Застосування пакету MatLab для синтезу та аналізу електротехнічних та електромеханічних систем
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 6.141.05.E.082
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: Професор, д.т.н. Лозинський Андрій Орестович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ЗК1 Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.
ЗК2 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
фахові компетентності:
ФК1 Здатність вирішувати практичні задачі із застосуванням систем автоматизованого проектування і розрахунків (САПР).
Результати навчання: • знати основні пакети середовища програмування MATLAB та розуміти їх призначення;
• уміти ідентифікувати та описувати роботу типових електромеханічних та електротехнік-них систем і їх складових засобами пакету MATLAB;
• уміти ефективно застосовувати прикладні пакети програмного продукту MATLAB при моделюванні та дослідженні систем, аналізі та візуалізації результатів числових експериментів, аналізі та синтезі систем керування;
• уміти виконувати відповідні експериментальні дослідження та оцінювати отримані результати.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Основи програмування та ПЗ для інженерних розрахунків.
• Вища математика.
• Теорія автоматичного керування.
• Електричні машини.
Короткий зміст навчальної програми: Основи роботи в середовищі програмування MATLAB. Засоби пакету Control System Toolbox для аналізу лінійних систем. Ідентифікація моделі та естимація її параметрів за допомогою System Identification Toolbox. Розв’язування оптимізаційних задач в середовищі пакету Optimization Toolbox. Основи роботи в середовищі для дослідження систем SIMULINK. Синтез та аналіз інтелектуальних регуляторів за допомогою пакетів Neural Network Toolbox та Fuzzy Logic Toolbox. Синтез регуляторів систем керування засобами пакетів Nonlinear Control Systems Toolbox, Robust Control Toolbox, Model Predictive Control Toolbox.. Моделювання, дослідження та аналіз електромеханічних та електротехнічних систем засобами пакетів SimElectronics та SimPowerSystems.
Опис: Режими роботи пакету MATLAB. Типи та формати даних. Елементарні функції пакету. Матриці та вектори. Матричні операції та матричні функції. Таблиці та операції над таблицями.
Елементи програмування. Умовні і циклічні оператори. Визначення функцій. Імпорт та експорт даних.
Графічне представлення інформації. Побудова та оформлення дво- та тривимірних графіків. Операції над поліномами. Розв’язування систем алгебричних рівнянь. Числове інтегрування та диференціювання. Розв’язування систем диференційних рівнянь. Апроксимація функцій. Застосування пакету Control System Toolbox. Перетворення форм подання моделей системи. Перетворення між неперервними та дискретними моделями. Часові та частотні характеристики систем. Засоби пакету для аналізу систем (LTIview). Проектування систем керування. Розміщення полюсів системи. Аналіз та синтез систем керування засобами SISOTools.
Синтез інтелектуальних регуляторів. Основи роботи з пакетом Fuzzy Logic Toolbox. Синтез нечітких регуляторів, аналіз поведінки систем з інтелектуальними регуляторами в середовищі SIMULINK.
Основи роботи в середовищі для дослідження систем SIMULINK. Бібліотеки елементів. Створення моделі системи та підсистеми. Завдання параметрів моделювання і вибір методу розв’язування системи рівнянь. Засоби аналізу поведінки систем.
Моделювання напівпровідникових систем при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання машин постійного струму при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання трансформаторів при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання синхронних машин при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання асинхронних машин при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Застосування пакету SimPowerSystems для аналізу та моделювання електромеханічних та електротехнічних систем. Бібліотеки елементів. Моделі систем електромеханічних перетворювачів та систем керування ними. Моделювання системи. Аналіз систем в часовій та частотній областях.
Застосування пакету SimElectronics для моделювання та дослідження електронних кіл та електромеханотронних систем.
Методи та критерії оцінювання: • захист звітів з лабораторних робіт, усне опитування (70%)
• підсумковий контроль (залік): контрольна робота (30%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Методика розподілу та нарахування балів здобувачам вищої освіти регламентована Положенням про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання студентів Національного університету «Львівська політехніка».
Критерії виставляння балів та оцінок відображають фактичну кількість балів (екзаменаційна оцінка ПК+ЕК або Залікова оцінка), які отримані здобувачем освіти, переводиться в державну оцінку за встановленими критеріями, які показують результати навчання, здобуті уміння тощо.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. А. Лозинський, В. Мороз, Я. Паранчук. Розв'язування задач електромеханіки в середовищах пакетів MathCAD і MatLab (2-е видання з грифом МОН)// Навчальний посібник, - Львів: «Магнолія 2006», 2007
2. Lopes C.P. MATLAB Control Systems Engineering // -Springer, 2014.
3. Sumathi S., Surekha P. Computational Intelligence Paradigms. Theory & Applications using MATLAB // - CRC Press, 2010, -835 pp.
4. Lyshevski S.E. Engineering and Scientific Computations Using MATLAB // Wiley-Interscience, 2003. - 240 pages.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Застосування пакету MatLab для синтезу та аналізу електротехнічних та електромеханічних систем
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 6.141.06.E.097
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: Професор, д.т.н. Лозинський Андрій Орестович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ЗК1 Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.
ЗК2 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
фахові компетентності:
ФК1 Здатність вирішувати практичні задачі із застосуванням систем автоматизованого проектування і розрахунків (САПР).
Результати навчання: • знати основні пакети середовища програмування MATLAB та розуміти їх призначення;
• уміти ідентифікувати та описувати роботу типових електромеханічних та електротехнік-них систем і їх складових засобами пакету MATLAB;
• уміти ефективно застосовувати прикладні пакети програмного продукту MATLAB при моделюванні та дослідженні систем, аналізі та візуалізації результатів числових експериментів, аналізі та синтезі систем керування;
• уміти виконувати відповідні експериментальні дослідження та оцінювати отримані результати.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Основи програмування та ПЗ для інженерних розрахунків.
• Вища математика.
• Теорія автоматичного керування.
• Електричні машини.
Короткий зміст навчальної програми: Основи роботи в середовищі програмування MATLAB. Засоби пакету Control System Toolbox для аналізу лінійних систем. Ідентифікація моделі та естимація її параметрів за допомогою System Identification Toolbox. Розв’язування оптимізаційних задач в середовищі пакету Optimization Toolbox. Основи роботи в середовищі для дослідження систем SIMULINK. Синтез та аналіз інтелектуальних регуляторів за допомогою пакетів Neural Network Toolbox та Fuzzy Logic Toolbox. Синтез регуляторів систем керування засобами пакетів Nonlinear Control Systems Toolbox, Robust Control Toolbox, Model Predictive Control Toolbox.. Моделювання, дослідження та аналіз електромеханічних та електротехнічних систем засобами пакетів SimElectronics та SimPowerSystems.
Опис: Режими роботи пакету MATLAB. Типи та формати даних. Елементарні функції пакету. Матриці та вектори. Матричні операції та матричні функції. Таблиці та операції над таблицями.
Елементи програмування. Умовні і циклічні оператори. Визначення функцій. Імпорт та експорт даних.
Графічне представлення інформації. Побудова та оформлення дво- та тривимірних графіків. Операції над поліномами. Розв’язування систем алгебричних рівнянь. Числове інтегрування та диференціювання. Розв’язування систем диференційних рівнянь. Апроксимація функцій. Застосування пакету Control System Toolbox. Перетворення форм подання моделей системи. Перетворення між неперервними та дискретними моделями. Часові та частотні характеристики систем. Засоби пакету для аналізу систем (LTIview). Проектування систем керування. Розміщення полюсів системи. Аналіз та синтез систем керування засобами SISOTools.
Синтез інтелектуальних регуляторів. Основи роботи з пакетом Fuzzy Logic Toolbox. Синтез нечітких регуляторів, аналіз поведінки систем з інтелектуальними регуляторами в середовищі SIMULINK.
Основи роботи в середовищі для дослідження систем SIMULINK. Бібліотеки елементів. Створення моделі системи та підсистеми. Завдання параметрів моделювання і вибір методу розв’язування системи рівнянь. Засоби аналізу поведінки систем.
Моделювання напівпровідникових систем при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання машин постійного струму при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання трансформаторів при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання синхронних машин при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Моделювання асинхронних машин при застосуванні пакету SimPowerSystems.
Застосування пакету SimPowerSystems для аналізу та моделювання електромеханічних та електротехнічних систем. Бібліотеки елементів. Моделі систем електромеханічних перетворювачів та систем керування ними. Моделювання системи. Аналіз систем в часовій та частотній областях.
Застосування пакету SimElectronics для моделювання та дослідження електронних кіл та електромеханотронних систем.
Методи та критерії оцінювання: • захист звітів з лабораторних робіт, усне опитування (70%)
• підсумковий контроль (залік): контрольна робота (30%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Методика розподілу та нарахування балів здобувачам вищої освіти регламентована Положенням про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання студентів Національного університету «Львівська політехніка».
Критерії виставляння балів та оцінок відображають фактичну кількість балів (екзаменаційна оцінка ПК+ЕК або Залікова оцінка), які отримані здобувачем освіти, переводиться в державну оцінку за встановленими критеріями, які показують результати навчання, здобуті уміння тощо.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. А. Лозинський, В. Мороз, Я. Паранчук. Розв'язування задач електромеханіки в середовищах пакетів MathCAD і MatLab (2-е видання з грифом МОН)// Навчальний посібник, - Львів: «Магнолія 2006», 2007
2. Lopes C.P. MATLAB Control Systems Engineering // -Springer, 2014.
3. Sumathi S., Surekha P. Computational Intelligence Paradigms. Theory & Applications using MATLAB // - CRC Press, 2010, -835 pp.
4. Lyshevski S.E. Engineering and Scientific Computations Using MATLAB // Wiley-Interscience, 2003. - 240 pages.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).