Budapesti Műszaki Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak
Szakirányú képzés tanterve

Irányítástechnikai és Robotinformatikai
főszakirány

Célkitűzés:

A szakirány az irányítástechnika és a robotika, mint két fő tématerület szerint csoportosítva tárgyalja a szükséges szakmai ismereteket, továbbá a kapcsolódó alkalmazói számítástechnikai és informatikai ismeretanyagot. A három kötelező tantárgy tananyaga mindkét terület legfontosabb szakmai ismereteit megalapozza. A választható tárgyakból a két területre egy-egy tárgycsomagot ajánlunk, amelyből a hallgató az érdeklődési körének megfelelően választ egyet. Az előadásokon megismert rendszertechnikai, tervezői és alkalmazói ismeretek elmélyítését laboratóriumi mérések biztosítják.

Az irányítástechnika területén olyan mélységű képzés megvalósítása a cél, mely alapján a hallgatók el tudják végezni többszintű, számítógépes folyamatirányító rendszerek tervezését, megvalósítását, a szükséges irányítási algoritmusok kiválasztását és implementálását. Az ehhez szükséges elméleti és gyakorlati ismeretek egyaránt megtalálhatók a tantárgyak tematikáiban. Bemutatják a folyamathoz kapcsolódó érzékelőket és beavatkozókat, a folyamatközeli irányító berendezések tervezésének szempontjait és módszereit, az ehhez szükséges számítógéptechnikai és a valósidejű és más speciális szoftver ismereteket. Az elméleti tantárgyak anyaga a korszerű, nagy rendszerek leírási módjait, irányítási módszereit és algoritmusait ismerteti.

A robotika területén a cél olyan villamosmérnökök képzése, akik jártasak az irányítástechnikában, a számítástechnikában és a digitális technikában, és ezen túlmenően speciális ismeretekkel rendelkeznek a korszerű ipari, mobilis és kooperáló robotok irányító rendszereinek tervezése területén és a realizálásukhoz szükséges, de máshol is hasznosítható olyan általánosabb diszciplinákban, mint a párhuzamos architektúrák, valósidejű rendszerek, számítógépes látórendszerek és mesterséges intelligencia eszközök. Ezáltal képesek más területek szakembereivel közösen olyan interdiszciplináris informatikai és irányítástechnikai feladatok megoldására, amelyek az automatizált rendszerek fejlesztése és alkalmazása során fordulnak elő.


6. szemeszter

Robotok irányítása  VI 3-039 kötelező 4+0v IIT
A robotirányítás alapjául szolgáló (kinematikai és dinamikus) robotmodellek, pályatervezési módszerek, a szabad mozgás (decentralizált kaszkádszabályozás, kiszámított nyomatékok módszere, csúszó szabályozás, RMAC, nemlineáris szétcsatolás) és a korlátozott mozgás (pozíció és erőirányítás) irányítási algoritmusai, a robotok identifikációja és adaptív irányítása, a robotirányítás real-time aspektusai.

Irányítások számítógéptechnikája VI 3-040 kötelező 4+0v IIT
A számítástechnikai eszközök folyamatirányító rendszerekbe integrálása speciális módszertant igényel. A tantárgy az e területen alkalmazható hardver és szoftver eszközökről és ezek alkalmazástechnikájáról kíván ismereteket adni a folyamatközeli irányítóberendezések felépítésének bemutatásával és e berendezések folyamatba való illesztésének megtanításával.

Irányítástechnikai labor VI 3-041 kötelező 0+2f IIT, AT, VGH
A hallgatók (minden félévben) 6 darab 4 órás mérést végeznek el előírt tematika alapján, melynek témája az irányítástechnika laborban hőmérsékletszabályozás, hatkomponensű erő/nyomaték érzékelő, sorrendi irányítás PLC-vel, egyenáramú motor fordulatszámszabályozása, identifikáció és adaptív irányítások vizsgálata.

7. szemeszter

Irányításelmélet VI 4-009 kötelező 4+0v IIT
Mintavételes SISO szabályozások tervezése. Többváltozós rendszerek irányítási problémái. Állapotvisszacsatolás és minimálisrendű állapotmegfigyelő tervezése állapottérbeli módszerekkel. Nemlineáris rendszerek stabilitása, Ljapunov módszerek. Statikus és dinamikus optimum elvek. Lineáris paraméterbecslés, LQ probléma, Kalman szűrés. Sztochasztikus folyamatok jellemzői, k-lépéssel előretartó prediktor. Dinamikus rendszerek identifikációja. Általánosított prediktív irányítás. Implicit adaptív irányítások. Fuzzy tudásalapú szabályozók. Modellezés és identifikáció neurális hálózatokkal.

Robotirányítás rendszertechnikája VI 4-010 választható 4+0v AT
Robotirányítási architektúrák, a NOKIA-PUMA robot. Inkrementális adók. Nagyteljesítményű, RISC elvű és jelfeldolgozó processzorok. Multiprocesszoros rendszerek, MULTIBUS II, adatérvényességi problémák, memóriakezelés. A VAX számítógép-család. A VMS és a QNX operációs rendszerek jellemző tulajdonságai. Robotprogramozási nyelvek, osztályozás, példák. Egy robotprogramozási nyelv (ARPS) részletes imertetése. A fejlődés irányai.

Valósidejű rendszerek tervezése VI 4-011 választható 4+0v IIT
Valósidejű rendszerek jellemzői. Real-time rendszerek analízise. Hardver követelmények, kernel, kezelői felületek, grafikai alrendszerek, kommunikácós alrendszerek. Centralizált és elosztott irányító rendszerek. A folyamatirányításban alkalmazható magasszintű programozási nyelvek és operációs rendszerek. Rendszertervezés. Az életciklus specialitásai. Követelménytípusok az időtartományban. Rendszermodellek, specifikációs és implementációs modellek. Időzítési és válaszidő követelményekre tervezés. A MODULA-2 programozási nyelv és a QNX operációs rendszerek. Megbízhatóságra tervezés, hibatűrő rendszerek.

Robotika labor VI 4-013 választható 0+2f IIT, AT
Robotirányítási algoritmusok vizsgálata (1), robotprogramozás (2), irányítás Allen-Bradley PLC-vel (1), jelprocesszorok alkalmazástechnikája (2).

Folyamatirányítás I. labor VI 4-014 választható 0+2f IIT
Hőelemek és ellenállás hőmérők, nyúlásmérő ellenállásos átalakítók, áramlásmérők, szintszabályozás (GANTNER ISM modul) és szintérzékelők (LLOYD), hőelemes mérőkapcsolások és irányítás PLC-vel (SIMATIC S7).

 

8. szemeszter

Gépi látás VI 4-054 választható 4+0v IIT
A gépi látás alapelvei és fogalmai, képérzékelő eszközök, bináris, gradált és szines képek jellemzői és feldolgozása, képszegmentálás, a folytonos és diszkrét képek feldolgozásának matematikai alapjai és módszerei, a háromdimenziós látórendszerekben alkalmazott eszközök és módszerek, a modellalkotás, lényegkiemelés és alakzatosztályozás elméleti alapjai és módszerei, látórendszerek hardver és szoftver megvalósítása, tipikus alkalmazásai, a látás és a mesterséges intelligencia kapcsolata.

Folyamatműszerezés VI 4-012 választható 4+0v IIT
A tárgy elsősorban alapozó ismereteket nyújt mindazon érzékelőtipusok működésének fizikai alapjairól, méréstechnikai tulajdonságairól, felépítéséről és alkalmazástechnikájáról, amelyek a nem villamos mennyiségek villamos kimeneti jellé történő átalakításában alapvető fontossággal bírnak, valamint az irányítási rendszerben való felhasználásra alkalmassá válnak. Bemutatja az irányítási parancsok végrehajtására szolgáló eszközök (végrehajtók) és a folyamatba való beavatkozást végző eszközök működését, alkalmazástechnikáját.

Gépi látás és operációs rendszerek labor VI 4-056 választható 0+2f IIT, AT
CCD vonal és mátrix kamera bázisú intenzitáskép digitalizálás (1) és feldolgozás (1), lézer scanner bázisú távolságkép digitalizálás (1), QNX valósidejű operációs rendszer (3).

Folyamatirányítás II. labor VI 4-057 választható 0+2f IIT
Induktív elmozdulásmérők, villamos végrehajtószerv, mérésadatgyűjtő rendszer (PRODACONT), szintszabályozás ipari szabályozókkal, QNX valósidejű operációs rendszer, irányítás PLC-vel (Allen-Bradley).

 

9. szemeszter

Intelligens robotok VI 5-013 választható 4+0v IIT
Szenzorcsatolt robotok speciális erő, nyomaték és taktilis érzékelői, a pozíció és orientáció meghatározása távolságkép feldolgozással, mobilis robotok és navigációs rendszereik, kooperáló robotokban és intelligens kéz-szem rendszerekben alkalmazott irányítási és jelfeldolgozási módszerek, teleoperáció és kalibrált virtuális valóság, a robotrendszerek mesterséges intelligencia eszközei (tudásalapú irányítás, adaptív fuzzy/neurális irányítás, rendszeroptimalizálás genetikus/evolúciós algoritmusokkal), beszédfeldolgozás.

Folyamatidentifikáció és szimuláció VI 4-055 választható 4+0v IIT
A tárgy folytonos és diszkrét folyamatok matematikai leírásával, számítógépes modellek megalkotásával (léptékezés), klasszikus és új szimulácós nyelvek és identifikációs módszerek ismertetésével foglalkozik. Transzportfolyamatok és lineáris/nemlineáris szabályozási rendszerek példáin keresztül mutatja be az elméleti módszerek gyakorlati alkalmazhatóságát.

Intelligens rendszerek labor VI 5-016 választható 0+2f IIT
Fuzzy irányítások, neurális irányítások, genetikus algoritmusok, adaptív fuzzy irányítások, szenzorcsatolt robotirányítás, grafikus modellalapú robotprogramozás.

Mesterséges intelligencia labor VI 5-017 válaszható 0+2f IIT
Fuzzy irányítások, neurális irányítások, genetikus algoritmusok, adaptív fuzzy irányítások, rendszermodellezés mesterséges intelligencia eszközökkel, magasszintű folyamatvizualizáló nyelv (FIX) .

Önálló laboratórium VI 4-058, VI 5-018 8. és 9.szemeszter kötelező IIT, AT
Az alábbi tématerületekről lehet témát választani:
Robotirányítási algoritmusok realizálása, multiprocesszoros és jelfeldolgozó processzoros rendszerek alkalmazástechnikája, robotirányítás QNX valósidejű operációs rendszerrel, robotprogramozási nyelvek fejlesztése, 2D és 3D képfeldolgozás, számítógépes radiológiai képkiértékelés, mobilis robotok irányítása, mobilis robotok navigációs rendszere, mobilis robotok pályatervezése akadályok között, mikrorobotok irányítása és navigációja, robot kéz/szem rendszer irányítása, projektív geometrián alapuló sztereo képfeldolgozás, kalibrált virtuális valóság, robot akciótervezés, távolról irányított robotok (teleoperáció), fuzzy, neurális és genetikus algoritmusok alkalmazása a robotikában, képfeldolgozásban és irányítástechnikában, informatikai rendszerek védelmi módszerei, Web-es adatbázis alkalmazás fejlesztése Oracle8 alá, elosztott alkalmazások CORBA/JAVA alapon, objektum orientált fejlesztő rendszer Web-es alkalmazásokhoz, valósidejű operációs rendszer (QNX) implementációs feladatai, folyamatvizualizáló programrendszer (FIX, VISION) alkalmazása, technológiai folyamatirányítás PLC-vel, PLC-k és grafikus real-time programok alkalmazása, kompakt szabályozó tervezése, kompakt szabályozó irányító algoritmusai, kompakt szabályozó csatlakoztatása lokális hálózatra, real-time adatgyűjtő szoftver készítése és implementálása, Profibus DP és FMS terepi buszrendszerek alkalmazástechnikája, illesztés szabványos ipari kommunikációs hálózatokra (Profibus, CANOpen), lokális hálózati illesztő felület készítése real-time adatgyűjtő rendszerhez, intelligens szenzor illesztése lokális hálózatra, nemvillamos mennyiségek méréstechnikája, mikrokontrollerek alkalmazása méréstechnikai célokra, életteni folyamatok szimulációja és identifikációja, orvosinformatikai kommunikációs rendszer, magasszintű logikai szintézis, rendszeridentifikációs módszerek vizsgálata és fejlesztése, adaptív irányítások tervezése, többváltozós (MIMO) rendszerek szétcsatolása, általánosított prediktív irányítás, robusztus irányítások tervezése, nemlineáris rendszerek differenciálgeometriai módszereken alapuló irányítása.

Tárgyválasztási előírások

A kötelező jellegű tárgyakon (3 előadás és 1 labor) kívül 3 választható előadást és 3 választható labort kell felvenni a szemeszter-korlátok betartásával. A tantárgyak csoportban választhatók a következo két variáns valamelyikének teljes felvételével:

1. variáns 2. variáns

Robotirányítás rendszertechnikája

Valósidejű rendszerek

Gépi látás

Folyamatműszerezés

Intelligens robotok

Folyamatidentifikáció és szimuláció

Robotika labor

Folyamatirányítás I. labor

Gépi látás és operációs rendszerek labor

Folyamatirányítás II. labor

Intelligens rendszerek labor

Mesterséges intelligencia labor

A főszakirány hallgatói számára javasoljuk, hogy a 9. félévben opcionálisan a kari választható tárgyak köréből egy hajtásszabályozás vagy mesterséges intelligencia témájú tárgyat is vegyenek fel.

Előtanulmányi rend:

Szakirány megkezdéséhez szükséges feltételeket a BME Kreditrendszerű Képzés Tanulmányi és Vizsgaszabályzata és a Villamosmérnöki és Informatikai Kar Kiegészítő Szabályzata tartalmazza.

A szakirányon belüli előtanulmányi rend a tárgyak meghirdetési időpontjából adódik.

A szakirány tárgyaival kapcsolatos kérdésekkel a következő oktatókhoz fordulhatnak:

Dr. Lantos Béla egyetemi tanár
Irányítástechnika és Informatika Tanszék
Informatika ép. B324.
dr. Helybéli Zoltán egyetemi adjunktus
Irányítástechnika és Informatika Tanszék
Informatika ép. B319.
/Dr. Arató Péter/
egyetemi tanár, tanszékvezető
Irányítástechnika és Informatika Tanszék