Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)
specjalność: Inżynieria komputerowa

Sylabus przedmiotu Algorytmy sterowania cyfrowego:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Algorytmy sterowania cyfrowego
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej
Nauczyciel odpowiedzialny Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Marcin Korzeń <Marcin.Korzen@zut.edu.pl>, Marcin Pluciński <Marcin.Plucinski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

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

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka stosowana ze statystyką 1
W-2Programowanie 1
W-3Programowalne układy automatyki

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z metodyką projektowania i implementacji algorytmów sterowania logicznego i cyfrowego z wykorzystaniem języków programowania zgodnych z normą IEC 61131-3
C-2Ukształtowanie umiejętności formułowania algorytmu sterowania cyfrowego w postaci schematów blokowych
C-3Ukształtowanie umiejętności implementacji algorytmu sterowania w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, ST, FBD, Ansi C, Automation Basic)
C-4Ukształtowanie umiejętności sporządania dokumentacji wykonawczej i powykonawczej, obejmujacej syntezę sprzetową i programową układu sterowania cyfrowego.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Synteza cyfrowego algorytmu PID w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).4
T-L-2Synteza cyfrowego algorytmu dead beat w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).5
T-L-3Synteza cyfrowego algorytmu rozmytego w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).5
T-L-4Zaliczenie koncowe1
15
wykłady
T-W-1Struktura i zasada działania układu sterowania cyfrowego, elementy układu sterowania cyfrowego (przetworniki A/C, C/A, człony podtrzymania sygnału, urządzenia pomiarowe, urządzenia wykonawcze, urządzenia nastawcze),2
T-W-2Algorytmy cyfrowe PID w wersjach ISA i IDE z modyfikacjami4
T-W-3Algorytmy dead beat4
T-W-4Algorytmy rozmyte typu Mamdaniego i Takagi Sugeno4
T-W-5Zaliczenie końcowe1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Udział w zajęciach15
A-L-2Realizacja zadań domowych5
A-L-3Przygotowanie do zaliczenia laboratorium5
A-L-4Udział w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć.1
26
wykłady
A-W-1Udział w zajęciach i zaliczenie15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia wykładu10
A-W-3Udział w konsultacjach i zaliczeniu1
26

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z prezentacją
M-2Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielna implementacja oprogramowania sterującego z wykorzystaniem Proficy Machine Edition lub Automation Studio
M-3Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielne rozwiązywanie postawionych problemów z wykorzystaniem stanowisk badawczych

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Krótkie zaliczenie pisemne lub ustne na początku każdych zajęć
S-2Ocena formująca: Ocena rozwiązań postawionych problemów
S-3Ocena formująca: Zaliczenie końcowe w formie ustnej i pisemnej

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
I_1A_C22.5_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować : metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, podstawowe algorytmy cyfrowe wykorzystywane w praktyce przemysłowej.
I_1A_W02C-3T-W-2, T-W-4, T-W-3M-1S-3

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
I_1A_C22.5_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: zaimplementować algorytm cyfrowy w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą.
I_1A_U06C-3, C-2, C-4T-L-2, T-L-3, T-L-1M-2, M-3S-2, S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_1A_C22.5_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować : metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, podstawowe algorytmy cyfrowe wykorzystywane w praktyce przemysłowej.
2,0Student nie potrafi scharakteryzować w elementarny sposób metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmu PID.
3,0Student potrafi scharakteryzować w elementarny sposób metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmu PID.
3,5Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID.
4,0Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID.
4,5Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID. Student potrafi omówić podstawowe kryteria oceny jakości sterowania.
5,0Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID. Student potrafi omówić podstawowe kryteria oceny jakości sterowania oraz oceny stabilności.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_1A_C22.5_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: zaimplementować algorytm cyfrowy w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą.
2,0Student nie potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowego algorytmu sterowania, określić optymalnego czasu próbkowania, przeprowadzić teoretycznej analizy stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentacji wykonawczej.
3,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
3,5Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
4,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
4,5Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
5,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) oraz optymalizację wybranego algorytmu w oparciu o wybrane kryterium jakości , sporządzić dokumentację wykonawczą.

Literatura podstawowa

  1. Bryan L.A., Bryan E.A., Programmable Controllers Theory and implementation., Industrial Text Company, Marietta, 1997
  2. R. J. Leigh, Applied Digital Control--Theory, Design and Implementation, Prentice‐Hall International, United Kingdom, 1994

Literatura dodatkowa

  1. Astrom K., Hagglund T., PID controllers : Theory, design and tuning, Instrument Society of America, NY, 1995

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Synteza cyfrowego algorytmu PID w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).4
T-L-2Synteza cyfrowego algorytmu dead beat w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).5
T-L-3Synteza cyfrowego algorytmu rozmytego w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).5
T-L-4Zaliczenie koncowe1
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Struktura i zasada działania układu sterowania cyfrowego, elementy układu sterowania cyfrowego (przetworniki A/C, C/A, człony podtrzymania sygnału, urządzenia pomiarowe, urządzenia wykonawcze, urządzenia nastawcze),2
T-W-2Algorytmy cyfrowe PID w wersjach ISA i IDE z modyfikacjami4
T-W-3Algorytmy dead beat4
T-W-4Algorytmy rozmyte typu Mamdaniego i Takagi Sugeno4
T-W-5Zaliczenie końcowe1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Udział w zajęciach15
A-L-2Realizacja zadań domowych5
A-L-3Przygotowanie do zaliczenia laboratorium5
A-L-4Udział w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć.1
26
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Udział w zajęciach i zaliczenie15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia wykładu10
A-W-3Udział w konsultacjach i zaliczeniu1
26
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_1A_C22.5_W01W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować : metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, podstawowe algorytmy cyfrowe wykorzystywane w praktyce przemysłowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W02Posiada wiedzę w zakresie projektowania, analizy i implementacji algorytmów, struktur danych oraz konstrukcji programistycznych, zna podstawowe problemy algorytmiczne występujące w obszarze informatyki.
Cel przedmiotuC-3Ukształtowanie umiejętności implementacji algorytmu sterowania w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, ST, FBD, Ansi C, Automation Basic)
Treści programoweT-W-2Algorytmy cyfrowe PID w wersjach ISA i IDE z modyfikacjami
T-W-4Algorytmy rozmyte typu Mamdaniego i Takagi Sugeno
T-W-3Algorytmy dead beat
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z prezentacją
Sposób ocenyS-3Ocena formująca: Zaliczenie końcowe w formie ustnej i pisemnej
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi scharakteryzować w elementarny sposób metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmu PID.
3,0Student potrafi scharakteryzować w elementarny sposób metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmu PID.
3,5Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID.
4,0Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID.
4,5Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID. Student potrafi omówić podstawowe kryteria oceny jakości sterowania.
5,0Student potrafi scharakteryzować szczegółowo metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania oraz strukturę i działanie algorytmów dead beat , rozmytego i PID. Student potrafi omówić podstawowe metody strojenia algorytmów PID, dead beat i PID. Student potrafi omówić podstawowe kryteria oceny jakości sterowania oraz oceny stabilności.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_1A_C22.5_U01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: zaimplementować algorytm cyfrowy w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U06Potrafi rozwiązywać podstawowe problemy algorytmiczne z uwzględnieniem ich złożoności posługując się kluczowymi językami programowania.
Cel przedmiotuC-3Ukształtowanie umiejętności implementacji algorytmu sterowania w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, ST, FBD, Ansi C, Automation Basic)
C-2Ukształtowanie umiejętności formułowania algorytmu sterowania cyfrowego w postaci schematów blokowych
C-4Ukształtowanie umiejętności sporządania dokumentacji wykonawczej i powykonawczej, obejmujacej syntezę sprzetową i programową układu sterowania cyfrowego.
Treści programoweT-L-2Synteza cyfrowego algorytmu dead beat w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).
T-L-3Synteza cyfrowego algorytmu rozmytego w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).
T-L-1Synteza cyfrowego algorytmu PID w rzeczywistym układzie sterowania (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników).
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielna implementacja oprogramowania sterującego z wykorzystaniem Proficy Machine Edition lub Automation Studio
M-3Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielne rozwiązywanie postawionych problemów z wykorzystaniem stanowisk badawczych
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena rozwiązań postawionych problemów
S-1Ocena formująca: Krótkie zaliczenie pisemne lub ustne na początku każdych zajęć
S-3Ocena formująca: Zaliczenie końcowe w formie ustnej i pisemnej
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowego algorytmu sterowania, określić optymalnego czasu próbkowania, przeprowadzić teoretycznej analizy stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentacji wykonawczej.
3,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
3,5Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
4,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
4,5Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) , sporządzić dokumentację wykonawczą.
5,0Student potrafi : zaprojektować i zaimplementować cyfrowy algorytm sterowania (PID, dead beat, rozmyty), określić optymalny czas próbkowania, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, przeprowadzić analizę jakości cyfrowego układu regulacji (kryteria odcinkowe i całkowe) oraz optymalizację wybranego algorytmu w oparciu o wybrane kryterium jakości , sporządzić dokumentację wykonawczą.