MF2008 Inbyggda styrsystem 9,0 hp

Embedded Control Systems

OBS!

Detta är en nedlagd kurs.

Kursen ger kunskaper om Inbyggda styrsystem, deras karakteristik och utveckling, inklusive krav, konstruktion och implementering. Kursen binder samman erfarenheter från tidigare kurser i reglerteori, programmering och mikrodatorsystem/elektronik. Du ges möjligheten att lära dig metoder och tekniker som krävs för att realisera styr- och reglersystem i inbyggda datorsystem. Kursen omfattar teori och praktik.

Kursen ges på engelska. Se den engelska versionen.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Sista planerade examination: HT21.

Det finns inget planerat kurstillfälle.

Lärandemål

Kursens övergripande mål är att förmedla kunskap om konstruktion av inbyggda styrsystem och implementering meddelst mikrostyrkretsar (microcontrollers) och realtidsoperativsystem, i enprocessor och distribuerade system.

Vid kursens slut ska kursdeltagarna kunna

  • Ge exempel på tillämpningar och arkitekturer för inbyggda styrsystem, samt beskriva de speciella krav som ställs på dessa system.
  •  Beskriva och förklara väsentliga steg vid konstruktionen av inbyggda styrsystem, beroenden mellan styrsystemfunktionalitet och implementeringen, samt typiska avvägningar som en konstruktör ställs inför och måste hantera.
  • Beskriva och förklara de grundläggande koncepten i parallel (”concurrent”) och realtidsprogrammering inklusive exekveringsstrategier, schemaläggningsteori, samt realtidsoperativsystem (RTOS).
  • Beskriva och förklara de grundläggande koncepten för kommunikation, hur kommunikationsprotokollet CAN fungerar, samt koncept för konstruktion av distribuerade (inbyggda) styrsystem.
  • Tillämpa kunskap i reglerteori och programmering vid konstruktion och implementering av regleralgoritmer i enprocessor såväl som distribuerade datorsystem, med och utan RTOS.
  • Använda modeller för att beskriva och analysera systemkonstruktioner (funktioner, programvara och hårdvara), med tillämpning mot visualisering, simulering och formell analys.
  • Använda ”state of the art” verktyg nödvändiga för konstruktion och analys.

Kursens huvudsakliga innehåll

Kursen inkluderar

  • Lektioner, för att ge översikt och inspiration
  • Genomgångar och laborationer där nya verktyg och metoder introduceras via förberedda labbuppgifter. Här arbetar kursdeltagarna två och två. Uppgifterna redovisas muntligt direkt i labbet.
  • Ett projekt, där kursdeltagarna jobbar i grupper (med upp till fyra deltagare) med att specifiera, designa och implementera ett inbyggt styrsystem. Projektet ska dokumenteras genom en rapport och en presentation och avslutas med en muntlig genomgång per grupp (muntlig tenta).
  • Övningar, som innefattar genomgångar, diskussion och enskilt arbete kring centrala koncept, teori och teknik ingående i kursen. 

Kursen är modulariserad på så sätt att varje vecka i kursen i stort motvarar en kursmodul som också motsvarar ett tema i kursen. Varje vecka inleds med en föreläsning som sedan följs av laborationer och övningar kring veckans tema. Projektet löper parallellt under hela kursen. 

Laborationerna/inlämningsuppgifterna innefattar implementering av ett reglersystem på en bar mikroprocessor, på en mikroprocessor med RTOS, samt i ett distribuerat system. I några av laborationerna ingår att modellera och simulera systemet med Simulink/Stateflow samt att beskriva systemet (funktioner, programvara, hårdvara) med programvarumodeller baserade på utvalda UML-diagram. 

I kursen ingår två stycken kontrollskrivningar.

Kursupplägg

Period 2
Föreläsningar 12h
Övningar 18h
Laborationer 30h

Behörighet

Behörig för studier i åk3, MF1016/4F1816 , DD1321/2D1321, MF106X/MF107X/MF109X/MF1022/4F1822

Rekommenderade förkunskaper

Kursen bygger på kunskap och erfarenheter från tidigare kurser inklusive· Fördjupningsarbete i Mekatronik (MF106X/ MF107X/ MF109X/ MF1022). En grundkurs i reglerteknik (t.ex. Automatic Control, Basic Course, EL1000) Programmering (t.ex. DD1322 Applied Programming and Computer Science, Part 1, 4 credits, and DD1324 Applied Programming and Computer Science, Part 2, 2 credits ) samt grundkunskaper i digital och analog elektronik.Det är en fördel (men inte nödvändigt) om kursdeltagarna har följt kursen Dynamics and Motion Control, MF2007.

Litteratur

Kurskompendium – till salu vid institutionen – samt övrigt kursmaterial (lektioner, tutorials, RTOS manuals etc.) som distribueras under kursen och görs tillgängligt på kursen webbplats.

Examination

  • PRO1 - Projekt, 6,0, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 3,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinationsmoment i kursen:

- Muntlig redovisning av labbuppgifter efter varje labb.

- Kontrollskrivningar; en i mitten av kursen och en i slutet.

- Projektleverabler. Precis som för exjobb beaktas resultat, presentation/dokumentation samt processen.

Krav för slutbetyg

För avklarad kurs krävs redovisade laborationer, godkända kontrollskrivningar och genomfört projekt.

Kontrollskrivningar (TEN1; 3 cr)
Labbar/projekt (LAB1; 6 cr) 

Slutbetyg ges som en viktad bedömning av resultat på kontrollskrivningar och projektets kvalitet.

Ges av

ITM/Maskinkonstruktion

Kontaktperson

Martin Törngren, martin@md.kth.se, 08 790 6307

Examinator

Martin Törngren <martint@kth.se>

Övrig information

Språk: Svenska / English (given in English if required, all course material is in English)

Ersätter 4F1908

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2009.
Examinationsinformation gäller från och med HT2007.