1. SylabUZ
2. Faculty of Computer Science, Electrical Engineering and Automatics
3. winter term 2019/2020
4. Computer Science - Second-cycle studies leading to MSc degree
5. Cyber-phisical systems modelling and implementation

Generate PDF for this page

Cyber-phisical systems modelling and implementation - course description

Aim of the course

• Zapoznanie studentów z metodami modelowania i implementacji systemów cyber-fizycznych.
• Ukształtowanie wśród studentów podstawowych umiejętności w zakresie projektowania, modelowania, analizy oraz implementacji systemów cyber-fizycznych.

Prerequisites

Save changes

brak

Scope

• Wprowadzenie i podstawowe pojęcia: systemy cyber-fizyczne (ang. cyber-physical systems, CPS), systemy inteligentne (smart systems), internet rzeczy (Internet of Things, IoT), systemy osadzone oraz rozproszone.
• Ogólna ścieżka projektowania systemów cyber-fizycznych: modelowanie, analiza (w tym walidacja i weryfikacja), implementacja i weryfikacja sprzętowa.
• Graficzne metody specyfikacji systemów cyber-fizycznych: automaty FSM, sieci Petriego (w tym interpretowane sieci Petriego), diagramy UML.
• Metody analizy systemów cyber-fizycznych: walidacja, weryfikacja formalna, analiza relacji współbieżności (przestrzeni stanów systemu) oraz sekwencyjności. Złożoność obliczeniowa algorytmów analizy systemów cyber-fizycznych.
• Modelowanie i dekompozycja systemu cyber-fizycznego: podział na komponenty (składowe automatowe), metody dekompozycji systemów cyber-fizycznych.
• Implementacja systemu cyber-fizycznego: logiczna synteza i implementacja systemu, opis w językach opisu sprzętu, fizyczna implementacja w układach FPGA oraz mikrokontrolerach (np. Arduino).
• Statyczna i dynamiczna częściowa rekonfiguracja zaimplementowanego systemu cyber-fizycznego: mechanizm statycznej i dynamicznej częściowej rekonfiguracji układu FPGA (z zatrzymaniem i bez zatrzymania pracy układu), ścieżka projektowa zintegrowanego systemu cyber-fizycznego pod kątem późniejszej statycznej i dynamicznej częściowej rekonfiguracji.

Teaching methods

Wykład: wykład konwencjonalny, dyskusja

Laboratorium: zajęcia praktyczne, ćwiczenia laboratoryjne

Projekt: metoda projektu

Learning outcomes and methods of theirs verification

Outcome description	Outcome symbols	Methods of verification	The class form

Assignment conditions

Wykład - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen z kolokwiów pisemnych lub ustnych przeprowadzonych co najmniej raz w semestrze

Laboratorium - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium

Projekt - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich zadań projektowych, przewidzianych do realizacji w ramach zajęć projektowych.

Składowe oceny końcowej - wykład: 30% + laboratorium: 40% + projekt: 30%

Recommended reading

1. E. A. Lee, S. A. Seshia, Introduction to Embedded Systems: A Cyber-Physical Systems Approach, Cambridge, MA, USA:MIT Press, 2017.
2. L. Gomes, F. Moutinho, F. Pereira, "IOPT-tools - A Web based tool framework for embedded systems controller development using Petri nets", Proc. 23rd Int. Conf. Field Program. Logic Appl., pp. 1, Sep. 2013.
3. R. Wiśniewski, Prototyping of Concurrent Control Systems Implemented in FPGA Devices, Cham, Switzerland:Springer, 2017.
4. I. Grobelna, R. Wiśniewski, M. Grobelny, M. Wiśniewska, "Design and verification of real-life processes with application of Petri nets", IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst., vol. 47, no. 11, pp. 2856-2869, Nov. 2017.

Further reading

1. L. Gomes, A. Costa, J. P. Barros, P. Lima, "From Petri net models to VHDL implementation of digital controllers", Proc. IEEE 33rd Annu. Conf., pp. 94-99, Nov. 2007.
2. R. Wiśniewski, G. Bazydło, L. Gomes, A. Costa, "Dynamic partial reconfiguration of concurrent control systems implemented in FPGA devices", IEEE Trans. Ind. Informat., vol. 13, no. 4, pp. 1734-1741, Aug. 2017.
3. E. Best, R. Devillers, M. Koutny, Petri Net Algebra, Berlin, Germany:Springer-Verlag, 2013.
4. W. Reisig, Petri Nets: An Introduction, Berlin, Germany:Springer-Verlag, 2012.
5. Z. Li, N. Q. Wu, M. C. Zhou, "Deadlock control of automated manufacturing systems based on Petri nets - A literature review", IEEE Trans. Syst. Man Cybern. C Appl. Rev., vol. 42, no. 4, pp. 437-462, Jul. 2012.
6. M. Zhou, N. Q. Wu, System Modeling and Control With Resource-Oriented Petri Nets, Boca Raton, FL, USA:CRC Press, 2009.
7. I. Grobelna, "Model checking of reconfigurable FPGA modules specified by Petri nets", J. Syst. Archit., vol. 89, pp. 1-9, Sep. 2018.
8. R. Wiśniewski, "Dynamic partial reconfiguration of concurrent control systems specified by Petri nets and implemented in Xilinx FPGA devices", IEEE Access, vol. 6, pp. 32376-32391, 2018.
9. V. Hahanov et al., "Cyber social computing" in Social Business and Industrial Applications, Cham, Switzerland:Springer, pp. 489-515, 2019.
10. R. Wiśniewski, A. Karatkevich, M. Adamski, A. Costa, L. Gomes, "Prototyping of concurrent control systems with application of Petri nets and comparability graphs", IEEE Trans. Control Syst. Technol., vol. 26, no. 2, pp. 575-586, Mar. 2018.

Notes

Modified by dr inż. Grzegorz Bazydło (last modification: 24-04-2019 11:46)