Załącznik G
Automatyka i robotyka
wykład ćwiczenia projekt laboratorium seminarium ECTS
stacjonarne 30 15 30 7
niestacjonarne 20 10 20 7
1. Cel edukacyjny: zapoznanie z podstawami teoretycznymi z zakresu automatyki,
robotyki i teorii sterowania oraz z zagadnieniami projektowania, uruchamiania i
eksploatacji systemów automatyki i robotyki w różnych zastosowaniach.
2. Cele operacyjne:
" wiedza podstawowa z zakresu automatyki i robotyki,
" rozumienia omawianej problematyki,
" umiejętności analizy, projektowania i implementacji podstawowych układów
sterowania, automatyki i robotyki oraz automatycznej regulacji w technice  zwłaszcza
przy wykorzystaniu układów mechatronicznych,
" zapoznanie z podstawowymi elementami automatyki występującymi w obwodach
wejścia i wyjścia sterownika PLC (czujniki, przekaz
niki, styczniki),
" nabycie umiejętności budowania obwodów wejściowych i wyjściowych sterownika,
" nabycie umiejętności uruchamiania, podłączania, konfigurowania oraz programowania
sterowników PLC,
" nabycie umiejętności przetwarzania sygnałów pomiarowych,
" zapoznanie z budową i sposobem działania układów kombinacyjnych i
sekwencyjnych,
" nabycie umiejętności doboru regulatora do układu automatyki,
" nabycie umiejętności modelowania manipulatorów i robotów,
" nabycie umiejętności budowy prostych sieci przemysłowych,
" nabycie umiejętności konfiguracji urządzeń pracujących w sieciach przemysłowych.
3. Treści programowe:
Automatyka: Rodzaje i struktury układów sterowania. Elementy układu regulacji.
Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy. Transmitancje operatorowa i
widmowa. Badanie stabilności. Projektowanie liniowych układów regulacji w dziedzinie
częstotliwości. Regulator PID - dobór nastaw, Sterowniki PLC i ich charakterystyka.
Elementy programu sterującego. Robotyka: Rodzaje robotów - ich cechy
charakterystyczne oraz główne elementy składowe. Metody opisu położenia i orientacji
brył sztywnych. Kinematyka robotów - wyznaczanie trajektorii, metody przetwarzania
informacji z czujników. Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy. Chwytaki i ich
zastosowania. Podstawy programowania robotów. Nawigacja pojazdami autonomicznymi.
Dynamika robotów. Robotyczne układy holonomiczne i nie-holonomiczne w odniesieniu
do zadania planowania i sterowania ruchem. Sterowanie pozycyjno-siłowe. Podstawy
metod rozpoznawania otoczenia. Języki programowania robotów. Struktury
programowe. Zaawansowane zagadnienia dotyczące sterowania robotów. Sterowanie
procesami ciągłymi: Równania stanu. Sprzężenie zwrotne od stanu. Przesuwanie
biegunów, obserwatory stanu. Regulacja predykcyjna  zasada i zadania. Sterowanie
Przedmioty podstawowe
20
Załącznik G
wielowarstwowe obiektem przemysłowym. Sterowanie procesami dyskretnymi:
Przykłady procesów zdarzeń dyskretnych. Sterowanie sekwencyjne, symulacja,
priorytetowe reguły szeregowania, sieci kolejkowe. Modele optymalizacyjne: grafowe,
kombinatoryczne, programowania dyskretnego. Złożoność obliczeniowa. Algorytmy
optymalizacji - dokładne i przybliżone. Warstwowe struktury sterowania. Sterowanie a
zarządzanie. Systemy czasu rzeczywistego: systemów czasu rzeczywistego i ich
specyfika. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego. Sieci przemysłowe. Rozproszone
systemy automatyki.
Program ćwiczeń laboratoryjnych:
1. Sterowniki PLC w systemach sterowania. Dobranie komponentów automatyki. Wykonanie
połączeń elektrycznych. Konfiguracja jednostki centralnej sterownika PLC. Opracowanie i
sprawdzenie programu sterującego.
2. Przetwarzanie sygnałów pomiarowych. Instrukcja wykonawcza. Obranie obiektu. Dobranie
czujników i przetworników pomiarowych. Wykonanie połączeń elektrycznych. Konfiguracja
jednostki centralnej sterownika PLC. Opracowanie i sprawdzenie programu sterującego
(skalowanie).
3. Ilościowe metody oceny mikrostruktury materiałów.
4. Układy kombinacyjne i sekwencyjne w systemach sterowania:
Układy kombinacyjne
- Wprowadzenie,
- Układy przełączające,
- Minimalizacja funkcji boolowskich  podstawowe zasady,
- Projektowanie układów.
Układy sekwencyjne
- Wprowadzenie,
- Układy przełączające,
- Zapoznanie z przerzutniki i ich funkcjami wzbudzeń,
- Projektowanie układów,
.
5. Badanie obiektów regulacji. Procedura badania obiektów układów regulacji. Obiekt
inercyjny I rzędu  badanie. Obiekt inercyjny II rzędu  badanie. Obiekt całkujący  badanie.
Badanie regulatora PID  dobór nastaw.
6. Regulacja dwupołożeniowa  analiza pracy regulatora dwupołożeniowego.
7. Notacja Denavita-Hartenberga. Instrukcja wykonawcza. Zastosowanie notacji D-H do
analizy kinematyki manipulatorów.
8. Kinematyka robotów manipulacyjnych i mobilnych.
9. Dynamika napędów manipulatorów
10. Dobór sieci dla zadanego obiektu przemysłowego. Instrukcja wykonawcza. Sieć
przemysłowa i protokoły komunikacyjne. Rozproszone systemy automatyki. Systemy
wizualizacji. Wykonanie prostej sieci Modbus.
Przedmioty podstawowe
21
Załącznik G
4. Literatura:
1) Kowal J.: Podstawy automatyki, Wydawnictwo AGH, 2004.
2) Mazurek J., Vogt H., Żydanowicz W.: Podstawy automatyki. Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2002.
3) Mikulski J.: Podstawy automatyki - liniowe układy regulacji. Wydawnictwo
Politechniki Śląskiej, 2001.
4) Awrejcewicz J., Wodzicki W.: Podstawy automatyki - teoria i przykłady.
Wydawnictwo Politechniki A
ódzkiej, 2001
5) Praca zbiorowa: Zbiór zadań z podstaw automatyki. Wydawnictwo
Politechniki Warszawskiej, 1985.
6) Orlikowski C., Wittbrodt E.: Podstawy automatyki i sterowania, Laboratorium -
tom1. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 1999
7) Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów.
WNT,2001
8) Bodo H., Gerth W., Popp K.: Mechatronika - komponenty, metody, przykłady. PWN,
2001
9) Morecki A, Knapczyk J.: Podstawy robotyki. Teoria i elementy manipulatorów i
robotów. WNT, 1999.
10) Spong M. W., Vidyasagar M.: Dynamika i sterowanie robotów. WNT, 1997.
11) Zdanowicz R.: Podstawy robotyki. Laboratorium z robotów
przemysłowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2003.
12) Kaczorek T., Dzieliński A., Dąbrowski W., A
opatka R.: Podstawy teorii sterowania.
WNT, 2006.
13) Bubnicki Z.: Teoria i algorytmy sterowania. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005.
14) Amborski K., Jaworska I., Kietliński Z., Kocięcki M., Żydanowicz W.: Laboratorium
teorii sterowania. Cz.1. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2002.
15) Amborski K., Żydanowicz W.: Laboratorium teorii sterowania. Cz.2. Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2006.
Przedmioty podstawowe
22