Teoria sterowania 0800-TESTER

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

1. Analiza i synteza systemów sterowania – podstawowe pojęcia i właściwości.
2. Reprezentacja w przestrzeni stanów i analiza własności.
- Struktury macierzy układów liniowych opisanych w przestrzeni stanów
3. Podstawowe koncepcje sterowania procesami wraz z zastosowaniami.
4. Stabilność, metoda Lapunowa i jej praktyczne wykorzystanie. Sterowalność i obserwowalność - praktyczna interpretacja stabilności, obserwowalności i sterowalności.
5. Systemy ciągłe w czasie - właściwości i implementacje komputerowe.
6. Systemy dyskretne w czasie - właściwości i implementacje komputerowe.
- Typowe realizacje systemów dyskretnych w czasie.
7. Obserwatory stanu, np. Luenbergera.
- Zasada separowalności.
8. Sterowanie ze sprzężeniem w przód.
- Zasady projektowania układów sterowania opisanych w przestrzeni stanów z zastosowaniem sprzężenia od wyjścia.
9. Sterowanie nadążne i odporne na zakłócenia.
10. Elementy sterowania optymalnego, sterowanie liniowo kwadratowe (LQR).
11. Zastosowanie filtru Kalmana do sterowania.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:
- opracowanie modelu w przestrzeni zmiennych stanu obiektu rzeczywistego
- badanie stabilności, sterowalności i obserwowalności
- synteza i analiza regulatora bazującego na sprzężeniu od wektora stanu dla modelu obiektu
- projektowanie estymatora zmiennych stanu

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli: - udział w wykładach - 30 godzin; - udział w laboratorium - 36 godzin; Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta: - przygotowanie do wykładu - 10 godz. - przygotowanie do egzaminu - 40 godz. - przygotowanie do laboratorium - 40 godz. Łącznie: 156 godz. (6 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1 - ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą opisu liniowych układów dynamicznych w postaci równań stanu - K_W01, K_W04 W2 - zna kryteria stabilności, sterowalności i obserwowalności oraz zasadę separowalności - K_W04, K_W05 W3 - ma wiedzę dotyczącą regulatorów bazujących na sprzężeniu od wektora stanu oraz zna metody ich strojenia - K_W04, K_W05 W4 - zna rodzaje estymatorów stosowanych w układach regulacji automatycznej oraz metody ich strojenia - K_W04, K_W05 W5 - orientuje się w metodach realizacji systemów dyskretnych w czasie - K_W01, K_W04, K_W05

Efekty uczenia się - umiejętności

U1 - potrafi opisać model obiektu w postaci równania stanu i równania wyjścia - K_U07 U2 - umie wyznaczyć stabilność, sterowalność i obserwowalność - K_U07 U3 - potrafi przeprowadzić syntezę regulatora bazującego na sprzężeniu od wektora stanu - K_U07 U4 - umie zaprojektować obserwator Luenbergera i filtr Kalmana - K_U07 U5 - potrafi zrealizować w środowisku Matlab/Simulink dyskretną realizację systemu sterowania - K_U08, K_U09 U6 - umie opracować i dokonać analizy układu regulacji automatycznej w środowisku Matlab/Simulink - K_U08, K_U09

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1 - jest świadomy ograniczeń przekazanej wiedzy w zakresie modelowania układów dynamicznych, estymacji niemierzalnych zmiennych stanu oraz układów regulacji bazujących na sprzężeniu od wektora stanu - K_K01

Metody dydaktyczne

Metoda dydaktyczna podająca: - wykład informacyjny (konwencjonalny) Metoda dydaktyczna poszukująca - laboratoryjna

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Znajomość materiału z zakresu Podstaw Automatyki a także Analizy, Algebry i Metod Numerycznych.

Koordynatorzy przedmiotu

Andrzej Dzieliński

Kryteria oceniania

Metody oceniania:
- egzamin pisemny - W1 ÷ W5
zaliczenie na ocenę - U1 ÷ U6
Kryteria oceniania:
Wykład: egzamin pisemny zawierający pytania otwarte
ndst - <50%
dst- 50% ÷ 60%
dst plus- 60% ÷ 70%
db- 70% ÷ 80%
db plus- 80% ÷ 90%
bdb- > 90%

Laboratorium: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen z:
- niezapowiedzianych sprawdzianów
- sprawozdania z realizacji projektu
ndst - <50%
dst- 50% ÷ 60%
dst plus- 60% ÷ 70%
db- 70% ÷ 80%
db plus- 80% ÷ 90%
bdb- > 90%

Literatura

Literatura podstawowa:

1. Kaczorek T., Dzieliński A., Dąbrowski W., Łopatka R.: Podstawy teorii sterowania, WNT, Warszawa, 2006

2. Witczak M., Sterowanie i wizualizacja systemów, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa (Zeszyty Naukowe Automatyki i Robotyki; 1), Głogów, 2011.

3. Greblicki W., Podstawy Automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006

4. Kwiatkowski W., Podstawy teorii sterowania, Wydział Cybernetyki, WAT, Warszawa, 2002

5. Franklin G., Powell J.D., Emami-Naeini A., Feedback Control of Dynamic Systems, Pearson, 8 wyd. 2019 (lub dowolne wcześniejsze wydanie)

Literatura uzupełniająca:

4. Brzózka J., Regulatory i układy automatyki, MIKOM, Warszawa, 2004

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-TESTER w USOSweb