Tantárgy » BMEVIIIAV11
Irányítórendszerek gyors prototípustervezése
Rapid Control Prototyping
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Irányítórendszerek gyors prototípustervezése
Rapid Control Prototyping
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIIIAV11 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Kiss Bálint
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
kiss.balint@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
—
|
||||||||||||
| Kar | |||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
Előadások:
1. Az irányítástechnikai célú gyors prototípustervezés (rapid control prototyping) fogalma, helye az ipari fejlesztési folyamatban. A tervezés V-modellje, a gyors prototípustervezés szoftver- és hardvereszközei.
2. A szimuláció szerepe a fejlesztési folyamatban, szimulációs célra felhasználható numerikus integráló algoritmusok. A Simulink gyors prototípustervező rendszer felépítése.
3. Dinamikus rendszerek megadása S-függvények és beágyazott Matlab-függvények segítségével. A szimuláció gyorsításának eszközei: mex fájlok, a Matlab compiler.
4. Az automatikus kódgenerálás folyamata, a hangolást és analízist segítő szolgáltatások (kapcsolat a valós időben futó kóddal, paraméterek változtatása, jelek rögzítése, kísérletvezérlés). Software-in-the-loop és hardware-in-the-loop technikák használata, a Real-Time Workshop (újabb nevén Simulink Coder) szolgáltatásai.
5. Felügyeleti irányítás tervezése. Reaktív, diszkrét idejű és hibrid rendszerek fogalma, a felügyeleti irányítás szerepe. Modellezés véges állapotú automatákon alapuló eszközökkel, a hierarchia és a párhuzamosság szerepe a hatékony modellezésben. A StateCharts irányítástechnikai szemmel. Állapotok, átmenetek, események, feltételek, akciók és aktivitások. Hierarchia és párhuzamosság megvalósítása, történeti pontok.
6. Grafikus felhasználói felületek tervezése és alkalmazása Matlab-környezetben. A felhasználói felületek elemei, objektumstruktúrája, a callback-függvények használata. Felhasználói felület létrehozása a Control Desk szoftver segítségével.
7. Esettanulmány: gyors prototípustervezés Matlab-Simulink környezetben. Egy valós ipari projekt bemutatása.
8,9. A National Instruments gyors prototípustervező eszközei, a szorosan integrált szoftver és hardver-platformon alapuló filozófia. A LabVIEW előlap-blokkdiagram architektúrája, a program és a felhasználói felület kapcsolata. A LabVIEW szolgáltatásai, moduljai. A grafikus programozás (G nyelv) elve. Változótípusok, alapvető programozási struktúrák (elágazások, ciklusok stb.) grafikus megvalósítása.
10. Felhasználói kód használata és szöveges programozás LabVIEW-ban. A MathScript modul szolgáltatásai.
11. A LabVIEW irányítástechnikai szolgáltatásai, a Control Design and Simulation Module alkalmazása. Statechart-ok megvalósítása LabVIEW-környezetben.
12. Valósidejű alkalmazások fejlesztése. A LabVIEW RealTime modul szolgáltatásai, ütemezési stratégiák, determinisztikus alkalmazások fejlesztése, processzek közti kommunikáció. Valósidejű hardvereszközök, FPGA-k használata.
13. A gépi látás és képfeldolgozás irányítástechnikai felhasználásának alapjai, alapvető képfeldolgozási műveletek. A LabVIEW Vision szolgáltatásai.
14.Esettanulmány: gyors prototípustervezés LabVIEW környezetben. Egy valós ipari projekt bemutatása.
Gyakorlatok:
1. Dinamikus rendszerek modellezése a Simulink segítségével. Szimulációs beállítások, a numerikus integrálási algoritmus helyes megválasztása.
2-3. S-függvények és beágyazott Matlab-függvények használata. Első és második típusú S-függvények, korlátozások beágyazott függvények használata esetén.
4. A Simulink Stateflow modulja, mint a felügyeleti irányítás eszköze. StateCharts diagramok megvalósítása Stateflow-ban, annak kapcsolata a Simulink-modell más részeivel. Események és változók használata, Matlab-kód integrálása a diagramba.
5. Grafikus felhasználói felület tervezése és megvalósítása Matlab-környezetben. A GUIDE használata, callback-függvények implementálása.
6-7. Laboratóriumi gyakorlatok. Mechatronikai rendszerek irányítása Matlab-Simulink környezetben, I/O-elemek beépítése a diagramba, kapcsolat a fizikai rendszerrel. DSpace és Quanser hardver eszközök használata. Automatikus kódgenerálás, a kód futását felügyelő programok használata, jelek rögzítése és feldolgozása, HMI-k (layout-ok) létrehozása.
8-9. A grafikus programozás alapjai. Alapvető struktúrák, ciklusok, elágazások használatának gyakorlása. Változótípusok, konverziók, előlapi elemek és kezelésük.
10. A LabVIEW Control Design and Simulation Module szolgáltatásai, szimulációs hurkok használata. A szabályozótervezést és implementációt elősegítő blokkok használata.
11. Valósidejű alkalmazások fejlesztése. A LabVIEW RealTime modul szolgáltatásai, valósidejű hurok, alkalmazások közti kommunikáció.
12. Gépi látási alapműveletek használata, a LabVIEW Vision modul szolgáltatásai. Egyszerű képfeldolgozási feladat megoldása.
13-14. Laboratóriumi gyakorlatok. Mechatronikai rendszerek irányítása LabVIEW környezetben, kapcsolat a fizikai rendszerrel. Valósidejű célhardverek használata.
A tantárgy célja, hogy a hallgatók megismerjék az irányítástechnikai és rendszerfelügyeleti célú gyors prototípustervezés (rapid control prototyping) fogalmát, eljárásait és eszközeit, valamint alapvető jártasságot szerezzenek a mérnöki gyakorlatban használt két legelterjedtebb eszközrendszer, a Matlab - Simulink - Real-Time Workshop és a LabVIEW irányítástechnikai célú használatában, amelyek alapelveinek ismeretében más hasonló fejlesztői rendszerek alkalmazása is egyszerűen elsajátítható.
A tantárgyat sikerrel teljesítő hallgatók gyakorlati ismeretekkel és készségekkel rendelkeznek a leginkább elterjedt gyors prototípustervező eszközök használatáról, amely tudást irányítástechnikai feladatok megoldása során további tanulmányaik alatt és a mérnöki gyakorlatban is sikeresen alkalmazhatják.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Hetente 2 óra előadás és 2 óra számítógéptermi/laboratóriumi gyakorlat az előre meghirdetett ütemezés szerint (amely az aktuális félév időbeosztása miatt módosulhat). A gyakorlati foglalkozásokra a HSZK számítógéptermében illetve egy tanszéki laboratóriumban kerül sor, ahol a szükséges hardver és szoftver eszközök rendelkezésre állnak. A laboratóriumi erőforrások korlátozottsága miatt a tárgyat felvevő hallgatók száma maximált.
Tanulástámogató anyagok
Online források
Az előadások fóliái, elektronikus oktatási segédanyagok; Matlab, Simulink és LabVIEW felhasználói kézikönyvek
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Szabályozástechnika, méréstechnika, programozás
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Szabályozástechnika, méréstechnika, programozás
Általános szabályok
Követelmények:
a. A
szorgalmi időszakban: a félév során kiadott két házi feladat írásos és önálló
megoldásának eredményes beadása. A házi feladatok beadása és sikeres megvédése
az aláírás feltétele. A házi feladatok eredménye a vizsgajegybe 50%-os súllyal
beszámít.
b. A
vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga
c. Elővizsga:
nincs
Pótlási lehetőségek:
A házi feladatok (otthoni feladatok) beadása a pótlási héten különeljárási díj megfizetése mellet is megkísérelhető.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Kötelező előtanulmányi rend: a Szabályozástechnika (kódja VIIIA303 a villamosmérnöki szakon és VIAUA309 a mérnök-informatikus szakon) tárgy kreditjeinek megszerzése.
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a VIIIAV04 tárgyat.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.