Cyber-Physical Systems

Termine

• Beginn der Vorlesung: Montag, 16. April 2012, 10:15 Uhr
• Beginn der Übung: Dienstag, 24. April 2012, 12:15 Uhr
• Am Dienstag, den 19. Juni 2012 fällt die Übung wegen des 3. Embedded Talks aus.

Einführung

Klassische Computersysteme zeichnen sich durch eine strikte Trennung von realer und virtueller Welt aus. Moderne Steuerungssysteme, die z.B. in modernen Fahrzeugen verbaut sind und die aus einer Vielzahl von Sensoren und Aktoren bestehen, entsprechen diesem Bild nur sehr eingeschränkt. Diese Systeme, oft "Cyber-physical Systems (CPS)" genannt, erkennen ihre physische Umgebung, verarbeiten diese Informationen und können die physische Umwelt auch koordiniert beeinflussen. Hierzu ist eine starke Kopplung von physischem Anwendungsmodell und dem Computer-Steuerungsmodell nötig. Im Unterschied zu Eingebetteten Systemen bestehen CPS meist aus vielen vernetzten Komponenten, die sich selbständig untereinander koordinieren.

Inhalte:

• Was sind Cyber-physical Systems? (Definitionen, Abgrenzung zu eingebetteten Systemen, Ubiquitous Computing, etc.)
• Kontrolltheorie und Echtzeitanforderungen
• Selbstorganisationsprinzipien ("Self-X", Autonomie, Verhandlungen)
• Anwendungen für Cyber-physical Systems (Beispiele für existierende oder visionäre zukünftige Anwendungen im Bereich Verkehr, Medizintechnik, u.a.)
• Entwurfsmethoden für Cyber-physical Systems (Modellierung, Programmierung, Model-Integrated Development)

Unterlagen:

• Folien (Zugriff nur innerhalb des Uni-Netzwerks möglich)

Übungsblätter:

• Übungsblatt 1 vom 24.04.2012 (Grundlagen und Anwendungung)
• Übungsblatt 2 vom 08.05.2012 (Smart Cities, Autonomes Fahren, CPS Factory)
• Übungsblatt 3 vom 15.05.2012 (Kontrolltheorie und Regelkreise)
• Übungsblatt 4 vom 22.05.2012 (Regelkreise, DGLn und Übertragungsfuktion)
• Übungsblatt 5 vom 05.06.2012 (Modellbildung, Stabilität von Regelkreisen, Digitale Regelung)
• Übungsblatt 6 vom 12.06.2012 (Petri-Netze, Esterel)
• Übungsblatt 7 vom 26.06.2012 (Vergleich verschiedener Scheduling-Verfahren, Control-Scheduling-Co-Desing)
• Übungsblatt 8 vom 03.07.2012 (Vernetzung, Bus-Systeme und Web-Services)
• Übungsblatt 9 vom 10.07.2012 (Selbstorganisation, Autonomic Computing)
• Übungsblatt 10 vom 17.07.2012 (Verhandlungen, Hybride Automaten)

Literatur:

• Otto Föllinger Regelungstechnik. Hüthig 1992.
• Rolf Isermann Mechatronische Systeme. Springer 2008.
• Hilmar Jaschek und Holger Voos Grundkurs der Regelungstechnik. Oldenbourg 2010.
• Jörg Kahlert Crash-Kurs Regelungstechnik. VDE Verlag 2010.
• Wolfgang Schneider Praktische Regelungstechnik. Vieweg+Teubner 2008.
• Wayne Wolf Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design. Elsevier 2008