25846: سامانه‌های فیزیکی سایبری
نام درس: سامانه‌های فیزیکی سایبری (Cyber-Physical Systems)
شماره درس: 25846
پیش‌نیاز(ها): -
هم‌نیاز(ها): -
تعداد واحد: 3
مقطع: کارشناسی ارشد
آخرین ویرایش: بهار 1399

توضیحات:
سیستم‌های فیزیکی-سایبری سیستم‌های اینترنت اشیاء صنعتی ابعاد وسیع می‌باشند که از تلفیق لایه محاسباتی سیستم‌های اینترنت اشیاء صنعتی با لایه میدان این سیستم‌ها حاصل می‌گردند. هدف از ارائه این درس آشنایی دانشجویان با سیستم‌های فیزیکی-سایبری، لزوم ارتقای سیستم‌های اینترنت اشیاء ابعاد وسیع به سیستم‌های سایبری-فیزیکی، چالش‌های اصلی در توسعه این سیستم‌ها، اصول طراحی سیستم‌های فیزیکی-سایبری و نکات عملی در پیاده‌سازی این سیستم‌ها است که موضوع آخر با تمرکز بر روی چندین سیستم فیزیکی-سایبری موجود تحقق می‌یابد.
 
سرفصل‌ها:
  • تشریح سیستم‌های فیزیکی-سایبری
    • تشریح ساختار سیستم‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء صنعتی
    • لزوم ارتقای سیستم‌های اینترنت اشیاء صنعتی ابعاد وسیع به سیستم‌های فیزیکی-سایبری
    • مزایای سیستم‌های فیزیکی-سایبری نسبت به سیستم‌های اینترنت اشیاء صنعتی
  • چالش‌های اساسی در توسعه سیستم‌های فیزیکی-سایبری
    • عدم قطعیت در نقل و انتقال داده‌های ردوبدل‌شده بین واحدهای پردازنده لایه میدان
    • محدودیت ظرفیت حافظه و قدرت محاسباتی پردازنده‌های لایه میدان
    • عدم ضمانت انجام محاسبات توسط پردازنده‌های لایه میدان در زمان مقرر
    • بار محاسباتی بسیار بالای الگوریتم‌های متداول تخمین، بهینه‌سازی، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای سیستم‌های ابعاد وسیع مبتنی بر اینترنت اشیاء صنعتی
  • اصول طراحی سیستم‌های فیزیکی-سایبری
    • تشریح الگوریتم‌های موجود جهت توزیع بار محاسباتی مسائل بهینه‌سازی محدب مقید به پردازنده‌های لایه میدان با درنظرگرفتن محدودیت‌های حافظه و قدرت محاسباتی پردازنده‌ها
    • تشریح الگوریتم‌های موجود جهت توزیع بار محاسباتی مسائل بهینه‌سازی غیر محدب مقید به پردازنده‌های لایه میدان
    • تشریح الگوریتم‌های موجود جهت توزیع بار محاسباتی مسائل تخمین خطی/غیر خطی به پردازنده‌های لایه میدان
    • تشریح روش‌های موجود جهت مقاوم‌سازی سیستم‌های فیزیکی-سایبری در مقابل عدم قطعیت‌های مخابراتی و محاسباتی
  • کاربرد الگوریتم‌های موجود طراحی در پیاده‌سازی سیستم‌های فیزیکی-سایبری موجود
    • شبکه آبیاری خودکار استرالیا
    • دستگاه عیب‌یاب و شبیه‌ساز خودکار ایران‌خودرو
    • میدان نفتی هوشمند
    • شبکه قدرت هوشمند

مراجع:
  • H. Song, D. B. Rawat, S. Jeschke and C. Brecher, Cyber Physical Systems: Foundations, Principles and Applications, Elsevier, 2016
  • D. P. Bersekas and John Tsitsiklis, Parallel and Distributed Computation: Numerical Methods, Athena Scientific, Belmont, Massachusetts, 1997
  • A. Farhadi and A. Khodabandehlou, Distributed Model Predictive Control with Hierarchical Architecture for Communication: Application in Automated Irrigation Channels, International Journal of Control, 89(8), pp. 1725-1741, August 2016
  • S. Bolognani and S. Zampieri, A Distributed Control Strategy for Reactive Power Compensation in Smart Microgrids, IEEE Transactions on Automatic Control, 2013


 
آخرین به‌روزرسانی: 5 / 3 / 1403