ITD30019 Digital styring og cyber-fysiske systemer (Høst 2020)

Emnet er tilknyttet følgende studieprogram

Obligatorisk emne i:

• bachelorstudiet i ingeniørfag - data
• bachelorstudiet i ingeniørfag - data, Y-veien 
• bachelorstudiet i ingeniørfag - data, Tress 

Anbefalte forkunnskaper

Kunnskaper tilsvarende emnene Kalkulus / Matematikk 1 og Programmering 2 / Objektorientert programmering.

Undervisningssemester

5. semester (høst).

Studentens læringsutbytte etter bestått emne

Kunnskap

Studenten 

• kjenner til de viktigeste utfordringene når fysisk utstyr eller prosesser kontrolleres ved hjelp av en innebygd datamaskin.
• kan bedømme en gitt innebygd kontroll-løsning - bestemme om prøveperioder, OS-valg, kontrollalgoritmer osv. kan løse det gitte kontrollproblemet.
• kjenner til de viktigste kommunikasjonsstandardene i industrielle kontrollsystemer.
• har gode kunnskaper om utvikling og anvendelse av cyber-fysiske systemer.

Ferdigheter

Studenten

• kan designe et enkelt reguleringssystem på en ofte brukt innebygd databehandlingsplattform som Arduino eller Raspberry Pi.
• kan analysere en løsning ved å kombinere a) fysiske systemmodeller og b) kontrollalgoritme og dens implementering i kode.
• kan implementere og feilsøke et enkelt innebygd kontrollsystem.
• kan benytte Matlab og programmeringsspråk for å utvikle cyber-fysiske løsninger.

Generell kompetanse

Studenten 

• forstår hvordan informasjon- og styringsteknologi er basis for effektiv og smarte cyber-fysiske løsninger.
• har kunnskap om begreper og terminologi innenfor emnets temaer. 

Innhold

Emnet vil omhandle følgende temaer.

• Behandling av digitale og analoge signaler.
• Tids- og frekvensresponsanalyse.
• De vanligste metoder for styring og regulering.
• Samplede systemer.
• Introduksjon til kommunikasjonsløsninger benyttet i cyber-fysiske systemer.
• Introduksjon til Programmerbare Logiske Styringer (PLS).
• Bruk av MatLab til beregninger og analyse.
• Praktiske oppgaver/prosjekter for å underbygge teorien.
• Concurrent programmering og andre sanntidsutfordringer i databehandling.

Undervisnings- og læringsformer

Forelesninger, gruppearbeid, prosjekt og laboratorieøvinger.

Arbeidsomfang

Ca 250 timer.

4 timer forelesning + øvinger/lab/prosjekt per uke.

Arbeidskrav - vilkår for å avlegge eksamen

• 2 øvinger
• 4 praktiske laboratorieoppgaver/prosjekter

Arbeidskrav må være godkjent før studenten kan fremstille seg til eksamen.

Eksamen

Skriftlig eksamen

4 timer skriftlig eksamen. Tillatt hjelpemiddel: inntil 10 egenproduserte A4-ark (20 sider). Det gis bokstavkarakter A-F.

Sensorordning

Ekstern og intern sensor eller to interne sensorer.

Evaluering av emnet

Dette emnet evalueres på følgende måte:

• Midtsemesterevaluering (obligatorisk)

Den emneansvarlige lager en oppsummering på bakgrunn av studentenes tilbakemeldinger og sine egne erfaringer med emnet. Oppsummeringen behandles av studiekvalitetsutvalget ved avdeling for informasjonsteknologi.

Litteratur

Litteraturliste ble sist oppdatert 20.02.2020.

• K. J. Åström and R. M. Murray: Feedback systems, Princeton University press, ISBN  978-0691135762. available online: http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Second_Edition
• Forelesningsnotater som legges ut på høgskolens læringsplattform

Støttelitteratur:

• Finn Haugen: Reguleringsteknikk, ISBN 978823210217
• Dag Håkon Hanssen: Progammerbare logiske styringer, ISBN 9788251926447
• E. A. Lee and S. A. Seshia: Introduction to Embedded Systems: A Cyber-Physical Systems Approach, ISBN: 978-0262533812