Nazwa przedmiotu:
Automatyka napędu elektrycznego
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Andrzej Gałecki
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Pojazdów Elektrycznych i Hybrydowych
Grupa przedmiotów:
Specjalnościowe
Kod przedmiotu:
-
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych/ 61 godz., w tym: a) wykład - 15 godz.; b) projekt - 45 godz.; c) konsultacje - 1 godz.; 2) Praca własna studenta/ 57 godz., w tym: a) 2 godz. – bieżące przygotowywanie się studenta do zajęć projektowych, b) 55 godz. – praca nad przygotowaniem projektu układu napędowego z silnikiem PMSM i sprawozdania 3) RAZEM – 118 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Odpowiada punktom wynikającym z opisu godzin kontaktowych, sformułowanego w poprzednim polu: Wymagany opis: 2 punkty ECTS – liczba godzin kontaktowych - 61, w tym: a) wykład - 15 godz.; b) projekt - 45 godz.; c) konsultacje - 1 godz.;
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2,4 punktu ECTS - 62 godz., w tym: 1) uczestnictwo w zajęciach projektowych - 45 godz. 2) 15 godz. pracy własnej – praca nad przygotowaniem projektu układu napędowego i sprawozdania 3) 2 godz. pracy własnej – bieżące przygotowanie się do zajęć projektowych
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt45h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wiedza z elektrotechniki, elektroniki, energoelektroniki
Limit liczby studentów:
Zgodnie z Rozporządzeniem Rektora PW
Cel przedmiotu:
Przekazanie podstawowej wiedzy: o modelach matematycznych maszyn elektrycznych oraz o topologiach i zasadach działania przekształtników energoelektronicznych wykorzystywanych w napędach elektrycznych. Przekazanie wiedzy: o podstawowych strukturach regulacji w napędach z maszynami prądu stałego i przemiennego. Przekazanie wiedzy: o modelach matematycznych regulatorów PID, PI, P oraz metod ich optymalizacji (dobór nastaw). Przekazanie wiedzy: o modelach matematycznych regulatorów ze sprzężeniem od wektora stanu oraz metod ich optymalizacji. Wykształcenie umiejętności analizowania właściwości dynamicznych zespołów napędowych. Wykształcenie umiejętności projektowania regulatorów dla napędów z maszynami elektrycznymi, a w szczególności wyznaczania nastaw regulatorów PID i regulatorów stanu. Wykształcenie umiejętności tworzenia modeli symulacyjnych zespołów napędowych z wykorzystaniem specjalizowanych programów komputerowych (Matlab-Simulink, Plecs). Kompetencje społeczne: Świadomość wymagań i ograniczeń w działaniach inżynierskich.
Treści kształcenia:
Wykład: 1. Konstrukcje i właściwości silników elektrycznych oraz topologie przekształtników energoelektronicznych dla napędów elektrycznych. 2. Układy napędowe z silnikiem komutatorowym (DC) i bezszczotkowym (BLDC), struktury sterowania z regulatorami PI, metody wyznaczania nastaw regulatorów, analityczne kryteria optymalizacji. Projektowanie regulatorów wspomagane komputerowo. 3. Opis matematyczny napędu z regulatorem od wektora stanu i zasady jego optymalizacji. 4. Układy napędowe z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych: 5. Opis matematyczny silnika PMSM z wykorzystaniem wektora przestrzennego. Struktury sterowania prędkością kątową wykorzystujące metody orientacji wektora pola (FOC - Field Oriented Control). 6. Struktury sterowania z wykorzystaniem regulatora stanu. 7. Układy napędowe z silnikiem asynchronicznym klatkowym. 8. Struktury sterowania prędkością kątową z wykorzystaniem metody bezpośredniej regulacji momentu (DTC) Projekt: 1. Wprowadzenie do projektowania w PLECS. 2. Wprowadzenie do implementacji układów regulacji w języku C z wykorzystaniem C-script w środowisku PLECS. 3. Wykonanie projektu układu napędowego z silnikiem PMSM w środowisku PLECS. 4. Wprowadzenie do środowiska Code Composer Studio 5. Implementacja układu regulacji dla silnika PMSM na stanowisku laboratoryjnym w oparciu o przygotowany przez prowadzącego zajęcia szablon. Student implementuje wskazane przez prowadzącego fragmenty oprogramowania (Regulatory PI, filtry, transformacje współrzędnych) w środowisku Code Composer Studio. 6. Uruchomienie układu regulacji z silnikiem PMSM i obserwacja przebiegów z wykorzystaniem oscyloskopu.
Metody oceny:
Podstawą oceny z części wykładowej jest kolokwium na zakończenie wykładu. Podstawą oceny z części projektowej jest projekt układu napędowego z silnikiem PMSM na podstawie danych podanych przez prowadzącego a także stopień realizacji zadań związanych z uruchomieniem układu regulacji z silnikiem PMSM na stanowisku laboratoryjnym. Student oceniany jest na podstawie rozmowy na temat sporządzonego projektu układu napędowego oraz stopnia realizacji wskazanych przez prowadzącego zagadnień na stanowisku laboratoryjnym.
Egzamin:
nie
Literatura:
Grzesiak L., Ufnalski B., Kaszewski A.: Sterowanie napędów elektrycznych, PWN, Warszawa, 2016. Koczara W.: Wprowadzenie do napędu elektrycznego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2012 Zawirski K.: Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2005.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka K_W01
Ma wiedzę o modelach matematycznych maszyn elektrycznych oraz o topologiach i zasadach działania przekształtników energoelektronicznych wykorzystywanych w napędach elektrycznych.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W02
Ma wiedzę o podstawowych strukturach regulacji w napędach z maszynami prądu stałego i przemiennego.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W03
Ma wiedzę o modelach matematycznych regulatorów PID, PI, P i regulatorów ze sprzężeniem od wektora stanu oraz wiedzę na temat metod ich optymalizacji (dobór nastaw).
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W04
Ma wiedzę i zna metodykę projektowania układów napędowych z wykorzystaniem metod wspomagania komputerowego.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka K_W05
Ma wiedzę na temat uwarunkowań ekonomicznych i innych pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej oraz uwzględnienie ich w praktyce inżynierskiej.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W16
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WK

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka K_U01
Potrafi pozyskiwać dodatkowe informacje z literatury, innych źródeł, integrować informacje, dokonywać ich interpretacji i wyciągać wnioski.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i projekt. Dyskusja prowadzącego ze studentami podczas zajęć wykładowych i projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW
Charakterystyka K_U02
Potrafi korzystać z kart katalogowych i not aplikacyjnych w celu dobrania odpowiednich komponentów projektowanego układu napędowego.
Weryfikacja: Ocena projektu i dyskusja prowadzącego ze studentami podczas zajęć wykładowych i projektowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW
Charakterystyka K_U03
Potrafi – zgodnie z zadaną specyfikacją, zaprojektować układ napędowy , używając właściwych metod, technik i narzędzi.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08, K_U09, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K_K01
Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się – poprzez podnoszenie własnych kompetencji zawodowych oraz zasięgania opinii ekspertów.
Weryfikacja: Rozmowa oceniająca i ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KK
Charakterystyka K_K02
Potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy.
Weryfikacja: Ocena projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KO