- Nazwa przedmiotu:
- Technika automatyzacji procesów
- Koordynator przedmiotu:
- Piotr Tatjewski
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Automatyka i Robotyka
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne - zaawansowane
- Kod przedmiotu:
- TAP
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2019/2020
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 125
- udział w wykładach: 15 x 2godz. = 30 godz.
- wykonanie zadań w laboratorium: 60 godz. (30godz. w laboratorium+30 godz. praca własna)
- przygotowanie do egzaminu + konsultacje + udział w egzaminie: 30+2+3 = 35 godz.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2.5
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 2.5
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt30h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Podstawy automatyki
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Nauczenie rozumienia i projektowania struktur i algorytmów zaawansowanego sterowania (ACS - Advanced Control Systems) wielowymiarowymi procesami przemysłowymi i obiektami technicznymi
- Treści kształcenia:
- 1. Warstwowa struktura sterowania: Schemat podstawowy i rozbudowany, dekompozycja procesu. Przykład modelowania, dekompozycji, optymalizacji i regulacji nadrzędnej. Funkcje poszczególnych warstw sterowania, sprzętowo-software’owe realizacje warstwowych struktur sterowania.
2. Regulacja zaawansowana PID: Regulatory PID (struktury, filtracja, anti-aliasing, anti-windup, feedforward). Nieliniowe algorytmy PID: gain scheduling, PID rozmyty. Regulacja wielopętlowa PID: struktura połączeń, metoda RGA, odsprzęganie pętli regulacyjnych.
3. Regulacja predykcyjna (MPC): Zasada działania. Predykcja wyjść modelem odpowiedzi skokowych, wielowymiarowy algorytm DMC analityczny i numeryczny, kompensacja zakłóceń. Algorytm analityczny i numeryczny GPC. Algorytmy predykcyjne z modelami równań stanu, z pomiarem lub estymacją stanu, z przyrostowym modelem równań stanu. Stabilność, dopuszczalność, strojenie algorytmów predykcyjnych. Nieliniowa regulacja predykcyjna: struktury NO, NSL, NPL, zastosowanie modeli rozmytych TS i neuronowych.
4. Dostrajanie punktu pracy: bieżące optymalizacyjne dostrajanie punktu pracy dla regulatorów MPC. Nadrzędny sterownik predykcyjny.
5. Diagnostyka: Autodiagnostyka elementów wykonawczych i pomiarowych, diagnostyka z wykorzystaniem modeli procesów. Regulacja tolerująca uszkodzenia.
6. Sprzęt i oprogramowanie systemów sterowania: Podstawowe klasy sprzętu sterującego: sterowniki programowalne, regulatory i stacje sterownicze, sterowanie w rozproszonym systemie sterowania (DCS), przykładowe systemy. Rola i zadania systemów oprogramowania SCADA.
- Metody oceny:
- egzamin, oceny laboratorium
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. P. Tatjewski: Sterowanie predykcyjne. Skrypt (internetowy), Politechnika Warszawska 2011 (opracowany w ramach PR PW).
2. P. Tatjewski: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, struktury i algorytmy. EXIT, Warszawa 2002.
3. P. Tatjewski: Advanced Control of Industrial Processes. Springer, London 2007.
- Witryna www przedmiotu:
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka TAP_W01
- Wiedza dotycząca warstwowej struktury sterowania procesami przemysłowymi, zaawansowanych struktur regulacji PID jedno- i wielopętlowych, projektowania układów regulacji predykcyjnej wielowymiarowej analitycznych i numerycznych, dla różnych postaci liniowych modeli procesów i dla modeli nieliniowych, układów regulacji z optymalizacją punktu pracy i tolerancją awarii
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W03, K_W04, K_W05, K_W06, K_W07, K_W08, K_W09, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG, III.P7S_WG.o, I.P6S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka TAP_U01
- Umiejętność projektowania zaawansowanych układów regulacji PID procesów jedno- i wielowymiarowych, weryfikowanie projektu metodą symulacji.
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U08, K_U09, K_U14, K_U15, K_U17
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P7S_UW.4.o, I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o
- Charakterystyka TAP_U02
- Umiejętność projektowania i analizy układów regulacji predykcyjnej procesów jedno- i wielowymiarowych, liniowych i nieliniowych, weryfikowanie projektu metodą symulacji komputerowej.
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U09, K_U12, K_U14, K_U15, K_U17, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.4.o, I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o
- Charakterystyka TAP_U03
- Rozumienie funkcjonalności i programowania systemu SCADA.
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U08, K_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P7S_UW.4.o, I.P7S_UK, I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka TAP_K01
- Umiejętność wykonania złożonego zadania projektowania i weryfikacji projektu w pracy zespołowej.
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_KO