Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Podstawy automatyki i robotyki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: MM0-DI>PodAut_Rob
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Podstawy automatyki i robotyki
Jednostka: Katedra Mechaniki Stosowanej i Robotyki
Grupy: Przedmioty 5 sem. - mechanika i budowa maszyn st. I-go stopnia (inż.)
Punkty ECTS i inne: 5.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Pełny opis:

Moduł obowiązkowy dla studentów specjalności informatyczne systemy diagnostyczne

Treści kształcenia

- Wprowadzenie do zagadnień automatyki: zagadnienia sterowania różnego rodzaju obiektów, cel automatyzacji, środki i sposoby, mechanizacja, automatyzacja, sterowanie, sygnał, przekazywanie informacji, człon automatyki. Przykłady: sterowanie w układzie otwartym, sterowanie w układzie zamkniętym. sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne. Klasyfikacja układów automatycznej regulacji. Konieczność teoretycznego ujęcia zagadnień automatyki. Wzajemne zależności pomiędzy teorią a realizacją i zastosowaniami automatyki.

- Matematyczny opis członów i układów liniowych automatyki

- Charakterystyki w automatyce

- Podstawowe człony automatyki

- Zasady przekształcania schematów blokowych. Obiekty regulacji

- Stabilność liniowych układów automatycznej regulacji

- Jakość układów regulacji

- Regulatory

- Zasady syntezy układów regulacji

- Wybrane problemy układów nieliniowych

- Wprowadzenie: pojęcia podstawowe i definicje: automat, automatyzacja, manipulator, robot, robotyzacja, podziały i zastosowania. Systemowe ujęcie pracy: automatyzacja obróbki przedmiotu, właściwości sterowania w torze otwartym i sprzężeniem zwrotnym, praca z urządzeniami obsługiwanymi przez roboty.

- Elementy składowe i budowa robotów: podstawowe układy robotów. Klasyfikacja i systematyzacja robotów: na podstawie własności geometrycznych, budowy oraz ze względu na obszar zastosowań.

- Chwytaki: klasyfikacja chwytaków, chwytaki siłowe, ze sztywnymi i elastycznymi końcówkami, podciśnieniowe, magnetyczne, kształtowe, wyposażenie chwytaków. Napędy liniowe. Przekładnie falowe.

- Sensory i ograniczniki ruchu w manipulatorach i robotach. Budowa i zastosowanie robotów klasy: PPP, OPP, OOP, OOO. Warstwy sterowania robotów.

- Roboty przemysłowe oraz ssako, gado i płazo podobne. Materiały inteligentne w robotyce.

- Modelowanie manipulatorów i robotów. Zadanie odwrotne kinematyki. Zadanie odwrotne i proste dynamiki.

- Wyznaczanie przestrzeni roboczych i ich symulacja.

- Elementy układu regulacji Ćw. 1. Układy pomiarowe. Programowalne przetworniki pomiarowe, czujniki pomiarowe (czujnik termoelektryczny, czujnik oporowy), uniwersalny tester automatyka Ćw. 2. Elementy wykonawcze. Siłowniki pneumatyczne i elektryczne, silniki elektryczne – dwufazowy, krokowy, trójfazowy z falownikiem Ćw. 3. Regulatory. Analogowe regulatory ciągłe, cyfrowe regulatory ciągłe, logiczne sterowniki programowalne(PLC), pneumatyczny regulator Ćw. 4. Przykłady rzeczywistych układów sterowania. Układ regulacji poziomu cieczy, prędkości obrotowej, ciągłej regulacji temperatury, układ regulacji nieciągłej i niby-ciągłej.

- Charakterystyki w automatyce Ćw. 1. Charakterystyki statyczne członów automatyki. Pomiar charakterystyki statycznej siłownika pneumatycznego oraz zaworu hydraulicznego. Określenie analitycznej postaci charakterystyki (aproksymacja metodą współczynników Lagrange’a lub najmniejszych kwadratów). Linearyzacja charakterystyki statycznej Ćw. 2. Charakterystyki skokowe członów automatyki. Zarejestrowanie charakterystyk skokowych trzech termoelementów. Identyfikacja termoelementów jako elementów automatyki (wyznaczenie transmitancji przejścia każdego z termoelementów) Ćw. 3. Charakterystyki częstotliwościowe członów automatyki. Pomiar charakterystyki amplitudowo-fazowej czwórnika elektrycznego. Wyznaczenie modułu oraz logarytmicznych charakterystyk: amplitudowej i fazowej . Próba identyfikacji badanego czwórnika (dokonać identyfikacji lub uzasadnić niemożliwość jej wykonania) Ćw. 4. Identyfikacja obiektu sterowania. Wykonać pomiary obiektu cieplnego potrzebne do określenia jego własności statycznych i dynamicznych. Przeprowadzić identyfikację obiektu na podstawie wykonanych pomiarów.

- Analiza i synteza układów regulacji Ćw. 1. Programy symulacyjne (program Codas lub MatLab). Wykonać modele matematyczne trzech dowolnie wybranych, podstawowych elementów automatyki (za wyjątkiem proporcjonalnego), zarejestrować charakterystyki skokowe, amplitudowo-fazowe oraz logarytmiczne tych elementów. Ćw. 2. Badanie wpływu sprzężenia zwrotnego na właściwości badanych elementów. Określić wpływ sztywnego sprzężenia zwrotnego na właściwości członu inercyjnego I rzędu i członu całkującego rzeczywistego oraz wpływ sprzężenia izodromowego na właściwości członu różniczkującego rzeczywistego Ćw. 3. Badanie stabilności automatycznej regulacji. Określić analitycznie (stosując kryterium Hurwitza) krytyczny współczynnik wzmocnienia kkr dla zadanego układu automatycznej regulacji. sprawdzić poprawność obliczeń rysując charakterystyki skokowe i amplitudowo-fazowe dla trzech wartości współczynnika wzmocnienia: k < kkr, k = kkr, k > kkr. Dla k < kkr wyznaczyć zapas modułu i zapas fazy z logarytmicznych charakterystyk układu Ćw. 4. Dobór optymalnych nastaw regulatorów w układzie regulacji. Korzystając z wyników ćwiczenia 3.3 narysować charakterystykę skokową układu regulacji dla k = kkr. Określić okres oscylacji Tosc. Stosując metodykę Nicholsa-Zieglera określić optymalne nastawy regulatora P oraz PI. Narysować charakterystyki skokowe dla układu z optymalnymi nastawami regulatorów. Wyznaczyć zapas modułu i fazy dla tych przykładów.

- Budowa i elementy programowania robota przemysłowego na przykładzie manipulatora FESTO.

- Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio:

- programowanie pozycji i ścieżek

- Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio:

- przestrzeń robocza manipulatora, wykorzystanie układów współrzędnych globalnego, przedmiotu i użytkownika

- Programowanie robotów przemysłowych w Robot Studio:

- podstawy automatycznego generowania ścieżek

- Zrobotyzowane gniazdo produkcyjne: konfiguracja, podstawy programowania

Literatura:

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Michał Chłędowski - Wykłady z automatyki dla mechaników - Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. - 2003

W. Greblicki - Podstawy automatyki - Ogicyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław. - 2006

Morecki A - Podstawy robotyki - WNT Warszawa. - 1999

J. Giergiel, T. Buratowski, K. Kurc - Podstawy robotyki i mechatroniki. Część 1 Wprowadzenie do robotyki - KRiDM AGH Kraków. - 2004

Giergiel J., Kurc K., Giergiel M. - Mechatroniczne projektowanie robotów inspekcyjnych - Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. - 2010

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

Michał Chłędowski, Jacek Pieniążek - Podstawy automatyki w ćwiczeniach i zadaniach - Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. - 2009

A. Wiszniewski (red.) - Podstawy automatyki. Ćwiczenia laboratoryjne - Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław. - 2000

Literatura do samodzielnego studiowania

Krzysztof Amborski - Teoria sterowania. Podręcznik programowany - Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa. - 1987

Andrzej Dębowski - Automatyka. Podstawy teorii - Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa. - 2008

Literatura uzupełniająca

Krzysztof Amborski, Andrzej Marusak - Teoria sterowania w ćwiczeniach - Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa. - 1978

Jerzy Brzózka - Regulatory cyfrowe w automatyce - MIKOM, Warszawa. - 2002

Help ABB Robot Studio - - . -

Efekty uczenia się:

Student, który zaliczył modułFormy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształceniaSposoby weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia
Student zna rodzaje układów automatyki i podstawową terminologięwykład, laboratoriumkolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Student zna ogólne zasady opisu właściwości członu automatyki przy pomocy równań różniczkowych oraz zna pojęcie transmitancji operatorowej zdefiniowanej z wykorzystaniem przekształcenie Laplace'aWykładkolokwium
Student zna rodzaje charakterystyk wykorzystywanych w teorii regulacjiWykład, laboratoriumZaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Student zna podstawowe człony automatyki. Umie je nazwać, wie, że opisywane są równaniami różniczkowymi oraz transmitancjami przejścia i  charakterystykami czasowymi i częstotliwościowymiWykład, ćwiczenia laboratoryjneKolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Student zna pojęcie stabilności układu automatycznej regulacji i sposoby jej określania. Zna kryterium stabilności Hurwitza. Zna kryterium Nyquista.Wykład, ćwiczenia laboratoryjneKolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Student zna podstawowe pojęcia definiujące jakość układów automatycznej regulacji.Student zna rodzaje regulatorów, ich właściwości i charakterystyczne parametry. Zna podstawowe zasady syntezy parametrycznej układu.Wykład, ćwiczenia laboratoryjneKolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Student ma pojęcie o różnicach charakteryzujących układy liniowe i układy nieliniowe a także układy ciągłe i układy dyskretneWykład, laboratoriumZaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Posiada podstawową wiedzę z zakresu automatyki i robotyki.wykład,ćwiczenia tablicowe, laboratoriumkolokwium, zaliczanie ćwiczeńlaboratoryjnych
Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, posiada umiejętnośćsamokształcenia się i rozumie potrzebę dokształcania się w zakresieautomatyki i robotyki.wykład,ćwiczenia tablicowe, laboratoriumkolokwium, zaliczanie ćwiczeńlaboratoryjnych

Metody i kryteria oceniania:

na ocenę 3na ocenę 4na ocenę 5
Student zna rodzaje układów automatyki i podstawową terminologięnie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również zna pojęcie sygnału, informacji oraz członu automatyki. Potrafi podać stosowne przykładynie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również potrafi podać sposoby klasyfikowania układów automatycznej regulacji i zna ich podstawowe własności i przeznaczenie
Student zna ogólne zasady opisu właściwości członu automatyki przy pomocy równań różniczkowych oraz zna pojęcie transmitancji operatorowej zdefiniowanej z wykorzystaniem przekształcenie Laplace'anie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również potrafi wykonać opis prostego członu automatyki, napisać na jego podstawie równanie operatorowe i wyznaczyć G(s)nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również jest w stanie w analogiczny sposób opisać bardziej złożony człon automatyki.
Student zna rodzaje charakterystyk wykorzystywanych w teorii regulacjinie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również potrafi poprawnie narysować układy współrzędnych dla tych charakterystyknie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również potrafi wykorzystując odwrotne przekształcenie Laplace'a znaleźć wzór na charakterystykę skokową. Umie również policzyć charakterystyki częstotliwościowe.
Student zna podstawowe człony automatyki. Umie je nazwać, wie, że opisywane są równaniami różniczkowymi oraz transmitancjami przejścia i  charakterystykami czasowymi i częstotliwościowymiCechuje się określonymi kompetencjami społecznymiCechuje się określonymi kompetencjami społecznymi
Student zna pojęcie stabilności układu automatycznej regulacji i sposoby jej określania. Zna kryterium stabilności Hurwitza. Zna kryterium Nyquista.nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również potrafi sprawdzić stabilność prostego układu automatyki przy pomocy kryterium Hurwitrzanie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również umie wyznaczyć zapas fazy i zapas modułu układu z charakterystyk częstotliwościowych
Student zna podstawowe pojęcia definiujące jakość układów automatycznej regulacji.Student zna rodzaje regulatorów, ich właściwości i charakterystyczne parametry. Zna podstawowe zasady syntezy parametrycznej układu.nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również wie, jaki regulator do sterowania jakim obiektem zastosować. Zna pojęcie współczynnika krytycznego układu regulacji.nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również Potrafi dokonać syntezy regulatora w prostym układzie regulacji wykorzystując metodykę Nicholsa-Zieglera a także obliczyć wartośc uchybu ustalonego
Student ma pojęcie o różnicach charakteryzujących układy liniowe i układy nieliniowe a także układy ciągłe i układy dyskretneCechuje się określonymi kompetencjami społecznymiCechuje się określonymi kompetencjami społecznymi
Posiada podstawową wiedzę z zakresu automatyki i robotyki.nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 3, ale również nie tylko osiągnął poziom wiedzy i umiejętności wymagany na ocenę 4, ale również
Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, posiada umiejętnośćsamokształcenia się i rozumie potrzebę dokształcania się w zakresieautomatyki i robotyki.Cechuje się określonymi kompetencjami społecznymiCechuje się określonymi kompetencjami społecznymi

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-01-31
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek
Prowadzący grup: Grzegorz Drupka, Krzysztof Kurc, Wojciech Łabuński, Dariusz Nowak, Paweł Obal, Jacek Pieniążek, Paulina Pietruś
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-01
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek
Prowadzący grup: Grzegorz Drupka, Krzysztof Kurc, Wojciech Łabuński, Jacek Pieniążek, Paulina Pietruś
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-01-31
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek
Prowadzący grup: Grzegorz Drupka, Krzysztof Kurc, Wojciech Łabuński, Jacek Pieniążek, Paulina Pietruś
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/23" (zakończony)

Okres: 2022-10-01 - 2023-01-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek
Prowadzący grup: Grzegorz Drupka, Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek, Paulina Pietruś, Piotr Szczerba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-01-28
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jacek Pieniążek
Prowadzący grup: Grzegorz Drupka, Krzysztof Kurc, Jacek Pieniążek, Paulina Pietruś, Piotr Szczerba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza.
al. Powstańców Warszawy 12
35-959 Rzeszów
tel: +48 17 865 11 00 https://prz.edu.pl
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.1.0-4 (2024-03-12)