Projektovanje sistema automatskog upravljanja

Predavanja u okviru sledećih oblasti: Opšti principi projektovanja sistema automatskog upravljanja (SAU). Tehnički zahtevi za regulacione sisteme i sisteme upravljanja. Određivanje dinamike procesa. Projektovanje konvencionalnih upravljačkih uređaja. Različite strukture PID kontrolera realizovanih u analognoj i digitalnoj tehnici i neke metode njihovog podešavanja sa primerima. Projektovanje sistema upravljanja sa transportnim kašnjenjem i invarijantnih na dejstvo poremećaja (Smitov prediktor i njegova realizacija, prenosna kompenzacija). Simulacija projektovanog sistema pomoću računara.

Nelinearni sistemi automatskog upravljanja

Nelinearni SAU. Pojam, klasifikacija i tipične nelinearnosti SAU. Metode za analizu nelinearnih SAU. Stabilnost nelinearnih SAU. Definicija stabilnosti, lokalna stabilnost indirektna metoda Ljapunova (Lyapunov), stabilnost pri većim poremećajima - direktna metoda Ljapunova, pojam apsolutne stabilnosti SAU, Lurjeov (Lur'e) problem, frekvencijska metoda Popova (Popov), stabilnost procesa. Primeri nelinearnih sistema. Sistemi sa prirodnim nelinearnostima, sistemi sa namerno uvedenim nelinearnostima (relejni sistemi; sistemi promenljive strukture), primeri analize i sinteze nelinearnih SAU.

Merenje neelektričnih veličina

Osnovne metode merenja, statičke i dinamičke karakteristike. Merenje linearnih i ugaonih pomeraja. Merenje ubrzanja i vibracija. Merenje sile i momenta. Merenje pritiska, nivoa i protoka. Merenje temperature kontaktnim i beskontaktnim metodama. Merenje vlažnosti i pH vrednosti, testiranje i kalibracija senzora i mernih pretvarača koji se koriste u automobilskoj industriji.

Servo sistemi

Pojam i definicija servo sistema. Tipovi i strukture servosistema. Tačnost rada. Prenosna kompenzacija. Metode estimacije i kompenzacije poremećaja. Projektovanje servo sistema u frekvencijskom domenu uz primenu faznih kompenzatora i PID regulatora. Digitalna implementacija upravljačkih algoritama. Metode numeričke integracije. Diskretni ekvivalenti linearnih analognih regulatora i filtara. Realizacije digitalnih regulatora i filtara. Digitalni signal procesori (DSP) i njihova arhitektura. Periferije DSP neophodne za realizaciju servo sistema.

Projektovanje i razvoj softvera

Pojam i potreba za softverskim inženjerstvom. Modeli razvoja softvera. Softverski procesi. Agilni razvoj softvera. Osnovne aktivnosti u upravljanju softverskim projektima. Metode inženjeringa zahteva. Osnove UML objedinjenog jezika za modelovanje. Arhitekture softvera. Projektovanje softvera korišćenjem projektnih obrazaca. Principi realizacije softvera. Validacija i verifikacija. Sistematsko testiranje softvera.

Elektroenergetski pretvarači

Vrste energetskih pretvarača (AC/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC). Jednosmerni pretvarači (DC/DC). Jednokvadrantni i višekvandrantni pretvarači. Načini realizacije pretvarača. Tiristorski pretvarači. Invertori (DC/AC). Vrste invertora. Naponski invertori (jednofazni i višefazni). Strujni invertori. Rezonantni invertori. Naizmenični pretvarači (AC/AC). Ciklokonvertori. Matrični pretvarači. Primena pretvarača u napajanju jednosmernih i naizmeničnih motora. Primena pretvarača u proizvodnji, prenosu i distribuciji električne energije.

Izvori napona napajanja

Vrste napajanja. Linearni izvori napona napajanja. Direktni pretvarači. Pretvarači sa izolacijom. Načini upravljanja kod prekidačkih izvora. Sistemi napajanja. Centralizovana i decentralizovana napajanja. Uzemljivanje sistema. Naponski balans. Sistemi besprekidnog napajanja (SBN). Elementi sistema. Baterije i akumulatori. Načini izvođenja. Načini regulacije i upravljanja.

Solarne komponente i sistemi

Fotonaponski efekat. Generacija nosilaca naelektrisanja usled apsorpcije svetlosti. Apsorpcija kod direktnih i indirektnih poluprovodnika. Solarne ćelije. Osnovni mehanizmi konverzije energije. Strujno-naponaska karakteristika, struja kratkog spoja, napon otvorenog kola i efikasnost osvetljenog idealnog, beskonačnog p-n spoja. Fotostruja, struja zasićenja i omska otpornost realne solarne ćelije. Visoko efikasne solarne ćelije. Električni i optički gubici. Strukture i procesi za proizvodnju visoko efikasnih solarnih ćelija. Materijali i tehnologije za proizvodnju Si solarnih ćelija. Tehnologija Si solarnih ćelija. Savremene tehnologije proizvodnje Si solarnih ćelija. Novi materijali i trendovi razvoja solarnih ćelija. Tipovi solarnih ćelija. Solarne ćelije na kristalnom Si, solarne ćelije sa koncentratorom, bifacijalne i solarne ćelije sa ukpanim kontaktom, MIS, polikristalne, višeslojne i tankoslojne solarne ćelije. Tankoslojne solarne ćelije na amorfnom Si, Ga-As, Cd-Te, Cu-In-Se2. Analiza i karakterizacija solarnih ćelija. Strujno-naponska karakteristika, spektralni odziv i PCVD tehnika merenja. Modeliranje i simulacija solarnih ćelija TCAD softverskim paketima. Generalizovani PSPICE model solarnih ćelija. PV sistemi. Komponente PV sistema. Vrste PV sistema. Samostalni PV sistemi i PV sistemi priključeni na električnu mrežu. Primene PV sistema i njihova instalacija. Mali PV sistemi za napajanje mobilnih uređaja. Efikasnost i osnovne karakteristike PV sistema.

Autoelektronika

Osnovni principi rada automobila – fizička konfiguracija, motor, prenos snage, vešanje, sistemi za kočenje i upravljanje. Sistemi za kontrolu i instrumentacija u automobilu – analogni i digitalni sistemi, sistemi sa otvorenom i zatvorenom petljom. Mikroprocesorska instrumentacija i kontrola. Elektronska kontrola rada motora. Senzori i aktuatori u automobilu – MAF, izduvni gasovi, pozicija leptira, RPM, temperatura motora, temperatura vazduha u usisnoj grani, MAP, pritisak izduvnih gasova, brzina vozila. Digitalni sistemi za kontrolu rada motora – potrošnja goriva, EGR kontrola, kontrola rada ventila, elektronsko paljenje. Kontrola kretanja vozila, ABS sistem, elektronsko vešanje, elektronsko utravljanje. Instrumentacija i telemetrija – komunikacioni sistemi, interfejsi i standardi. Dijagnostika. Trendovi razvoja elektronskih sistema u automobilu.

Elektromotorni pogoni

Značaj elektromotornih pogona. Izbor električnog motora. Karakteristike pogona sa motorima jednosmerne struje. Matematički modeli, statičke karakteristike, ekvivalentna šema. Električno kočenje. Načini upravljanja. Kombinovano upravljanje: promena fluksa i napona napajanja. Primena pretvarači u jednosmernim pogonima. Pogoni sa asinhronim i sinhronim motorima. Osnovne jednačine. Uticaj promene napona, promene parametara, i frekvencije. Električno kočenje. Strujno napajanje. Statičke karakteristike. Primena pretvarača. Metode upravljanja.

Poslovne komunikacije

Osnovni elementi komunikacija. Struktura komunikativnog procesa. Vrste komunikacija. Komunikacioni aspekti poslovnih odnosa. Osnovna pravila i principi u poslovnim pregovorima. Tehnika vođenja poslovnih pregovora. Osnovna obeležja poslovnih komunikacija. Odnosi s javnošću. Konferencija za novinare. Liderstvo. Biografija. Poslovni bonton. Interent i elektronsko poslovanje. Forme elektronskog poslovanja. Rizici i bezbednosti elektronskog poslovanja. Uticaj interneta na oblikovanje i razvoj savremenog društva. Evropski pravni okvir za elektronske komunikacije. Pravni i etički problemi poslovanja na internetu. Zaštita privatnosti.

Inženjersko obrazovanje i održivi razvoj

Poreklo termina i istorijski razvoj ideje o obrazovanju. Obrazovanje za inženjere u Srbiji. Pojam savremenog društva. Tehnološke promene, znanje i pojava novih materijala. Inženjering, inženjerska etika i važnost etike u tehnici i društvu. Održivi razvoj. Filozofija, principi i praksa održivog razvoja. Vizije i pristupi održivom razvoju. Uloga međunarodne zajednice u formiranju „planetarne“ politike održivog razvoja. Svetski forumi i strateška dokumenta o utvrđivanju prioriteta, ciljeva i politika održivog razvoja na globalnom i lokalnom nivou. Održivi razvoj kao alternativa tradicionalnoj političkoj i ekonomskoj paradigmi. Uloga tehnologije u održivom razvoju. Održivi razvoj i promena tehnologije. Zavisnost od tehnološke promene, neuspeh tehnoloških poboljšanja  i neuspeh usvajanja alternativnih tehnologija. Preventivno inženjerstvo i održivi razvoj.  Instrumenti za vođenje ekološke politike. Evropski programi, fondovi i projekti. Ekološke posledice i naučne tehnološke revolucije.

Uvod u robotiku

Geometrija robota. Model kinematike robota. Diferencijalna kinematike. Pogonski sistemi robota. Električni, hidraulički i pneumatički pogon. Sistemi za prenos pogonskog momenta. Dinamika robota. Model dinamike robota. Analiza modeliranih i nemodeliranih efekata. Simulacija robota. Planiranje trajektorija. Sinteza trajektorija u unutrašnjim i spoljašnjim koordinatama. Senzori u robotici. Izvršni organi robota. Upravljanje u unutrašnjim koordinatama. Upravljanje u spoljašnjim koordinatama. Inverzno kinematičko i dinamičko upravljanje. Upravljanje po poziciji i sili. Inteligentno upravljanje. Planiranje dejstava. Funkcionalna arhitektura upravljačkog sistema. Primena robota. Uvodenje robota u proizvodnju. Uslužni roboti. Automatski vodena vozila. Roboti u servisnim, medicinskim i kosmičkim primenama.

SCADA sistemi

Uvod u SCADA sisteme. Definicija i elementi SCADA sistema. Istorija SCADA sistema. Sistemi za rad u realnom vremenu. Daljinsko upravljanje. Komunikacija sa SCADA sistemom. Načini povezivanja sa SCADA-om. Upravljanje SCADA-om. Senzori, aktuatori i povezivanje. SCADA sistemi u auto industriji. SCADA korisnički interfejs. Isplativost SCADA-e. Primena. Primeri.

Računarski merno-informacioni sistemi u industriji

Uvod u računarske merno-informacione sisteme. Osnovni blok dijagrami jednokanalnih i višekanalnih mernih sistema. Multipleksiranje mernih signala. Senzori i pretvarači u modernim industrijskim sistemima. Trendovi razvoja. Integrisani i pametni senzori. Inteligentni merni moduli. Prenos mernog signala i podataka. Povezivanje senzora, kola obrade signala. Dvožični transmiteri. Metode i sistemi za poboljšanje odnosa signal/šum. Standardni komunikacioni interfejsi. Merni uređaji za rad u eksplozivnoj sredini. Uzemljavanje i oklapanje u automobilskim mernim sistemima. Distribuirani merno-informacioni sistemi i Internet povezivanje. Primena telemetrijskih sistema u automobilima. Virtuelna instrumentacija i LabVIEW softver. Industrijski telemetrijski sistemi. Prikazivanje, snimanje i prezentacija mernih podataka.

Upravljački sistemi u auto-industriji

Upoznavanje sa upravljanjem vozilima i osnovama sistema upravljačkog inženjerstva. Primena dinamičkih upravljačkih sistema. Pomoćni sistemi u komercijalnim vozilima. Projektovanje upravljačkih sistema za automobilske primene. Servo uređaji (EPS, EHPS). Integrisano upravljanje vozilom. Kočioni sistemi. Upoznavanje sa sistemima proklizavanja i njihovim upravljanjem (ESP, ESC, DSC, ABS). Napredni upravljački algoritmi projektovani i primenjeni u automobilskim aplikacijama.

Mikroračunarski sistemi

Arhitekture mikroračunarskih sistema. Magistrale mikroračunarskih sistema. Arhitektura mikroprocesora. Programski modeli 16-bitnih i 32-bitnih mikroprocesora. RISC procesori. Načini organizacije ulaza/izlaza. Programirani ulaz/izlaz. Sistem prekida. Direktan pristup memoriji (DMA). Paralelni U/I. Serijski U/I. Standardni serijski interfejsi (RS 232c, RS 485). Mikroračunar na čipu. Mikrokontroleri. Embeded procesiranje, karakteristike embeded računara.

Uvod u informacione sisteme

Uvod: Kratak pregled primene informacionih sistema, Informatika, Informacione tehnologije, Računarstvo.

Osnovni koncepti informacionih sistema: Pojam informacije i podatka, Struktuiranje informacija, Obrada i prenos podataka i informacija, Komunikacija, Interakcija, Znanje, Model sistema, Poslovni, ekonomski, informacioni, i drugi sistemi. Informacione i komunikacione tehnologije: Računarski hardver (), Računarski softver (operativni sistemi, programski jezici, baze podataka), Računarske mreže (ISO/OSI model, tipovi računarskih mreža, hardver računarskih mreža, protokoli i servisi računarskih mreža), Internet i Intranet (aplikacije i protokoli). Organizacioni aspekti informacionih sistema: Organizacija poslovanja, Poslovna strategija, Kompetitivna prednost, Upravljanje inovacijama, Poslovna opravdanost i značaj informacionog sistema ...

Upravljanje projektima: Šta je to upravljanje projektima, Životni ciklus upravljanja projektom, Agilne metodologije za upravljanje projektima. Metodi analize i projektovanja informacionih sistema: Učesnici u sistemu, Poslovni motivi za savremene informacione sisteme, Tehnološki motivi za savremene informacione sisteme, Uprošćeni model razvoja sistema, Osnovni gradivni blokovi informacionih sistema. Tehnološke komponente informacionih sistema: Baze podataka, Magacini podataka, Višeslojne arhitekture sistema, Internet i Intranet sistemi, Komunikacione magistrale u sistemu, Struktuirani i polu-struktuirani izvori podataka. Analiza izvodljivosti i predlog sistemskog rešenja: Analiza izvodljivosti, Testiranje izvodljivosti, Analiza odnosa cena-dobitak, Analiza izvodljivosti kandidat rešenja, Predlog sistemskog rešenja.

Merenja u ekologiji

Sistem kvaliteta radne i životne sredine. Ekološki sistemi. Izvori štetnosti u životnoj, radnoj i industrijskoj okolini. Merenje fizičkih i hemijskih parametara vode, vazduha i tla. Savremeni merni pretvarači i senzori. Analiza sastava gasova i materije. Merenje zračenja i elektromagnetskih zagađenja. Buke i vibracije. Merenje mikroklimatskih parametara. Merenje meteoroloških parametara. Meteorološki merno-informacioni sistemi. Merni sistemi za ekološki monitoring i prikupljanje podataka.

Elektronska merna instrumentacija

Osnovne karakteristike otvorenih i zatvorenih mernih sistema. Analogno i digitalno procesiranje mernih signala, merna kola i sistemi. Izvori mernih signala, generatori talasnih oblika i etalonskih signala. Analogni i digitalni osciloskopi. Analogni i digitalni instrumenti za merenje napona, struje i otpornosti. Instrumentacija za merenje frekvencije, faze i vremenskog intervala. Instrumentacija za merenje parametara elektronskih kola i karakteristika signala i sistema. Instrumentacija u procesnoj industriji. Virtuelna instrumentacija i vizuelizacija mernih procesa. Merno-informacioni sistemi.

Merenje kvaliteta električne energije

Definicija pojma kvaliteta električne energije. Osnovni merni parametri i poremećaji kvaliteta električne energije. Standardi za merenje kvaliteta električne energije. Merni uređaji i oprema za merenje kvaliteta električne energije. Metode i tehnike merenja parametara kvaliteta električne energije. Metode i oprema za testiranje uređaja za merenje kvaliteta električne energije. Rešenje akvizicionog sistema za testiranje uređaja za merenje kvaliteta električne energije na bazi primene virtuelne instrumentacije i LabVIEW softvera.

Diskretna matematika

Matematička logika. Iskazni račun. Iskazne formule. Koegzistencija i logičke posledice. Minimizacija zagrada i logičkih veznika. Normalne forme. Skupovi. Predstavljanje. Operacije sa skupovima. Princip sume. Princip uključenja-isključenja. partitivni skup. Razbijanje skupa. Dekartov proizvod. Princip proizvoda. Relacije. Matrično predstavljanje. Zatvaranje relacija. relacija poretka i ekvivalencije. Leksikografsko uređenje. Funkcije. Principi injekcije, sirjekcije, bijekcije, komplementa. Dirihleov princip. Nizovi. Funkcije generatrise. Rekurentni nizovi. Rešavanje linearnih rekurentnih relacija. Fibonačijevi, Katalanovi i Stirlingovi brojevi. Konačne razlike i sume. Permanent. Izračunavanje i osobine. Permanent matrica u specijalnom obliku. Sistemi različitih predstavnika. Celi brojevi. Deljivost. NZS i NZD. Euklidov algoritam. Diofantove jednačine. Modularne jednačine. Kineska teorema o ostacima. Ojlerova funkcija. Mala Fermaova teorema. Verižni razlomci. Modularna aritmetika.

Termovizija

Uvod u termoviziju. Teorija infracrvenog zračenja. Detekcija infracrvenog zračenja i merenje temperature. Uređaji za merenje temperature. Princip rada i vrste termovizijskih kamera. Praktični aspekti primene termovizijskih kamera. Primena termovizije za preventivno održavanje i ispitivanje u različitim oblastima. Obrada i analiza termovizijskih slika.

Sistemi za akviziciju podataka

Definicija i osnovne strukture sistema za akviziciju podataka.Opšti principi merenja, domeni podataka. Tipovi sistema za akviziciju. Osnovni gradivni blokovi sistema. Senzori i pretvarači. Tehnike kalibracije i linearizacije. Analogni multiplekseri, Kondicioniranje signala, AD i DA konvertori i interfijsi. Korisnički interfejsi – tastature i displeji. Mikrokontroleri u sistemima za akviziciju podataka. Telemetrija.  Primeri DAS sistema. DAS sistemi na bazi PC računara. Labview i virtuelna instrumentacija u akviziciji podataka.

Modulacione tehnike

Uvod. Digitalne modulacije (FSK, PSK, MSK, ASK, QAM). Višenivoske modulacije. Modulacije sa pseudoslučajnim nosiocem. Pseudoslučajne sekvence i njihove osobine. Modulacija sa direktnom sekvencom (DS) i frekvencijskim skakanjem (FH). Principi sinhronizacije. Osnovni principi  OFDM tehnike. Sinhronizacija i procena kanala kod  OFDM sistema.

Bežični komunikacioni sistemi

Tipovi bežičnih komunikacionih sistema. Frekvencijski plan. Zračenje EM talasa. Antene. Parametri antena. Prostiranje elektromagnetnih talasa kroz atmosferu. Frisova transmisiona jednačina. Troposferska refrakcija. Refleksija od tla. Efekat difrakcije i Frenelova zona. Apsorbcija i rasejavanje u atmosferi. Feding – tipovi, uzroci nastanka, mere za ublažavanje ove pojave na linku. Termički šum, ekvivalentna temperatura šuma, faktor šuma. Mikrotalasni fiksni linkovi. Budžet mikrotalasnog linka. Prostiranje po višestrukom putu. Tipični primeri bežičnih komunikacionih sistema.

Inženjerska etika

Inženjering, inženjerska etika i važnost etike u tehnici i društvu. Etičko obrazovanje inženjera. Pretpostavke inženjerske etike. Društvene norme, moral i pravo. Etički aspekt timskog rada. Etički kodeks i inženjerska moralna praksa. Izgrađivanje etike inženjera i moralne odgovornosti. Teslina inženjerska etika. Etički kodeks članova IEEE.