Основи цифрового керування та програмування мікроконтролерів
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 6.141.00.O.033
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: Доктор технічних наук, професор Куцик Андрій Степанович,
Доктор технічних наук, професор Копчак Любомир Степанович
Кандидат технічних наук, доцент Білецький Юрій Олегович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
1) здатність до застосування знань на практиці;
2) мати дослідницькі навички;
3) уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні рішення;
4) потенціал до подальшого навчання;
5) знання з обчислювальної техніки та програмування, володіння навичками роботи з комп’ютером для вирішення задач спеціальності;
6) знання сучасних технологічних процесів і систем технологічної підготовки виробництва.
Фахові компетентності:
1) здатність використовувати та впроваджувати нові технології, брати участь у модернізації та реконструкції обладнання, пристроїв, систем і комплексів, зокрема, з метою підвищення їх енергоефективності;
2) здатність застосовувати професійно-профільовані знання та практичні на-вички для розв’язання типових задач спеціальності, а також експлуатації електро-енергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем та їх устаткування;
3) уміння ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу систем і складо-вих шляхом використання аналітичних методів і методів моделювання.
Результати навчання: Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел. Здатність працювати в команді. Здатність реалізувати свої права і обов’язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його ста-лого розвитку, верховенства права, прав і свобод людини і громадянина в Україні.
Здатність вирішувати комплексні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, пов’язані з проблемами метрології, електричних вимірювань, роботою пристроїв автоматичного керування, релейного захисту та автоматики. Здатність вирішувати комплексні спеціалізовані задачі і практичні проблеми, пов’язані з проблемами виробництва, передачі та розподілення електричної енергії. Здатність виконувати професійні обов’язки із дотриманням вимог правил техніки безпеки, охорони праці, виробничої санітарії та охорони навколишнього середовища.
Усвідомлення необхідності постійно розширювати власні знання про нові технології в електроенергетиці, електротехніці та електромеханіці.
Уміння ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу електромеханічних систем та їх складових шляхом використання аналітичних методів і методів моделювання.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: Теорія автоматичного керування, Теорія електропривода, Електроніка і мікросхемотехніка.
Супутні і наступні навчальні дисципліни: Мікропроцесорна техніка, Автоматизовані системи управління технологічними процесами, Основи проектування електромеханічних систем
Короткий зміст навчальної програми: Викладено математичні засади цифрових систем керування: квантування за рівнем, часова дискретизація, теорема відліків, z-перетворення. Методи синтезу дискретних систем. Елементарні цифрові регулятори. Апаратні засоби цифрових систем керування: АЦП і ЦАП, комутація сигналів. Арифметичні та логічні основи мікропроцесорних обчислювальних пристроїв. Програмування мікропроцесорів. Організація обміну та обробки інформації в мікропроцесорних системах.
Опис: Квантування за рівнем та його наслідки. Дискретизація за часом. Теорема відліків, максимальна робоча частота дискретної системи. Опис дискретних систем за допомогою Z-перетворення. Перехід від аналогових регуляторів до цифрових. Перехід від перетворення Лапласа до z-перетворення; застосування z-форм. Елементарні цифрові регулятори. Інженерні методики розробки цифрових систем керування ЕП. Дослідження стійкості, аналіз частотних і часових характеристик цифрового ЕП за допомогою математичного застосунку Mathcad. Дослідження стійкості та аналіз цифрового ЕП за допомогою математичного пакету MATLAB і Simulink. Апаратна і програмна реалізації цифрових систем керування ЕП. Тенденції розвитку сучасних цифрових систем. Типові структури цифрових ЕП. Використання спеціалізованих мікропроцесорних і мікрокомп’ютерних систем, застосування сигнальних процесорів. Основні засади побудови мікропроцесорних обчислювальних пристроїв. Системи числення. Двійкова арифметика. Алгебра логіки. Основи сучасних мікроконтролерів на прикладі Renesas SynergyTM Sx. Архітектура ARM. Сім'я Renesas SynergyTM Sx. Платформа Renesas Synergy. Особливості стартового комплекту SK-S7G2. Програмування мікроконтролерів. Мови програмування високого рівня та машино орієнтовані. Основи розроблення програм для мікропроцесорів на прикладі сімейства Renesas SynergyTM Sx. Основи програмування мікропроцесорних систем та базі промислових контролерів. Середовища та особливості програмування промислових контролерів.
Методи та критерії оцінювання: Лабораторні роботи, розрахунково-графічна робота (40%)
Підсумковий контроль: екзамен, письмово-усна форма (60%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінки виставляються під час практичних занять в залежності від правильності виконання завдань, під час захисту лабораторних робіт залежно від кількості правильних відповідей на контрольні запитання, а також за правильність виконання розрахунково-графічної роботи та в кінці семестру – за кількість правильних відповідей на іспиті (відповідно до автоматизованого тесту).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Huning F. Embedded design for iot with renesas synergyTM - Course book: Renesas Electronics Europe, 2017. – 144h
2. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 541 с.
4. Олссон Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г. Олссон, Дж. Пиани. – СПб. : Невский Диалект, 2001. – 557 с.
5. Костинюк Л.Д., і ін. Мікропроцесорні засоби та системи: Навчальний посібник. – 2-ге вид. Перероб., доп. – Львів: Видавництво Національного універ-ситету «Львівська політехніка», 2002. – 200 с.
6. Мороз В.І., Білецький Ю.О. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу Основи цифрового керування та програмування мікроконтролерів», Львів. «Львівська політехніка», 2021. (http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6128)
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).