Научно-исследовательский семинар "Создание киберфизических систем"

2022/2023

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

3

Кредиты

Кто читает:

Департамент программной инженерии

Статус:

Курс по выбору

Когда читается:

1-й курс, 1-3 модуль

Программа дисциплины

Аннотация

Киберфизические системы являются основой современной технологической платформы, включая в себя робототехнику, интернет вещей (IoT), интеллектуальные распределённые системы управления (smart-системы) в различных отраслях и индустриях. Базисом создания киберфизических систем является микроэлектроника и мехатроника, в первую очередь микроконтроллеры, сенсоры и актуаторы различного типа. Проектирование и создание киберфизических систем включает в себя программирование микроконтроллеров, но не ограничивается им, так как каждая система имеет уникальную архитектуру и является комплексным инженерным проектом. В курсе НИС "Создание киберфизических систем" предлагается сбалансированный подход к созданию киберфизических систем, объединяющий программирование с конструированием логической и механической частей системы. Значительная часть учебного процесса проводится с использованием цифровых симуляторов, однако для успешного прохождения курса необходимо в рамках проектной работы на протяжении финального модуля сконструировать, изготовить и запрограммировать реальную киберфизическую систему.

Цель освоения дисциплины

• Целями освоения дисциплины являются формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков в области конструирования, моделирования и отладки киберфизических систем.
• Также студенты получат опыт ведения самостоятельного научного исследования и инженерной разработки, который пригодится им при написании курсовых, дипломных и научных работ.

Планируемые результаты обучения

• Знать принципы работы и уметь проектировать и прототипировать схемы с пространственными актуаторами
• Уметь проектировать 3D-объекты и понимать принципы их построения
• Уметь проектировать и прототипировать простые логические схемы
• Уметь проектировать и прототипировать схемы на основе микроконтроллеров с простыми сенсорами/актуаторами
• Уметь работать с 3D-принтерами и реализовывать полный цикл изготовления пространственного (объёмного) объекта

Содержание учебной дисциплины

• Базовые понятия киберфизических систем и интернета вещей
• Принципы проектирования и быстрого прототипирования электронных систем на базе микроконтроллеров
• Пространственные актуаторы и принципы перемещения в пространстве
• Принципы проектирования 3D-объектов
• Использование 3D-принтеров
• Запуск проектной работы
• Подготовка докладов
• Защита проектов

Элементы контроля

• Лабораторная работа ЛР1
  Уметь проектировать и прототипировать простые логические схемы
• Домашнее задание ДЗ1
• Домашнее задание ДЗ2
  Уметь проектировать и прототипировать схемы на основе микроконтроллеров с простыми сенсорами/актуаторами
• Лабораторная работа ЛР3
• Домашнее задание ДЗ3
• Лабораторная работа ЛР4
• Лабораторная работа ЛР5
• Домашнее задание ДЗ4
• Индивидуальный проект ПР1
• Групповой проект ПР2
• Лабораторная работа ЛР2

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 3 модуль
  0.04 * Домашнее задание ДЗ1 + 0.04 * Лабораторная работа ЛР1 + 0.04 * Лабораторная работа ЛР2 + 0.04 * Лабораторная работа ЛР4 + 0.04 * Домашнее задание ДЗ3 + 0.04 * Домашнее задание ДЗ4 + 0.04 * Домашнее задание ДЗ2 + 0.4 * Групповой проект ПР2 + 0.04 * Лабораторная работа ЛР5 + 0.24 * Индивидуальный проект ПР1 + 0.04 * Лабораторная работа ЛР3

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Javed, A. (2016). Building Arduino Projects for the Internet of Things : Experiments with Real-World Applications. [United State]: Apress. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1228798
• Макаров, С. Л. Arduino Uno и Raspberry Pi 3: от схемотехники к интернету вещей : руководство / С. Л. Макаров. — Москва : ДМК Пресс, 2018. — 204 с. — ISBN 978-5-97060-730-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/116131 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• 100 лучших радиоэлектронных схем . — Москва : ДМК Пресс, 2009. — 352 с. — ISBN 5-94074-114-2. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/861 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• 350 микросхем для бытовой радиоаппаратуры. Справочник : справочник. — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 288 с. — ISBN 978-5-94120-222-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/61007 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Петелин, А. Ю. 3D-моделирование в Google SketchUp – от простого к сложному. Самоучитель : самоучитель / А. Ю. Петелин. — Москва : ДМК Пресс, 2012. — 344 с. — ISBN 978-5-94074-793-2. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/9128 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Петелин, А. Ю. 3D-моделирование в SketchUр 2015– от простого к сложному. Самоучитель : самоучитель / А. Ю. Петелин. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 370 с. — ISBN 978-5-97060-290-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/82808 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

• Агамирзян Игорь Рубенович
• Петрухина Анастасия Сергеевна