DR1605 - Sterowanie serwonapędów

Nazwa w drugim języku: 

servodrive control system

Przedmiot realizowany w planach wzorcowych:

• Automatyka i robotyka Semestr: 6 Etap: Model 2, inżynierskie I-go stopnia, stacjonarne, polski, Wersja programu studiów: 1

Obieralny dla katalogów:

Znalazłem 0 pozycji. (Pokaż szczegóły)

Skrócone treści: 

Konstrukcje i właściwości maszyn elektrycznych prądu stałego i przemiennego.
Konstrukcje i topologie przekształtników energoelektronicznych dla układów napędu elektrycznego.
Modele matematyczne maszyn prądu prądu stałego o wzbudzeniu obcym i o wzbudzeniu magnesami trwałymi - opis w dziedzinie czasu oraz dziedzinie operatorowej.
Modele matematyczne przekształtników DC/DC oraz DC/AC dla napędów z maszynami prądu stałego i przemiennego.
Kaskadowe struktury regulacji z regulatorami liniowymi - regulacja prądu, prędkości i położenia. Metody projektowania i testowania układów regulacji.
Sterowanie prędkością i położeniem ze sprzężeniem od wektora stanu w napędzie z silnikami DC i BLDC.
Układy serwonapędów z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych (PMSM)
- struktury sterowania polowo zorientowanego
- struktury wykorzystujące metodę bezpośredniej regulacji momentu.

Szczegółowe treści merytoryczne: 

Konstrukcje i właściwości maszyn elektrycznych prądu stałego i przemiennego.
Silniki komutatorowe prądu stałego i silniki bezszczotkowe prądu stałego o magnesach trwałych (BLDCM).
Silniki synchroniczne o magnesach trwałych (PMSM).
Konstrukcje i topologie przekształtników energoelektronicznych dla napędów elektrycznych.
Modele matematyczne maszyn prądu prądu stałego o wzbudzeniu obcym i o magnesach trwałych.
Maszyny ze wzbudzeniem obcym – opis w dziedzinie czasu (w przestrzeni stanu) i w dziedzinie operatorowej.
Maszyny z magnesami trwałymi – opis w dziedzinie czasu (w przestrzeni stanu) i dziedzinie operatorowej.
Schematy blokowe maszyn prądu stałego.
Modele matematyczne przekształtników DC/DC dla napędów z maszynami prądu stałego (DC).
Przekształtnik cztero-kwadrantowy, właściwości i modele matematyczne, uproszczenia modeli i aproksymacja dynamiki przekształtnika impulsowego przy wykorzystaniu modeli ciągłych.
Kaskadowe struktury regulacji z regulatorami liniowymi.
Projektowanie regulatora prądu, prędkości i położenia z wykorzystaniem metod analitycznych (kryteria modułowego i symetrycznego optimum) i ograniczenia w ich stosowaniu. Sposoby przekształcania i upraszczania schematów blokowych w przypadku stosowania kryterium modułowego optimum i kryterium symetrycznego optimum.
Projektowanie regulatora wspomagane komputerowo w środowisku MATLAB/SIMULINK (SISO Tools).
Analiza właściwości dynamicznych i statycznych dla obwodu regulacji prądu, prędkości i położenia oraz wyznaczenie uchybu ustalonego dla skokowego sygnału referencyjnego.
Sterowanie prędkością lub położeniem z regulatorem stanu w napędzie DC.
Opis matematyczny regulatora ze sprzężeniem od wektora stanu i zasady jego optymalizacji.
Projektowanie wspomagane komputerowo w środowisku MATLAB/SIMULINK - Metoda lokowania biegunów układu zamkniętego (place).
Opis matematyczny regulatora LQR i zasady projektowania.
Regulator LQR z modelem wewnętrznym wejścia dla sygnałów: skokowego oraz liniowo narastającego w czasie.
Modele symulacyjne napędu z regulatorem stanu w środowisku MATLAB/SIMULINK, analiza właściwości statycznych i dynamicznych układu.
Układy serwonapędów z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych (PMSM).
Struktury sterowania położeniem kątowym wykorzystujące metody orientacji wektora pola (FOC - Field Oriented Control).
Struktury sterowania położeniem kątowym z wykorzystaniem metody bezpośredniej regulacji momentu (DTC_SVM - Direct Torque Control with Space Vector Method).
Modele symulacyjne w środowisku MATLAB/SIMULINK, analiza właściwości statycznych i dynamicznych układów napędowych.

Bibliografia: 

L. M. Grzesiak: Sterowanie napędów i serwonapędów elektrycznych, Politechnika Warszawska, 2011.
K. Zawirski: Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2005.

Kryteria oceny: 

Kolokwium: wymagana znajomośc struktur sterowania serwonapędów elektrycznych i metod projektowania wybranych regulatorów

Efekty kształcenia: 

Umiejętność projektowania regulatorów dla serwonapędów z silnikami prądu stałego (DC i BLDC) i przemiennego o magnesach trwałych (PMSM). Umiejętność budowy opisu matematycznego układów napędowych i budowania modeli symulacyjnych w środowisku Matlab/Simulink.

Uwagi: 

Standardowe treści kształcenia ujęte w Rozporządzeniu MNiSW:

Automatyka i robotyka Semestr: 6 Etap: Model 2, inżynierskie I-go stopnia, stacjonarne, polski

• [Kierunkowe] Kształcenie w zakresie sterowania procesami ciągłymi: Dyskretne układy regulacji; Przesuwanie biegunów, obserwatory stanu; Równania stanu; Warstwowa struktura układów sterowania – jej realizacje przemysłowe; Sprzężenie zwrotne od stanu; Zasada regulacji predykcyjnej – przykładowa realizacja; Struktury z regulatorem PID; Przesuwanie biegunów, obserwatory stanu; Równania stanu; Sprzężenie zwrotne od stanu; Struktury z regulatorem PID;

• [Kierunkowe] Kształcenie w zakresie automatyki : Transmitancje operatorowa i widmowa; Badanie stabilności; Projektowanie liniowych układów regulacji w dziedzinie częstotliwości; Elementy układu regulacji; Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy; Rodzaje i struktury układów sterowania; Regulator PID – dobór nastaw; Projektowanie liniowych układów regulacji w dziedzinie częstotliwości; Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy; Rodzaje i struktury układów sterowania; Regulator PID – dobór nastaw;

• [Kierunkowe] Kształcenie w zakresie robotyki : Rodzaje robotów – ich cechy charakterystyczne oraz główne elementy składowe; Sterowanie pozycyjno-siłowe; Dynamika robotów; Podstawy metod rozpoznawania otoczenia; Metody opisu położenia i orientacji brył sztywnych; Robotyczne układy holonomiczne i nie-holonomiczne w odniesieniu do zadania planowania i sterowania ruchem; Nawigacja pojazdami autonomicznymi; Chwytaki i ich zastosowania; Struktury programowe; Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy; Zaawansowane zagadnienia dotyczące sterowania robotów; Języki programowania robotów; Kinematyka robotów – wyznaczanie trajektorii, metody przetwarzania informacji z czujników; Podstawy programowania robotów; Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy;

Przedmioty na których bazuje dany przedmiot (prerekwizyty):

• [DR1608] Teoria przekształtników
• [DR1303] Podstawy automatyki
• [DR1205] Teoria obwodów i sygnałów
• [DR1404] Maszyny elektryczne
• [DR1506] Podstawy napędów przekształtnikowych
• [DR1508] Mikromaszyny elektryczne