Funkciófejlesztési technológiák

Function Design Techniques

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Funkciófejlesztési technológiák

Function Design Techniques

Tantárgykód

BMEVIIIMA08

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Kiss Bálint

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: kiss.balint@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

http://www.iit.bme.hu

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

Irányítórendszerek fejlesztésének folyamata (1 előadás)

Irányítórendszerek fejlesztésének folyamata, a fejlesztés fázisai. A gyors prototípustervezés fogalma, a fejlesztés V-modellje.

Jelfolyam-alapú rendszermodellezés (2 előadás + 1 gyakorlat)

A jelfolyamgráf fogalma és alkalmazása, Bond-gráfok, funkcióblokkok használata a modellezésben. Jelfolyam-alapú modellezés megjelenése beágyazott- és ipari irányítórendszerek fejlesztői környezeteiben. Gyakorlat: dinamikus rendszerek jelfolyamgráf-alapú modellezése.

Folytonos rendszerek szimulációja (2 előadás + 1 gyakorlat)

Numerikus integrálási módszerek, differenciaegyenlet-megoldó algoritmusok és azok paraméterezése. Fix és változó lépésközű algoritmusok, stiff rendszerek kezelése, a szimuláció gyorsításának lehetősége. Szimulációs módszerek és paraméterek megválasztása a gyakorlatban, azok hatása a szimuláció eredményére. Gyakorlat: dinamikus rendszer szimulációja Simulink környezetben, lehetséges paraméterbeállítások és azok hatása az eredményre.

Automatikus kódgenerálás (2 előadás + 1 gyakorlat)

Az automatikus kódgenerálás fogalma és menete. Köztes kód és futtatható kód előállítása jelfolyamgráf-modell alapján. Felhasználói kód integrálása, valós idejű követelmények figyelembe vétele. Gyakorlat: esettanulmány.

Diszkrét eseményű rendszerek (2 előadás + 1 gyakorlat)

Diszkrét eseményű rendszerek osztálya. Diszkrét eseményű rendszerek modellezése véges állapotú automatákkal, elérhetőség és detektálhatóság fogalma, holtpont és holtciklus fogalma. Műveletek diszkrét eseményű rendszereken: vetítés és szinkron szorzat. Petri-hálók: alapfogalmak, leírásuk irányított gráfként. Egyszerű, kiterjesztett, időzített, folytonos és hibrid, sztochasztikus Petri-hálók. Gyakorlat: diszkrét eseményű rendszerek modellezése véges állapotú automatákkal és Petri-hálókkal.

Felügyeleti irányítások elmélete (2 előadás + 1 gyakorlat)

Diszkrét eseményű rendszerek felügyeleti irányításának fogalma, irányítható és nem irányítható események. Az irányítási architektúra. Specifikációk megadása, irányíthatóság fogalma, a legnagyobb irányítható résznyelv fogalma és algoritmus a megkeresésére. A felügyeleti irányítás megvalósítása, moduláris és hierarchikus irányítási architektúrák. Gyakorlat: felügyeleti irányítás tervezése

StateCharts

A StateCharts formalizmus: hierarchia és párhuzamosság kezelése, broadcast-kommunikáció. Állapotok és pszeudo-állapotok, feltételek, akciók kezelése. A StateChart-diagram végrehajtásának szemantikája. Gyakorlat: felügyeleti irányítás megvalósítása Stateflow-környezetben.

Diszkrét eseményű rendszerek szimulációja (2 előadás + 1 gyakorlat)

A diszkrét eseményű szimuláció alapjai, szimulációs algoritmusok. Párhuzamosság kezelése, hatékony szimuláció. Sztochasztikus rendszerek szimulációja. Szimulációs szoftverek szolgáltatásai, szimulációs eredmények hasznosítása az optimalizálás során. Gyakorlat: ipari folyamat szimulációja, esettanulmány.

A tantárgy célja, hogy bemutassa az irányítórendszerek fejlesztése során alkalmazott korszerű gyors prototípustervezési és virtuális tervezési eszközöket, illetve a komplex, elosztott irányítórendszerek tervezésének alapjait. A tantárgy az irányítórendszerek tervezésének fő lépésein vezeti végig a hallgatókat. Bemutatja a jelfolyamgráfokon alapuló rendszermodellezés technikáját, a Bond-gráfokat és a korszerű szoftvereszközök által támogatott funkcióblokkos megközelítést. Részletesen ismerteti a különféle rendszerek szimulációjára szolgáló módszereket, köztük a numerikus integrálás algoritmusait, valamint bemutatja az irányítási algoritmusok prototípus-implementálására szolgáló automatikus kódgenerálási eszközöket. A tárgy kiemelt hangsúlyt fektet a beágyazott és ipari környezetben használt komplex, elosztott irányítórendszerek felügyeleti irányításának tervezésére. Bemutatja a diszkrét eseményű rendszerek modellezését véges állapotú automatákkal és Petri-hálókkal, a diszkrét eseményű szimuláció alapjait, valamint a felügyeleti irányítások elméletét és a StateChart-alapú irányításokat. A tantárgyat sikeresen abszolváló hallgatók képesek bekapcsolódni a korszerű irányítórendszerek tervezésébe és fejlesztésébe, valamint általános és hosszútávon alkalmazható tudással rendelkeznek a modellezés, a szimuláció és az elosztott irányítórendszerek területén.

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

Heti 2 óra előadás, minden második héten 2 óra gyakorlat.

Tanulástámogató anyagok

Online források

A tantárgyhoz tartozó elektronikus segédanyagok; Shampine, L. F., Reichelt, M. W. The MATLAB ODE Suite, SIAM J. Sci. Comput., 18(1), 1–22; Cassandras, C. G., & Lafortune, S. (1999). Introduction to Discrete Event Systems; René, D., & Alla, H. (2005). Discrete, Continuous and Hybrid Petri Nets; Harel, D., StateCharts: A visual formalism for complex systems, Science of Computer Programming 8 (1987) 231-274; Kelton, W.D., Sadowski, R. P. , Sadowski, D. A., Simulation with Arena, McGraw-Hill

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, programozás, matematika

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, programozás, matematika

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: a félév során kiadott házi feladat írásos és önálló megoldásának eredményes beadása. A házi feladatok beadása és sikeres megvédése az aláírás feltétele. A házi feladatok eredménye a vizsgajegybe 30%-os súllyal beszámít. b. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga. c. Elővizsga: nincs Pótlási lehetőségek: A házi feladat (otthoni feladat) beadása a pótlási héten különeljárási díj megfizetése mellett 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

Nincs megadva.

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.