1	Metody podające: wykład informacyjny, opis, objaśnienie.
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca pod koniec przedmiotu podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się. Egzamin pisemny i ustny.
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie pisemnego zaliczenia oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Student nie zna podstawowych pojęć automatyki. Nie potrafi nazwać różnych typów układów automatyki. Nie rozumie idei sprzężenia zwrotnego. Nie zna podstawowych opisów układów dynamicznych. Nie zna definicji stabilności i kryteriów oceny jakości układów regulacji automatycznej. Nie zna podstawowych elementów układu regulacji automatycznej. Nie zna czterowarstwowego modelu funkcjonalnego systemów SCADA. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,5	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,5	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	5,0	Student zna podstawowe pojęcia automatyki. Potrafi nazwać różne rodzaje układów automatyki. Rozumie ideę sprzężenia zwrotnego. Zna podstawowe opisy układów dynamicznych. Zna definicję stabilności i kryteria oceny jakości układów regulacji automatycznej. Zna podstawowe elementy układu regulacji automatycznej. Zna czterowarstwowy model funkcjonalny systemów SCADA. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia się	AR_1A_C01_U01	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_U19	Umie sformułować zadanie sterowania, zaprojektować układ sterowania i zoptymalizować jego działanie.
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z zadaniami układów regulacji automatycznej, stosowanymi rozwiązaniami i tendencjami rozwojowymi.
	C-2	Zapoznanie studentów z podstawami opisu układów sterowania.
	C-3	Zapoznanie studentów z właściwościami podstawowych elementów automatyki; ukształtowanie umiejętności rozróżniania podstawowych elementów.
	C-4	Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami syntezy układów sterowania i oceny jakości ich działania.
	C-5	Zapoznanie studentów z modelem funkcjonalnym komputerowych układów sterowania i ukształtowanie na tym tle umiejętności dostrzegania poszczególnych funkcji w przykładowych rozwiązaniach układów regulacji automatycznej.
Treści programowe	T-L-5	Układ regulacji ciągłej - przykład realizacji układu regulacji rzeczywistego obiektu .
	T-L-2	Warstwowy model układu automatycznego sterowania - przykład realizacji ukłdu sterowania z wykorzystaniem PLC i HMI. Diagnostyka procesu przemysłowego.
	T-L-3	Metody sztucznej inteligencji - pokazanie rozwiązań problemów przemysłowych przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych, logiki rozmytej i technik ewolucyjnych.
	T-L-4	Robotyka - pokazanie róznych typów konstrukcji - przykłady rzeczywiste. Napisanie prostego programu demostracyjnego na manipulator przemysłowy.i
	T-L-1	Wprowadzenie do zajęć laboratoryjnych - zasady BHP, omówienie sposobu prowadzenia zajęć, zasad zaliczania poszczególłnych ćwiczeń i całej formy zajęć.
	T-L-6	Podsumowanie formy zajęć. Zaliczenie.
Metody nauczania	M-2	Metody aktywizujące: dyskusja dydaktyczna.
	M-3	Metody programowane z użyciem komputera.
	M-4	Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne, symulacje.
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie pisemnego zaliczenia oraz aktywności i pracy poszczególnych członków zespołu podczas realizacji ćwiczeń.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Student nie potrafi przypisać poszczególnych elementów układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meody sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulatora przemysłowego, zaprojektować i ocenić jakości układu regulacji. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	3,5	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania; zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania; uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	4,5	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.
	5,0	Student potrafi przypisać poszczególne elementy układu do odpowiedniego poziomu systemu automatycznego sterowania, zaproponować meodę sztucznej inteligencji do rozwiązania zadania w obszarze sterowania, uruchomić manipulator przemysłowy, zaprojektować i ocenic jakość układu regulacji. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu.