Detail předmětu
Návrh kyberfyzikálních systémů (v angličtině)
FIT-CPSaAk. rok: 2020/2021
Kyberneticko-fyzikální systémy (CPS) kombinují kybernetické schopnosti (výpočty a/nebo komunikaci) s fyzikálními schopnostmi (pohybem nebo jinými fyzikálními procesy). Aplikace takových systémů pokrývá automobilní systémy, systémy řízení letu, obranné systémy, řízení kritických infrastruktur (elektrická energie, vodní zdroje, komunikační systémy), správu a uchování energií, řízení a bezpečnost v dopravě, komunikační systémy, robotiku a distribuovanou robotiku (telemedicína), technologie ve zdravotnictví, systémy pro asistované žití, spotřební elektroniku, hračky a mnohá další takzvaná chytrá zařízení. Tato zařízení interagují ve fyzickém prostoru způsobem, který je určen řídicími počítačovými algoritmy. Návrh algoritmů řízení CPS je vzhledem k jejich těsnému provázání s fyzickým chováním systémů náročnou disciplínou. Důležitou součástí návrhu je správnost samotných řídicích algoritmů, protože na jejich funkci závisí provedení kritických úkolů jako například zabránění kolizí letounů či aut v automatickém, případně autonomním režimu. Cílem kurzu je najít odpověď na společenskou otázku, jak zodpovědně vytvořit kyberneticko-fyzikální systémy, na jejichž bezchybné funkci závisí lidské životy.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Výsledky učení předmětu
Způsob a kritéria hodnocení
- Půlsemestrální písemka za 20b.
- Vypracování projektu.
Učební cíle
Doporučená literatura
Sang C. Suh, U. John Tanik, et al.: Applied Cyber-Physical Systems, Springer, 2013, ISBN-10: 1461473357. (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MITAI magisterský navazující
specializace NISY , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NADE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NBIO , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NCPS , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NHPC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NGRI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NIDE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISD , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAL , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAT , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NNET , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSEC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSEN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSPE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVER , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVIZ , 0 ročník, letní semestr, volitelný - Program IT-MGR-1H magisterský navazující
obor MGH , 0 ročník, letní semestr, doporučený kurs
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MGMe , 0 ročník, letní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod do kyberneticko-fyzikálních systémů.
- Identifikace systémů a odhad parametrů modelů.
- Modely fyzikálních systémů.
- Simulace fyzikálních systémů a úvod do modelů kybernetických systémů.
- Svázané modely kyberneticko-fyzikálních systémů.
- Stabilita a základy řízení.
- Analýza a řízení systémů ve spojitém čase.
- Analýza a řízení systémů v diskrétním čase.
- Robustní řízení.
- Strategie řízení dronů.
- Autonomie bezpilotních systémů.
- Analýza rizik vysoce integrovaných systémů.
- Verifikace a testování.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod do Matlab/Simulink a simulace dynamických systémů.
- Identifikace systému, odhad parametrů modelů.
- Simulace a analýza stability fyzikálních modelů.
- Návrh algoritmů řízení CPS.
- Implementace řídicích algoritmů do simulačního prostředí.
- Testování a verifikace systémů.
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
- Student samostatně navrhne CPS.
- Student provede analýzu vybraného CPS.
- Student navrhne a vytvoří řídicí systém CPS.