Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Irányítórendszerek gyors prototípustervezésének szoftvereszközei

    A tantárgy angol neve: Rapid Control Prototyping

    Adatlap utolsó módosítása: 2010. november 3.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2013. január 31.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök Informatikus Szak

    Villamosmérnöki Szak

    Szabadon választható tantárgy

     

     

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIIIAV04   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kiss Bálint, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://edu.iit.bme.hu
    4. A tantárgy előadója
    Név:Beosztás:Tanszék, Int.:
    Dr. Kiss BálintEgyetemi docensIrányítástechnika és Informatika tanszék
    Kovács GáborTudományos segédmunkatársIrányítástechnika és Informatika tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Szabályozástechnika, méréstechnika, programozás

    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:

    Kötelező előtanulmányi követelmény: a Szabályozástechnika (kódja VIIIA303 a villamosmérnöki szakon és VIAUA309 a mérnök-informatikus szakon) tárgy kreditjeinek megszerzése

    7. A tantárgy célkitűzése

    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 használatában, amely alapján más hasonló fejlesztői környezetek is egyszerűen kézbe vehetők.

    A tantárgyat sikerrel teljesítő hallgatók gyakorlati ismeretekkel és készségekkel rendelkeznek a leginkább elterjedt gyors prototípustervező eszközök használatáról, amely tudást irányítástechnikai, méréstechnikai és jelfeldolgozási feladatok megoldása során további tanulmányaik alatt és a mérnöki gyakorlatban is sikeresen alkalmazhatnak.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    1-2. hét (előadások): Haladó Matlab szolgáltatások. Dinamikus rendszerek szimulálása a Simulink eszköz segítségével, a felhasználható numerikus integráló algoritmusok. Dinamikus rendszerek megadása S-függvények segítségével. A Simulink elemek könyvtárstruktúrája, speciális elemeket tartalmazó könyvtárak használata. A szimuláció gyorsításának eszközei: a mex fájlok, a Matlab compiler. A szimuláció vezérlése, HMI-k létrehozása.

    3. hét (gyakorlat): Matlab szolgáltatások gyakorlása. S-függvény létrehozása Matlab segítségével, DLL előállítása Matlab függvényből és C függvényből. Egyszerű HMI létrehozása.

    4-5. hét (előadások): Az irányítástechnikai célú gyors prototípustervezés alapjai. A prototípus létrehozásának hatékonyságát növelő és költségeit csökkentő komponensek: a hardver és szoftver eszközök újrafelhasználhatósága, 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. Fejlesztési esettanulmányok, a DSpace, Quanser és National Instruments hardver komponenseire épülő keretrendszerek bemutatása.

    6-7. hét (gyakorlatok): A Simulink használata, 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. hét (előadás): 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.

    9. hét (gyakorlat): 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.

    10. hét (előadás): A LabVIEW gyors prototípustervező eszköz. A szorosan integrált szoftver és hardver-platformon alapuló filozófia. A LabVIEW előlap-blokkdiagram architektúrája, a program és a felhasználói felület kapcsolata. A grafikus programozás (G nyelv) elve, változótípusok, programozási struktúrák (elágazás, ciklus, stb.) grafikus megvalósítása. LabVIEW MathScript és Statechart modulok.

    11. hét (előadás): Felhasználói felület tervezése LabVIEW környezetben. Fontosabb előlapi elemek, azok kezelése a blokkdiagramban. A LabVIEW könyvtárainak fontosabb elemei, ExpressVI-ok használata. Képfeldolgozás az NI Vision modullal.

    12. hét (gyakorlat): Grafikus programozás. Alapvető struktúrák, ciklusok, elágazások használatának gyakorlása. Változótípusok, konverziók, egyszerűbb előlapi elemek és kezelésük.

    13. hét (előadás): A National Instruments hardvereszközei. Hozzáférés az eszközök fizikai jeleihez, bemutató NI USB DAQ eszközön. Esettanulmány: Lego Mindstorms robot irányítása LabVIEW környezetben.

    14. hét (gyakorlat): Komplex felhasználói felületek tervezése, fontosabb Express VI-ok konfigurálása adott feladathoz. Egyszerű virtuális műszer készítése. A MathScript és Statechart modulok használata. Egyszerű képfeldolgozási feladat megoldása az NI Vision modul segítségével.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Hetente 2 óra előadás vagy 2 óra számítógéptermi/laboratóriumi gyakorlat az előre meghirdetett ütemezés szerint (amely az aktuális félév időbeosztása miatt módosulhat). A gyakorlati foglalkozásokra 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.

    10. Követelmények

    a.       A szorgalmi időszakban: a félévközi jegy megszerzésének feltétele egy sikeres zárthelyi dolgozat megírása és a félév során kiadott házi feladat írásos és önálló megoldásának eredményes beadása. A félévközi jegy a zárthelyi és a házi feladat osztályzatainak súlyozásával adódik (zárthelyi: 50%, házi feladat: 50%). Eredménytelen zárthelyi vagy eredménytelen házi feladat esetén a hallgató nem kap félévközi jegyet. A házi feladat leadásának ténye nem jelenti annak eredményességét.

    b.      A vizsgaidőszakban: nincs

    c.       Elővizsga: nincs

    11. Pótlási lehetőségek

    A zárthelyi pótlására a félév során egy alkalommal lehetőséget biztosítunk. A pótlási héten csak az eredménytelen zárthelyi dolgozatok pótlására biztosítunk lehetőséget egy alkalommal. A házi feladat (otthoni feladat) beadása a pótlási héten különeljárási díj megfizetése mellett is megkísérelhető.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az oktatók fogadóóráin, illetve hallgatói igény szerint előre egyeztetett időpontban.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Az előadások fóliái, elektronikus oktatási segédanyagok

    http://labviewwiki.org/LabVIEW_tutorial (és az abban található referenciák)

    http://www.mathworks.com/academia/student_center/tutorials/launchpad.html (és az abban található referenciák)

    Duane C. Hanselman, Bruce L. Littlefield. Mastering MATLAB 7. Prentice Hall, edition, 2004

    John Essick. Hands-On Introduction to LabVIEW for Scientists and Engineers. Oxford University Press, 2008

     

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra28
    Félévközi készülés órákra8
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése14
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása-
    Vizsgafelkészülés-
    Összesen60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Név:Beosztás:Tanszék, Int.:
    Dr. Kiss Bálintegyetemi docensIrányítástechnika és Informatika tanszék
    Kovács Gábortudományos segédmunkatársIrányítástechnika és Informatika tanszék