Grundlagen Cyber-Physischer Systeme: Modellierung und Simulation

In einer Zeit, in der Software alles von medizinischen Geräten bis hin zu intelligenten Stromnetzen regelt, ist das Verständnis der Schnittstelle zwischen digitalem Code und der physischen Welt von entscheidender Bedeutung.Dieser Kurs führt Sie in die Disziplin der Cyber-Physical Systems (CPS) ein, in denen Berechnungsalgorithmen und physische Komponenten tief miteinander verflochten sind. Sie lernen, wie Sie die Lücke zwischen diskreter Logik und kontinuierlicher physikalischer Dynamik schließen, um effiziente, vorhersagbare Systeme zu erstellen. Am Ende dieses Kurses werden Sie in der Lage sein, komplexe Interaktionen zwischen Hardware und Software mit Hilfe von rigorosen Modellierungstechniken darzustellen und ein klares Verständnis dafür erlangen, wie Sie das Systemverhalten durch Simulation vor der Bereitstellung vorhersagen können. Was Sie lernen werden: - Verstehen Sie die Kernterminologie von CPS, einschließlich Sensoren, Aktoren und eingebetteten Controllern - Modellieren von kontinuierlichen physikalischen Prozessen mit Differentialgleichungen und diskreter Zeitlogik - Anwenden von Finite-State-Maschinen und Hybridautomaten zur Beschreibung komplexer Systemübergänge - Üben Sie Simulationstechniken, um zu bewerten, wie digitale Algorithmen physikalische Ergebnisse beeinflussen - Erkunden Sie moderne Konzepte wie Digital Twins und ihre Rolle bei der Echtzeit-Systemüberwachung - Verstehen Sie sicherheitskritische Designprinzipien, um die Zuverlässigkeit in vernetzten Umgebungen zu gewährleisten Der Kurs beginnt mit grundlegenden Definitionen und der Geschichte der Systemintegration und bewegt sich allmählich in die mathematischen und logischen Rahmenbedingungen, die zur Beschreibung von hybriden Systemen verwendet werden.Sie werden von einfachen physikalischen Modellen zu anspruchsvollen Architekturen übergehen, die die moderne Automatisierung und Robotik definieren. Dieser Kurs richtet sich an Einsteiger, die sich für Ingenieurwissenschaften, Informatik oder industrielle Automatisierung interessieren, ohne dass Vorkenntnisse mit cyber-physischen Systemen erforderlich sind. Bauen Sie die Fähigkeiten auf, die Sie benötigen, um die vernetzte Welt von morgen zu gestalten.