Cyber-Physical Systems

Termine

• Beginn der Vorlesung: Dienstag, 18. Oktober 2011, 16:15 Uhr
• Beginn der Übung: Dienstag,8. November 2011, 14:30 Uhr

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 9.11.2011 (Grundlagen und Anwendungung)
• Übungsblatt 2 vom 15.11.2011 (Smart Cities, Autonomes Fahren, CPS Factory)
• Übungsblatt 3 vom 22.11.2011 (Kontrolltheorie und Regelkreise)
• Übungsblatt 4 vom 29.11.2011 (Stabilität und Digitale Regelung)
• Übungsblatt 5 vom 06.12.2011 (Petri-Netze, Esterel)
• Übungsblatt 6 vom 13.12.2011 (Vergleich verschiedener Scheduling-Verfahren)
• Übungsblatt 7 vom 20.12.2011 (Control-Scheduling-Co-Desing)
• Übungsblatt 8 vom 10.01.2012 (Vernetzung und Bus-Systeme)
• Übungsblatt 9 vom 17.01.2012 (Vernetzung und Web-Services)
• Übungsblatt 10 vom 24.01.2012 (Selbstorganisation, Autonomic Computing)
• Übungsblatt 11 vom 31.01.2012 (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