Automatyka

Celem opracowania jest przedstawienie w praktyce podstawowych zagadnień automatyki: opis obiektów dynamicznych do celów sterowania, sprzężenie zwrotne i jego rola, struktury układów regulacji, podstawy projektowania układów regulacji służących do nadążania (serwomechanizmy) oraz do tłumienia wpływu zakłóceń (układy regulacji przemysłowej), realizacje cyfrowe algorytmów regulacji. Omówiono się także platformy sprzętowe współczesnych systemów automatyki: programowalne sterowniki logiczne (PLC), a także przemysłowe systemy monitorowania i gromadzenia danych (SCADA).

W skrypcie dokonano wprowadzenia w tematykę nowoczesnych systemów automatyki przemysłowej (wykonanie zadań laboratoryjnych wymaga przyswojenia przez studentów wiedzy związanej ze środowiskami programistycznymi sterowników PLC oraz SCADA).

Szczegółowe opisy techniczne pozwolą na poznanie obiektów wykorzystywanych podczas zajęć praktycznych. Zebranie dostępnych materiałów w jeden skrypt pozwala na uporządkowanie i usystematyzowanie wiedzy. Tak opracowany materiał stanowi istotne dopełnienie wykładu.

Skrypt zawiera zadania z rozwiązaniami i jest przeznaczony dla studentów Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych, ale mogą z niego korzystać studenci innych wydziałów mechanicznych uczelni technicznych. Opracowania ma na celu przekazanie studentom wiedzy niezbędnej do nabycia kompetencji i umiejętności rozwiązywania zadań i realizowania projektów technicznych rozwiązań konstrukcyjnych mechanizmów i urządzeń stosowanych w budowie pojazdów i maszyn, w tym maszyn roboczych.
 
W rozdziale 1 przedstawiono zadania z kinematyki mechanizmów dźwigniowych. Rozdział 2 zawiera zadania z kinematyki mechanizmów krzywkowych. Zadania z dynamiki mechanizmów zaprezentowano w rozdziale 3. Rozdział 4 zawiera zadania z dynamiki maszyn, w tym badanie rozruchu i ruchu ustalonego maszyny, oraz wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego. W rozdziale 5 przedstawiono zadania z wyznaczania równań ruchu i transmitancji podstawowych elementów i układów automatyki. Rozdział 6 zawiera zadania dotyczące budowy i przekształcania schematów blokowych układów automatyki. Wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych badanych układów przedstawiono w zadaniach zamieszczonych w rozdziale 7. Rozdział 8 zawiera zadania z badania stabilności układów automatyki.

Przedstawiony zakres tematyki przedmiotu wynikający z programów kierunków studiów i wymaganych efektów kształcenia ma na celu przekazanie studentom teoretycznej wiedzy oraz nabycia kompetencji i umiejętności potrzebnych do realizowania projektów technicznych rozwiązań konstrukcyjnych mechanizmów i urządzeń stosowanych w budowie pojazdów i maszyn roboczych, przy zastosowaniu układów automatycznego sterowania w ich budowie, z zastosowaniem nowoczesnych narzędzi wspomagania komputerowego.
 
W rozdziale 1 skryptu dokonano wprowadzenia do przedmiotu „Teoria mechanizmów i maszyn”. W rozdziale 2 omówiono strukturę mechanizmów i maszyn, w tym klasyfikację par kinematycznych, oraz klasyfikację strukturalną i funkcjonalną mechanizmów. Rozdział 3 zawiera opis metod wykreślnych i analitycznych kinematyki mechanizmów, w tym mechanizmu korbowowodzikowego czworoboku przegubowego i mechanizmu jarzmowego, oraz przykładowe zadania. W rozdziale 4 omówiono metody analizy kinematycznej mechanizmów krzywkowych, syntezę mechanizmu krzywkowego metodą analityczną oraz przykładowe zadania. W rozdziale 5 opisano dynamikę mechanizmów i maszyn, a w tym siły bezwładności, wyznaczanie reakcji w parach kinematycznych mechanizmów, ruch maszyny pod działaniem sił, nierównomierność biegu maszyny, wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego, oraz przykładowe zadania. W rozdziale 6 omówiono podstawowe pojęcia automatyki. Opis charakterystyk elementów i układów automatyki zawiera rozdział 7. W rozdziale 8 omówiono właściwości statyczne i dynamiczne podstawowych elementów liniowych z przykładami. Rozdział 9 zawiera opis budowy i przekształcania schematów blokowych. W rozdziale 10 omówiono rodzaje i właściwości regulatorów. W rozdziale 11 przedstawiono kryteria oceny układów automatyki, a w tym kryteria stabilności, korekcję układów, kryteria oceny układów w stanach ustalonych oraz kryteria oceny stanów dynamicznych układów automatyki.

W pracy przedstawiono podstawy metod numerycznych, zarówno pojęcia związane z komputerową realizacją liczb i obliczeń, jak i podstawowe algorytmy numeryczne. Daje to czytelnikowi wiedzę potrzebną do samodzielnego implementowania szeregu algorytmów oraz właściwego korzystania z dostępnego oprogramowania. Materiał i sposób prezentacji dobrane są na podstawie wieloletnich doświadczeń autora, wykładowcy metod numerycznych dla kierunków Informatyka oraz Automatyka i Robotyka. Praca może służyć też studentom innych kierunków studiów technicznych.

brak opisu

W skrypcie opisano ćwiczenia laboratoryjne, prowadzone na Wydziale Inżynierii Produkcji Politechniki Warszawskiej, w ramach przedmiotu „podstawy automatyki”. Zawarto w nim informacje dotyczące sterowania binarnego oraz analogowego, omówiono projektowanie układów różnych typów, a także wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych.

ZAdania z podstaw automatyki i sterowania