Automatyka napędu elektrycznego 0800-AUTONA-Lab

Zajęcia składają się z 6 ćwiczeń podzielonych na dwie części:
- część symulacyjna (3 ćwiczenia),
- część praktyczna (3 ćwiczenia).

Tematyka laboratoriów w części symulacyjnej:
1. Identyfikacja modeli napędów elektrycznych z wykorzystaniem metody Zieglera-Nicholsa oraz narzędzi wbudowanych w oprogramowanie Matlab (Sytem Identification Toolbox), modelowanie silnika DC, implementacja kaskadowej struktury regulacji w oprogramowaniu Simulink z dyskretnymi regualtorami PID, strojenie regulatorów metodami analitycznymi.
2. Modelowanie silnika PMSM, implementacja dyskretnego regulatora ze sprzężeniem od wektora stanu w Simulinku oraz strojenie metodami lokowania biegunów i LQR, porównanie własności struktury regulacji z regulatorem od stanu ze strukturą kaskadową.
3. Implementacja obserwatorów prędkości oraz momentu obciążenia, testy zaimplementowanych struktur regulacji pod względem odporności na zakłócenia i zmiany wybranych parametrów napędu.

Część praktyczna polega na wykonaniu przez studentów ćwiczeń na rzeczywistych napędach, studenci realizują ćwiczenia w parach. Ćwiczenia są następujace:

1. Stanowisko z napędem silnika PMSM - konfiguracja napędu, strojenie kaskadowej struktury regulacji metodami analitycznymi oraz eksperymentalnie i porównanie z metodami autostrojenia wbudowanymi w napęd, strojenie struktur feedforward oraz zaprogramowanie ruchu maszyny zgodnie z zaleceniami prowadzącego.
2. Stanowisko z napędem silnika DC - cyfrowa implementacja kaskadowej struktury regulacji lub regulatora od stanu lub obserwatora prędkości i momentu obciążenia. Każda z par w tym ćwiczeniu wykonuje inne zadanie z powyższych. Do zadań studentów należy także strojenie zaimplementowanych struktur metodami poznanymi na zajęciach, a także przeprowadzenie badań pod obciążeniem.
3. Stanowisko z napędem silnika indukcyjnego - konfiguracja napędu, przeprowadzenie badań oraz porównanie działania wbudowanych struktur regulacji: wektorowej, bezczujnikowej-I oraz bezczujnikowej-II. Badanie wpływu zmian nastaw wbudowanych struktur regulacji na jakość regulacji. Przygotowanie programu karty rozszerzeń PLC sterującego napędem zgodnie z zaleceniami prowadzącego.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (36 godz.): - udział w laboratoriach – 36 godz. Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (24 godz.): - przygotowanie do laboratorium – 9 godz. - przygotowanie sprawozdań – 15 godz. Łącznie: 60 godz. (2 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1 – zna budowę napędu elektrycznego oraz potrafi wymienić podstawowe komponenty wchodzące w jego skład – K_W05 W2 – ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą własności napędów elektrycznych z silnikami prądu stałego i przemiennego – K_W05 W3 – orientuje się w metodach sterowania momentem i prędkością silników elektrycznych – K_W05 W4 – zna rodzaje regulatorów stosowanych w napędach elektrycznych oraz metody strojenia – K_W09, K_W05 W5 – zna podstawowe metody estymacji zmiennych stanu stosowane w sterowaniu bezczujnikowym – K_W09

Efekty uczenia się - umiejętności

U1 – umie zaproponować strukturę regulacji zapewniającą uzyskanie pożądanej jakości regulacji położenia, prędkości kątowej oraz momentu elektromagnetycznego silnika – K_U10, K_U12 U2 – potrafi zastosować właściwe kryterium doboru nastaw regulatorów w zastosowaniu do napędu elektrycznego – K_U08, U3 – potrafi określić rodzaj zastosowanej metody sterowania napędem elektrycznym na podstawie dokumentacji – K_U01, U5 - umie zaimplementować model obwodowy napędu elektrycznego w środowisku Matlab/Simulink - K_U07 U6 - potrafi przeprowadzić proces syntezy regulatorów prądu, prędkości i położenia kątowego w środowisku Matlab/Simulink - K_U07

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1 – zna ograniczenia związane ze stosowaniem poszczególnych napędów elektrycznych w środowisku przemysłowym – K_K06

Metody dydaktyczne

Metoda dydaktyczna poszukująca: - laboratoryjna

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Znajomość podstaw elektrotechniki, automatyki, teorii sterowania oraz maszyn elektrycznych. Zaliczone zajęcia z: > maszyn elektrycznych i układów napędowych > wykład z automatyki napędu elektrycznego

Koordynatorzy przedmiotu

Hubert Lisiński
Tomasz Tarczewski

Kryteria oceniania

Metody oceniania:

- sprawozdanie – W1÷W5, U1÷U6, K1

Kryteria oceniania:

Warunkiem zaliczenia jest pozytywne zaliczenie wszystkich wykonywanych ćwiczeń. Oceny poszczególnych elementów w części praktycznej ustalane są w skali punktowej.

Za każde z 3 ćwiczeń w części praktycznej student może uzyskać maksymalnie 10 punktów:
- maksymalnie 6 punktów za wykonanie ćwiczenia: po 2 punkty za wykonanie 3 zadań,
- maksymalnie 4 punkty za raport z ćwiczenia: 2 punkty za prezentację wyników, 2 punkty za wnioski.

Ocena końcowa ustalana jest na podstawie sumy punktów uzyskanych za sprawozdania według schematu (maksymalna punktacja 30 pkt.):

niedostateczna (2,0): < 15 pkt (< 50%)

dostateczna (3,0): 15 ÷ 18 pkt (50% ÷ 60%)

dostateczna plus (3,5): 18 ÷ 21 pkt (60% ÷ 70%)

dobra (4,0): 21 ÷ 24 pkt (70% ÷ 80%)

dobra plus (4,5): 24 ÷ 27 pkt (80% ÷ 90%)

bardzo dobra (5,0): > 27 pkt (> 90%)

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:

1. Opis stanowisk wraz z literaturą dostarczoną przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne.

2. Dokumentacja techniczna i materiały katalogowe producentów napędów.

3. T. Tarczewski, Automatyka napędu elektrycznego, materiały do wykładu, UMK

Literatura uzupełniająca:

1. K. Zawirski, J. Deskur, T. Kaczmarek. Automatyka napędu elektrycznego, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2012

2. L.M. Grzesiak, A. Kaszewski, B. Ufnalski, Sterowanie napędów elektrycznych, Warszawa 2016

3. M.P. Kaźmierkowski, F. Blaabjerg, R. Krishnan, Control in power electronics – selected problems, Elsevier, 2002

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-AUTONA-Lab w USOSweb