Podstawy automatyki i teorii maszyn

Prowadzący, grupy i terminy zajęć: zobacz dane w USOSweb

Forma przedmiotu: wykład (18 godz.) + ćwiczenia (18 godz.)

Forma zaliczenia:  dla przedmiotu - egzamin (rygor E)

                               dla ćwiczeń - bieżąca kontrola wyników nauczania (rygor Z1)

Punkty ECTS: 5

Wykładowca: dr hab. inż. Andrzej Kosior, prof. PW

Program wykładu

1. Struktura mechanizmów. Pojęcia podstawowe. Klasyfikacja par kinematycznych. Wzory strukturalne. Więzy bierne, zbędne stopnie swobody. Klasyfikacja mechanizmów płaskich. Wykreślne metody wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów płaskich. Metoda planu prędkości i planu przyspieszeń. Plan przyspieszeń z uwzględnieniem przyspieszenia Coriolisa.

2.Metody analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń. Czworobok przegubowy. Warunki Grashofa. Analiza mechanizmu korbowo - wodzikowego. Analiza mechanizmu jarzmowego. Synteza mechanizmów dźwigniowych.

3. Mechanizmy krzywkowe. Analiza mechanizmów krzywkowych przez zastąpienie par IV klasy parami V klasy. Analityczne wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów krzywkowych. Synteza mechanizmów krzywkowych.

4. Dynamika mechanizmów płaskich. Metoda mas zastępczych. Wyznaczanie sił bezwładności. Analityczno - wykreślna metoda wyznaczania sił w mechanizmach płaskich bez tarcia. Wyznaczania sił w mechanizmach płaskich z uwzględnieniem tarcia.

5. Dynamika maszyn. Redukcja mas i redukcja sił. Równanie ruchu maszyny. Nierównomierność biegu maszyny. Wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego.

6. Pojęcia podstawowe automatyki. Własności układów liniowych. Zasady rachunku operatorowego. Transmitancja operatorowa. Rodzaje wymuszeń. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe.

7. Własności podstawowych elementów automatyki. Elementy bezinercyjne, całkujące, różniczkujące, inercyjne I - go rzędu, oscylacyjne i opóźniające.

8. Algebra schematów blokowych. Budowa i przekształcanie schematów blokowych. Regulatory automatyczne. Rodzaje regulatorów. Regulator P I D.

9. Stabilność liniowych układów automatyki. Kryterium stabilności Hurwitza. Kryterium Nyquista. Zapas modułu i fazy. Wpływ wzmocnienia i opóźnień na stabilność układu. Korekcja układów.

Literatura

1. T. Kołacin „Podstawy teorii maszyn i automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.

2. A. Olędzki „Podstawy teorii maszyn i mechanizmów” WNT Warszawa 1987.

3. Z. Parszewski „Teoria maszyn i mechanizmów” WNT Warszawa.

4. M. Zelazny „Podstawy automatyki” Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

5. T. Kołacin, A. Kosior: Zbiór zadań do ćwiczeń z podstaw automatyki i teorii maszyn, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990.

6. D. Holejko, W. Kościelny, W. Niewczas: Zbiór zadań z podstaw automatyki, WPW, Warszawa.

Zasady zaliczenia przedmiotu

Podstawą zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie oceny co najmniej dostatecznej z egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych.

Program ćwiczeń

1. Wyznaczanie ruchliwości mechanizmów. Kinematyka mechanizmów, wyznaczanie prędkości metodą planów.

2. Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów dźwigniowych metodą planów.

3. Wyznaczanie przyspieszeń mechanizmów w przypadku występowania przyspieszenia Coriolisa. Wydanie tematów pracy domowej.

4. Metody analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów dżwigniowych. Metody wykreślne i analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów krzywkowych. Sprawdzian 1.

5. Dynamika mechanizmów. Siły bezwładności. Zastępowanie układów punktami materialnymi. Wyznaczanie reakcji i sił równoważących bez tarcia w mechanizmach dźwigniowych. Mechanizm korbowo - tłokowy, czworobok przegubowy.

6. Dynamika maszyn. Redukcja mas i sił, równanie ruchu maszyny. Wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego. Oddanie pracy domowej.

7. Obliczanie transmitancji. Charakterystyki częstotliwościowe. Równania elementów automatyki i transmitancje operatorowe. Elementy: proporcjonalny, inercyjny I - rzędu, całkujący, różniczkujący, oscylacyjny i opóźniający. Sprawdzian 2.

8. Algebra schematów blokowych. Połączenia elementów automatyki szeregowe, równoległe i ze sprzężeniem zwrotnym. Regulatory.

9. Badanie stabilności. Kryterium Hurwitza. Kryterium stabilności Nyquista.

10. Badanie stabilności. Sprawdzian 3. Zaliczanie ćwiczeń.

Warunek zaliczenia ćwiczeń

Ocena ze sprawdzianów co najmniej dostateczna (3) oraz oddanie i przyjęcie pracy domowej.

Literatura

1. T. Kołacin, A. Kosior: Zbiór zadań do ćwiczeń z podstaw automatyki i teorii maszyn, WPW, Warszawa 1990.

2. D. Holejko, W. Kościelny, W. Niewczas: Zbiór zadań z podstaw automatyki, WPW, Warszawa 1972.