Кибернетско физички системи

ID: 9007
врста предмета: стручно-апликативни
носилац предмета: Јаковљевић Б. Живана
извођачи:
контакт особа: Јаковљевић Б. Живана
ниво студија: мастер академске студије - индустрија 4.0
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: усмени
катедра: катедра за производно машинство

извођења

циљ

Циљ овог курса је да студенти стекну знања и вештине у пројектовању и имплементацији кибернетско физичких система кроз искуство у ко-дизајну механичког и управљачког подсистема.

исход

Након успешног завршетка овог курса, студенти су способни да: - Пројектују кибернетско физичке системе кроз додавање комуникационих и прорачунских способности механичким уређајима; - Имплементирају паметне и конвенционалне сензоре и актуаторе у различитим системима; - Пројектују наменске управљачке системе засноване на микроконтролерима; - Разумеју основне принципе управљања кретањем и имплементирају управљање керетањем у различитим задацима.

садржај теоријске наставе

1. Увод у кибернетско физичке системе; 2. Микроконтролери: архитектура (заснована на 8-bit PIC и 32-bit ARM (Cortex-M3)); компоненте: дигитални улази/излази, тајмери, ADC, DAC, PWM, серијски интерфејси (USART, SPI, I2C, CAN); прорамирање: од C -а до асемблера, интерапти, интерапт сервис рутине; 3. Сензори: апсолутни и инкрементални енкодери (обртни и линијски), мерне траке, сензори силе, мерење дистанце (LVDT, ласерски интерфереометри), акцелерометри, жироскопи, јединице за мерење инерције, термо парови, RFID, системи вештачког гледања; 4. Основе дигиталне обраде сигнала: теорема одабирања, Фуријеова трансформација, дискретна Фуријеова трансформација, краткотрајна Фуријеова трансформација, филтрирање сигнала, креирање FIR филтера, конволуција; 5. Актуатори: Корачни мотори, серво мотори, пнеуматски и хидраулични актуатори; 6. Управљање кретањем: архитектура CNC система са нагласком на NC језгро (интерпретер, управљање убрзањем/успорењем, инерполатор), основе интерполације; 7. Пројектовање паметних сензора и актуатора; 8. Производни ресурси као кибернетско физички системи; кибернетско физички системи као основа за системе за извршавање производње и планирање ресурса.

садржај практичне наставе

1. Лабораторијске вежбе: PL1: Основе програмирања микроконтролера: дигитални улази/излази, ADC; PL2: Програмирање микроконтролера: серијски интерфејси; PL3: Програмирање микроконтролера: DAC; PL4: Програмирање микроконтролера: PWM и интерапти; PL5: Основе дигиталне обраде сигнала: креирање дигиталних филтера; PL6: Програмирање микроконтролера: имплементација FIR филтера. 2. Пројектни задатак: Пројектовање и физичка реализација паметног сензора и актуатора.

услов похађања

нема услова

ресурси

1. Јаковљевић Ж., Кибернетско физички системи, изводи са предавања; 2. ARM Cortex-M3 NXP LPC1768 микроконтролери; 3. Развојне (протоборд) плоче и електронске компоненте; 4. MRF24J40MA 2.4 GHz IEEE Std. 802.15.4 RF трансивери; 5. Keil \mu Vision софтвер; 6. акцелерометри, енкодери, LVDT сензори, сензор силе заснован на мерним тракама, двоосни пиезоелектрични динамометар, бинарни сензори; 7. Корачни мотори, електро-пнеуматски регулатор, пнеуматски цилиндар, разводници; 8. Sinumerik 802d CNC управљачка јединица инсталирана на стругу ECHO ENG TCN-410-1250; 9. Персонални рачунари.

фонд часова

укупан фонд часова: 90

активна настава (теоријска)

ново градиво: 30
разрада и примери (рекапитулација): 15

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 0
лабораторијске вежбе: 15
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 15
консултације: 0
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 1
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 3
колоквијум са оцењивањем: 0
тест са оцењивањем: 6
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 5
тест/колоквијум: 24
лабораторијска вежбања: 16
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 25
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 35

литература

Pilipović M, Jakovljević Ž, Automatizacija proizvodnje, Mašinski fakuletet Beograd, 2017; Pilipović M, Automatizacija proizvodnih procesa - laboratorija, Mašinski fakuletet Beograd, 2006; Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia, Introduction to Embedded Systems ‐ A Cyber--‐Physical Systems Approach, Second Edition, 2015. Available online at http://LeeSeshia.org; Rob Toulson and Tim Wilmshurst, Fast and effective embedded systems design: applying the ARM mbed, Newnes, 2016.; Rajeev Alur, Principles of Cyber--‐Physical Systems, MIT Press, 2015;