Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Układy wykonawcze urządzeń mechatronicznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jakub Wierciak, dr inż. Ksawery Szykiedans, dr inż. Wiesław Mościcki, mgr inż. Karol Bagiński
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
UWUm
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich 49 w tym: a) wykład - 15 b) projektowanie - 15 c) laboratorium - 15 d) konsultacje - 2 e) zaliczenie - 2 2) Praca własna studenta 51, w tym: a) przygotowanie do zaliczenia - 15, b) prace projektowe, w tym przygotowanie 4 prezentacji, dobór zespołów handlowych, wykonanie modelu 3D - 40 c) przygotowanie do zajęć, w tym opracowanie modelu matematycznego - 15, suma: 119(4 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1) Liczba godzin bezpośrednich 49 w tym: a) wykład - 15 b) projektowanie - 15 c) laboratorium - 15 d) konsultacje - 2 e) zaliczenie - 2 suma: 49(2 ECTS)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
O charakterze praktycznym: a) projektowanie - 15 b) laboratorium - 15 c) prace projektowe, w tym przygotowanie 4 prezentacji, dobór zespołów handlowych, wykonanie modelu 3D - 40 d) przygotowanie do zajęć, w tym opracowanie modelu matematycznego - 15, suma 85 (3,5 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagana jest znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów ze strukturami układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych oraz z wybranymi zagadnieniami dotyczącymi poszczególnych zespołów funkcjonalnych tych układów: siłowników, sterowników i przekładni. Nabycie przez studentów umiejętności projektowania wykonawczych układów urządzeń precyzyjnych z wykorzystaniem symulacji komputerowej.
Treści kształcenia:
Wykład: Układy wykonawcze Wyjaśnienie pojęcia układu wykonawczego Struktura urządzenia mechatronicznego: układy wprowadzania danych i informacyjne, układy pomiarowe i wykonawcze. Rola i funkcje układów wykonawczych w urządzeniu: realizacja ruchów, rozwijanie sił.Struktury układów wykonawczych Funkcjonalny schemat blokowy układu wykonawczego: system mikroprocesorowy, sterownik, siłownik, układ przeniesienia napędu, mechanizm. Układy sprzężenia zwrotnego od położenia, prędkości i siły. Projektowanie mechanizmów Obliczenia kinematyczne. Wyznaczanie toru, prędkości i przyspieszeń. Metody wykreślne i analityczne. Kinematyka prosta i odwrotna.Modelowanie układów wielociałowych z wykorzystaniem oprogramowania MATLAB/SimMechanics. . Układy przeniesienia napędu Przekładnie mechaniczne o dużym przełożeniu: ślimakowe, falowe i planetarne. Metody obliczania. Urządzenia napędowe Napędy i serwonapędy prądu przemiennego. Specjalne algorytmy sterowania silników skokowych. Skokowy siłownik liniowy sterowany sygnałem siły. Projektowanie: Opracowanie koncepcji układu wykonawczego: Analiza postawionego zadania projektowego. Sformułowanie wymagań technicznych dla wybranego układu wykonawczego. Zaproponowanie koncepcji konstrukcyjnej układu. Wybór mechanizmu: Analiza funkcji układu. Dobór mechanizmu do realizacji funkcji. Obliczenie parametrów mechanizmu: Wyznaczenie geometrycznych parametrów mechanizmu wskazaną metodą z wykorzystaniem oprogramowania wspomagającego (Matlab-SimMechanics i Inventor). Dobór napędu i przekładni: Analiza wymagań stawianych układowi napędowemu. Dobór rodzaju napędu i zespołu przeniesienia napędu. Laboratorium: Matematyczny model układu: Opracowanie matematycznego modelu projektowanego układu Symulacyjny model układu: Opracowanie symulacyjnego modelu projektowanego układu w języku Matlab-Simulink. Ocena działania układu: Przeprowadzenie eksperymentów symulacyjnych przy uzmiennionych parametrach konstrukcyjnych układu. Sformułowanie wniosków dotyczących spełnienia wymagań technicznych.
Metody oceny:
Wykład zaliczany na podstawie wyników 2. kolokwiów. Projektowanie zaliczane na podstawie 4. prezentacji i sprawozdania. Laboratorium zaliczane na podstawie sprawozdania z opracowania modelu symulacyjnego i eksperymentów symulacyjnych. Ocena z przedmiotu obliczana jako średnia ważona: wykład - waga 0,4, projektowanie - waga 0,35, laboratorium - waga 0,25.
Egzamin:
nie
Literatura:
Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 1982. Gawrysiak M.: Analiza systemowa urządzenia mechatronicznego. Politechnika Białostocka. Rozprawy naukowe nr 44. WPB. Białystok 2003 Gawrysiak M.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Politechnika Białostocka. Rozprawy naukowe nr 103. WPB. Białystok 1997 Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty, metody, przykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2001 Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2000. Kenjo T., Nagamori C.: Dvigateli postojannogo toka s postojannymi magnitami. Énergoatomizdat. Moskva, 1989. Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów: podstawy i przykłady zastosowań w praktyce..Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 2002 Mrozek B., Mrozek Z.: MATLAB i Simulink. Poradnik użytkownika. Wyd. Helion. Gliwice 2004 Oderfeld J.: Wstęp do mechanicznej teorii maszyn. WNT. Warszawa 1962 Pelz G.: Mechatronic systems. Modelling and simulation with HDLs. John Wiley and Sons Ltd. Chichester 2003 Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996. Praca zbiorowa pod redakcją W. Jaszczuka: Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1991. Schmid D. i inni: Mechatronika. REA. Warszawa 2002 Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996. Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993. Danaher Motion. Portescap Specialty Motors. Katalog mikrosilników, miniaturowych przekładni i enkoderów. April 2005 (www.DanaherMotion.com) HARTING: Elektromagnete. Harting Elektronik GmbH. D-4992 Espelkamp MAXON. Programm 05/06. Katalog mikrosilników. Maxon Motor AG, CH-6072 Sachseln (www.maxonmotor.com) MINIMOTOR. Technologies driving the future. Miniature drive systems. Katalog podzespołów napędowych. (www.minimotor.ch) PORTESCAP: Product selector and engineering guide. Version 2.0. Katalog silników na płycie CD; (www.DanaherMotion.com)
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
Przedmiot ma na celu przekazanie studentom zaawansowanej wiedzy z zakresu konstrukcji i sterowania układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych opartej na doświadczeniach prowadzących oraz praktyczne przećwiczenie zastosowania badań modelowych przy projektowaniu takich układów. W latach 2012/2013 i 2013/2014 przedmiot był prowadzony przez prof. Roberta Grepla z Politechniki w Brnie z naciskiem położonym na wykorzystanie pakietu MATLAB/Simulink/SimMechanics w projektowaniu i analizie działania urządzeń mechatronicznych.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka UWUm_W01
Zna typowe strutury funkcjonalne układów wykonawczych urządzeń mechatronicznych
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe, egzamin dyplomowy
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka UWUm_W02
Zna zasady doboru napędów do układów wykonawczych
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka UWUm_W04
Ma wiedzę na temat przekładni o dużym przełożeniu i metodach ich obliczania
Weryfikacja: Kolokwium zaliczeniowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka UWUm_U01
Potrafi opracować matematyczny model układu wykonawczego służący do analizy jego charakterystyk funkcjonalnych
Weryfikacja: Sprawozdanie z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U06, K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Charakterystyka UWUm_U02
Potrafi zaprojektować układ wykonawczy do realizacji zadanej funkcji z wykorzystaniem wynków symulacji komputerowej
Weryfikacja: Sprawozdanie z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Charakterystyka UWUm_U03
Umie zaprojektować mechanizm do realizacji określonej operacji technologicznej w urządzeniu montażowym
Weryfikacja: Sprawozdanie z projektowania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o