Podstawy automatyki i teorii maszyn

wykład + ćwiczenia, studia stacjonarne I stopnia, semestr 3

  

Prowadzący, grupy i terminy zajęć: zobacz dane w USOSweb

Forma przedmiotu: wykład + ćwiczenia (30 godz. + 30godz.)

Forma zaliczenia:  dla przedmiotu - egzamin (rygor E)

                               dla ćwiczeń - bieżąca kontrola wyników nauczania (rygor Z1)

Punkty ECTS: 5

Wykładowcy: prof. dr hab. inż. Zbigniew Starczewski, prof. nzw. dr hab. inż. Andrzej Kosior

 

Konspekt wykładu

1. (6 godz.) 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. Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów trzeciej klasy.

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

3. (2 godz.) Mechanizmy krzywkowe. Analiza mechanizmów krzywkowych przez zastąpienie par IV klasy parami V klasy. Analityczne wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów krzywkowych. Synteza mechanizmów krzywkowych.

4. (4 godz.) 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. Wyrównoważanie mechanizmów płaskich.

5. (2 godz.) Dynamika maszyn. Redukcja mas i redukcja sił. Równanie ruchu maszyny. Nierównomierność biegu maszyny. Wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego.

6. (4 godz.) Pojęcia podstawowe automatyki. Własności układów liniowych. Zasady rachunku operatorowego. Transmitancja operatorowa. Rodzaje wymuszeń. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe.

7. (4 godz.) Własności podstawowych elementów automatyki. Elementy bezinercyjne, całkujące, różniczkujące, inercyjne I - go rzędu, oscylacyjne i opóźniające.

8. (2 godz.) Algebra schematów blokowych. Budowa i przekształcanie schematów blokowych. Regulatory automatyczne. Rodzaje regulatorów. Regulator P I D.

9. (4 godz.) 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.

4. Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń punktów mechanizmów metodą planu prędkości i planu przyspieszeń. Metody analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń.

5. Metody analityczne wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów dżwigniowych. Mechanizm korbowo - tłokowy, mechanizm jarzmowy.

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

7. Dynamika mechanizmów. Siły bezwładności. Zastępowanie układów punktami materialnymi.

8. Wyznaczanie reakcji i sił równoważących bez tarcia w mechanizmach dźwigniowych. Mechanizm korbowo - tłokowy, czworobok przegubowy.

9. Dynamika maszyn. Redukcja mas i sił, równanie ruchu maszyny. Wyznaczanie momentu bezwładności koła zamachowego.

10. Obliczanie transmitancji. Charakterystyki częstotliwościowe. Sprawdzian 2.

11. Równania elementów automatyki i transmitancje operatorowe. Elementy: proporcjonalny, inercyjny I - rzędu, całkujący, różniczkujący, oscylacyjny i opóźniający.

12. Algebra schematów blokowych. Połączenia elementów automatyki szeregowe, równoległe i ze sprzężeniem zwrotnym. Sprawdzian 3.

13. Regulatory. Badanie stabilności. Kryterium Hurwitza.

14. Kryterium stabilności Nyquista.

15. Badanie stabilności. Sprawdzian 4. Zaliczanie ćwiczeń.

  

Warunek zaliczenia ćwiczeń

Ocena ze sprawdzianów co najmniej dostateczna (3).

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.