Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Dynamika układów wieloczłonowych I
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Janusz Frączek, dr hab. inż. Marek Wojtyra, prof. PW.
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Robotyka i Automatyka
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
ML.NK313
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2022/2023
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. Liczba godzin kontaktowych: 50, w tym: a) wykład – 15 godz., b) ćwiczenia – 15 godz., c) laboratoria – 15 godz., d) konsultacje – 5 godz. 2. Praca własna studenta: 50 godzin, w tym: a) realizacja pracy domowej, polegającej na dokonaniu analizy kinematycznej mechanizmu przy pomocy samodzielnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a) – 35 godz., b) przygotowywanie się do testu zaliczeniowego – 15 godz. Razem: 100 godzin – 4 punkty ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS – 50 godzin kontaktowych, w tym: a) wykład – 15 godz., b) ćwiczenia – 15 godz., c) laboratoria – 15 godz., d) konsultacje – 5 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2.2 punktu ECTS – 55 godzin, w tym: a) udział w ćwiczeniach – 15 godz., b) udział w laboratoriach – 15 godz., c) realizacja pracy domowej, polegającej na dokonaniu analizy kinematycznej mechanizmu przy pomocy samodzielnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a) – 25 godzin.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
1. Znajomość algebry, geometrii, analizy matematycznej w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów. 2. Znajomość mechaniki w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów. 3. Posiadanie podstawowej wiedzy i umiejętności w zakresie metod numerycznych i języków programowania.
Limit liczby studentów:
72
Cel przedmiotu:
1. Przygotowanie do samodzielnego formułowania i rozwiązywania zagadnień z dziedziny układów wieloczłonowych. 2. Przygotowanie do korzystania z profesjonalnego oprogramowania inżynierskiego w zakresie modelowania układów wieloczłonowych.
Treści kształcenia:
Wykłady i ćwiczenia: 1. Położenie i orientacja członów w przestrzeni. Matematyczny opis układu wieloczłonowego w różnych współrzędnych. 2. Ruchliwość i więzy nadmiarowe. Niezależność więzów, usuwanie więzów nadmiarowych. 3. Pary kinematyczne i równania więzów. Więzy kierujące. Obliczanie macierzy Jacobiego. 4. Sformułowanie i rozwiązanie zagadnienia kinematyki. Składanie mechanizmu. Konfiguracje osobliwe. 5. Algorytm i struktura programu do zautomatyzowanej analizy kinematycznej mechanizmów. 6. Siły i momenty sił. Równania ruchu członu sztywnego. 7. Równania ruchu układu wieloczłonowego. Reakcje więzów. 8. Zadania odwrotne i proste dynamiki. Stabilizacja więzów. Struktura programu do zautomatyzowanej analizy dynamicznej mechanizmów. 9. Metody całkowania równań ruchu w postaci RRZ (równań różniczkowych zwyczajnych) i RRA (równań różniczkowo-algebraicznych). Laboratoria: 1. Wprowadzenie do modelowania kinematyki i dynamiki układów wieloczłonowych. Podstawy obsługi pakietu ADAMS. 2. Modelowanie członów i par kinematycznych. 3. Modelowanie sił. Uruchamianie symulacji. Przetwarzanie i prezentacja wyników. 4. Parametryzacja modelu układu wieloczłonowego. Obliczenia optymalizacyjne. 5. Podstawy modelowania sił kontaktu. Wykorzystanie funkcji stanu. 6. Modelowanie mechanizmu krzywkowego. Zaawansowane modelowanie sił kontaktu. 7. Analiza mechanizmów z więzami nadmiarowymi. Wyznaczanie reakcji w parach kinematycznych. 8. Składanie mechanizmu i narzucanie warunków początkowych. Linearyzacja modelu.
Metody oceny:
Ocenie podlega praca domowa (28% oceny końcowej) oraz test zaliczeniowy (72% oceny końcowej). Szczegóły systemu oceniania są opublikowane pod adresem: http://tmr.meil.pw.edu.pl (zakładka Dla Studentów). Praca własna: praca domowa w dwóch częściach, polegająca na dokonaniu analizy kinematycznej (cz. 1), a następnie dynamicznej (cz. 2), mechanizmu przy pomocy samodzielnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a).
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Frączek J., Wojtyra M.: Kinematyka układów wieloczłonowych. Metody obliczeniowe. WNT, 2008. 2. Wojtyra M, Frączek J.: Metoda układów wieloczłonowych w dynamice mechanizmów. Ćwiczenia z zastosowaniem programu ADAMS. OWPW, 2007. 3. Nikravesh P.E.: Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems. Prentice Hall, 1988. 4. Haug E.J.: Computer-Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems. Volume I: Basic Methods, Allyn and Bacon, 1989. 5. Garcia de Jalon J., Bayo E.: Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems. Springer-Verlag, 1994. Dodatkowa literatura: materiały na stronie http://tmr.meil.pw.edu.pl (zakładka Dla Studentów).
Witryna www przedmiotu:
http://tmr.meil.pw.edu.pl/web/Dydaktyka/Prowadzone-przedmioty/Dynamika-ukladow-wieloczlonowych-I/Materialy
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ML.NK313_W1
Student zna podstawy analizy kinematycznej mechanizmów i układów wieloczłonowych.
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W08, AiR1_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG.o, P6U_W, III.P6S_WG
Charakterystyka ML.NK313_W2
Student ma wiedzę na temat zapisu równań ruchu mechanizmów i układów wieloczłonowych.
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o
Charakterystyka ML.NK313_W3
Student ma podstawową wiedzę na temat metod całkowania równań ruchu układów wieloczłonowych.
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_W01, AiR1_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ML.NK313_U1
Student potrafi zapisać równania kinematyki mechanizmu i układu wieloczłonowego o złożonej strukturze.
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U01, AiR1_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NK313_U2
Student potrafi rozwiązać numerycznie równania kinematyki.
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U14, AiR1_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NK313_U3
Student potrafi zapisać równania ruchu złożonych mechanizmów.
Weryfikacja: Test zaliczeniowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U05, AiR1_U20
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o, I.P6S_UU
Charakterystyka ML.NK313_U4
Student potrafi przeprowadzić analizę dynamiczną prostych mechanizmów z wykorzystaniem współczesnych narzędzi projektowania i analizy.
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U05, AiR1_U11, AiR1_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka ML.NK313_U5
Student potrafi – pracując w zespole – rozwiązać zadanie inżynierskie z dziedziny modelowania układów wieloczłonowych.
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_U02, AiR1_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UO, I.P6S_UK

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ML.NK313_K1
Student ma świadomość współodpowiedzialności za zadania realizowane w zespole.
Weryfikacja: Ocena prac nad projektem obliczeniowym, przeprowadzana podczas konsultacji i zaliczenia końcowego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: AiR1_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KO