1. SylabUZ
2. Wydział Informatyki, Elektrotechniki i Automatyki
3. semestr zimowy 2019/2020
4. Informatyka - drugiego stopnia z tyt. magistra inżyniera
5. Modelowanie i implementacja systemów cyber-fizycznych

Wygeneruj PDF dla tej strony

Modelowanie i implementacja systemów cyber-fizycznych - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

• 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.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

brak

Zakres tematyczny

• 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.

Metody kształcenia

Wykład: wykład konwencjonalny, dyskusja

Laboratorium: zajęcia praktyczne, ćwiczenia laboratoryjne

Projekt: metoda projektu

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

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%

Literatura podstawowa

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.

Literatura uzupełniająca

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.

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr inż. Grzegorz Bazydło (ostatnia modyfikacja: 24-04-2019 11:46)