Kurzusok

Beágyazott rendszerek szoftverfejlesztésének alapjai Arduino platformon

Beágyazott szoftver az alapoktól, kézzel fogható hardveren — szenzorok olvasása, szervók és motorok meghajtása, időzítők, megszakítások és soros kommunikáció, úgy megírva, hogy a kód a projekt növekedésével is olvasható maradjon.

• Az IDE telepítése, és az első program feltöltése a panelre
• Digitális és analóg I/O, és hogy valójában mit csinál a mikrovezérlő
• Időzítők, megszakítások és nem blokkoló kód a delay() helyett
• Soros kommunikáció: UART, I²C és SPI
• Adatlap olvasása és szenzor meghajtása belőle
• PWM: kitöltési tényező, frekvencia, és hogyan lesz a digitális lábból változtatható kimenet
• Beavatkozók meghajtása: hobbiszervók, DC-motorok, relék, és a hozzájuk tartozó meghajtók
• Objektumorientált alapok: osztályok, objektumok, és egy szenzor vagy motor újrahasznosítható osztállyá alakítása
• Állapotgépek és a kód modulokra bontása

Hardvertervezés alapjai

Az ötlettől a ténylegesen megrendelhető panelig. Minden téma az elmélettel kezdődik, majd megépítjük KiCadben — így áll össze egy teljes fejlesztőpanel a mikrovezérlőjével, szenzoraival, beavatkozóival, valamint analóg és digitális I/O-jával. Ugyanaz a panel, amelyen a beágyazott szoftverfejlesztési kurzus fut.

• A KiCad telepítése és az eszközök megismerése
• Kapcsolási rajz készítése, és hogy mit tesz nyilvánvalóvá egy jó rajz
• Alkatrészválasztás: adatlapok, lábnyomok és beszerezhetőség
• Tápellátás: stabilizátor kiválasztása, hidegítés, és tiszta tápfeszültség a mikrovezérlőnek
• Csatlakozók és tüskesorok: szenzorok, beavatkozók és analóg/digitális I/O kivezetése a panelről
• NYÁK-tervezés alapjai — rétegfelépítés, huzalozás és földelés
• Tervezési szabályok, amelyek illeszkednek a gyártó tényleges képességeihez
• Gyártási fájlok: Gerber, fúrásfájlok, anyagjegyzék és beültetési pozíciók
• A projekt: egy teljes fejlesztőpanel, az üres laptól a megrendelésig

Irányítástechnika és szimuláció alapjai Pythonban

Modellezz egy valódi rendszert, majd szabályozd — teljesen Pythonban. Felépítjük a szakaszt, bezárjuk a hurkot, megírjuk a PID-et a nulláról, és közben megtanuljuk azt az elméletet — stabilitás, frekvenciamenet, szűrés —, amely megmagyarázza, miért viselkedik úgy, ahogy.

Alapszintű algebra és analízis, differenciálegyenletek, valamint alapvető jelek és rendszerek ismerete szükséges.

• A Python és a tudományos csomagok telepítése, és az első szimuláció futtatása
• Mi az a dinamikus rendszer, és hogyan írjuk fel egyenletekkel
• Átviteli függvények és blokkvázlatok: a differenciálegyenlettől a G(s)-ig, és a blokkok hurokká fűzése
• Szakasz szimulálása: időlépések, integrálás, és miért számít a lépésköz
• Nyílt és zárt hurok, és hogy valójában mit ad a visszacsatolás
• Pólusok, csillapítás és stabilitás — miért leng be egy rendszer, és mit változtat valójában a hangolás
• A frekvenciatartomány: Bode-diagramok, erősítési és fázistartalék, és mit jósolnak meg
• Rendszeridentifikáció: modell illesztése mért ugrásválaszra
• PID a nulláról: arányos, integráló és differenciáló tag — és az anti-windup
• Maradó hiba és rendszertípus: miért marad eltérés csak P-vel, és miért szünteti meg az I
• Hangolás és az ugrásválasz olvasása: felfutási idő, túllövés és beállási idő
• Előrecsatolás: a zavarás korrigálása még mielőtt hiba keletkezne
• A szimuláció őszintévé tétele: szenzorzaj, kvantálás és beavatkozói korlátok
• Szűrők: aluláteresztő, felüláteresztő, és a zajos mérés megszelídítése
• Diszkrét idő: mintavételi frekvencia, a PID differenciaegyenletként, és mi változik valódi hardveren
• P, PI és PID összehasonlítása ugyanazon a szakaszon, és értelmes ábrák készítése

ROS 2 és Gazebo alapjai

Építs mobilrobotot, amely magától tájékozódik, teljesen szimulációban — node-ok és topicok, egy robot, amelyet te írsz le, szimulált szenzorok, menet közben épülő térkép, és egy útvonaltervező, amelynek végignézheted a gondolkodását.

• A ROS 2 és a Gazebo telepítése, és az első node futtatása
• Node-ok, topicok és üzenetek — hogyan beszélnek egymással egy ROS-rendszer részei
• Munkaterületek és csomagok: a colcon, és hogy valójában hol lakik a kódod
• Node-ok írása Pythonban: publisher, subscriber és időzítő
• Service-ek, action-ök és paraméterek, és hogy mikor melyikhez nyúljunk
• Launch fájlok: egy teljes rendszer indítása hat terminál helyett
• A robot leírása: URDF, linkek, csuklók és a TF-fa
• Gazebo: világok, a robot betöltése, és a szenzorai szimulálása
• A robot mozgatása: /cmd_vel, odometria, és a hurok bezárása
• LiDAR és a foglaltsági rács: mit tud valójában a robot a világról
• SLAM: térkép építése menet közben
• Útvonaltervezés: A*, Dijkstra, BFS és DFS, és mennyibe kerül mindegyiknek ugyanaz az út
• RViz és hibakeresés: láthatóvá tenni egy egyébként láthatatlan rendszert

Ipari robotika alapjai FANUC RoboGuide-ban

Hattengelyes ipari robotok programozása teljesen szimulációban — a teach pendant és a TP-programok, mozgás és koordinátarendszerek, programlogika, gépkiszolgálás és I/O-kézfogások, gépi látás és biztonsági zónák, egy teljes gyártócellában, amelyet magad építesz fel.

• A RoboGuide telepítése és az első cella létrehozása
• Gyártócella felépítése: robot, szerszámozás, készülékek és anyagáramlás
• A teach pendant: kézi mozgatás, TP-program létrehozása és pozíciók betanítása
• Csuklós, lineáris és köríves mozgás — és hogy mikor melyik a helyes
• Sebesség és pozicionálási mód: FINE, CNT, és hogyan alakítja az átmenet a pályát és a ciklusidőt
• Szerszám- és felhasználói koordinátarendszerek: TCP beállítása hatpontos módszerrel, és miért borul fel egy rossz frame-től minden
• Regiszterek, pozícióregiszterek és programvezérlés: IF, JMP/LBL, CALL és WAIT
• Digitális I/O és kézfogás a robot és a gép között
• Gépkiszolgálás: CNC vezérlése — ajtó, befogó, ciklusindítás — és az állapotának visszaolvasása
• Felvétel-lerakás és palettázás pozícióregiszterekkel
• Két robot összehangolása egy cellában: megegyezni, ki mozog, és kitérni egymás elől
• Kameraalapok: hogyan működik a gépi látás, és szimulált kamera beállítása RoboGuide-ban
• A látás gyakorlatban: akadályérzékelés és a kamera által észlelt akadályok számlálása
• Biztonság: ütközési zónák, DCS, kerítések és vészleállítás — előbb szimulációban beállítva
• Ütközésmentes pályák és a ténylegesen elért ciklusidő ellenőrzése

PLC-programozás alapjai TIA Portallal és Factory I/O-val

Létradiagram Siemens S7-1500-on, 3D-s üzemmodellel hajtva a Factory I/O-ban. A szimulátorban kezdünk, összekötjük a kettőt, majd a kurzus nagyobb részében valódi folyamatokat építünk és keresünk bennük hibát — hardver nélkül.

• A TIA Portal és a Factory I/O telepítése, és mindkettő beüzemelése
• Factory I/O alapok: jelenet felépítése, annak érzékelői, beavatkozói és jelei
• TIA Portal alapok: projekt létrehozása, S7-1500-as CPU és a PLCSIM
• A ciklusidő, és hogyan alakítja a logikaírás módját
• A TIA Portal és a Factory I/O összekötése, és a helyes I/O-hozzárendelés
• Létradiagram: érintkezők, tekercsek, időzítők és számlálók
• Funkcióblokkok és újrafelhasználható kód: FB, FC és adatblokkok a rungok másolgatása helyett
• Analóg I/O: tartályszintek olvasása, és a nyers értékek átskálázása mértékegységre
• Folyamat felépítése állapotgépként — indítás, leállítás, alaphelyzet és vészleállítás
• Alapvető folyamatirányítás: szelepek és szivattyúk vezérlése, kétállású szabályozás hiszterézissel, és szakaszos folyamat vezérlése
• Rengeteg gyakorlás: teljes folyamatok felépítése és hibakeresése végig szimulációban

Haladó beágyazott szoftverfejlesztés ESP-IDF-fel és FreeRTOS-szal

Túl az Arduinón, valódi eszközláncon — modern C++ ESP-IDF-en, komponensekre bontott projekt, FreeRTOS és a vele járó konkurenciahibák, vezetékes és vezeték nélküli kommunikáció, valamint az a verziókövetés és tesztelés, ami kordában tartja a növekvő kódbázist.

• Az ESP-IDF beállítása, és hogy mit ad egy valódi eszközlánc az Arduino IDE-hez képest
• Komponensek és CMake: egynél több fájlból álló projekt felépítése
• Modern C++ mikrovezérlőn: osztályok, RAII, és amit kerülni érdemes
• Architektúra: interfészek, függőséginjektálás, és valóban tesztelhető kód
• Firmware egységtesztelése, gazdagépen és célhardveren
• FreeRTOS: taszkok, prioritások, és hogyan dönt az ütemező
• Üzenetsorok, szemaforok és mutexek: adatmozgatás taszkok között
• Versenyhelyzetek és prioritásinverzió — a hibák, amelyeket a konkurencia hoz magával
• Vezetékes protokollok: UART, I²C, SPI és RS485
• WiFi: csatlakozás, üzembe helyezés, és fennmaradás akkor is, ha a hálózat nem az
• Ethernet és TCP/IP: socketek, és kommunikáció a panelen kívülre
• Tárolás és OTA: NVS, flash, és firmware-frissítés a kiszállítás után
• Hibakeresés JTAG-gel, és a crash dump olvasása
• Git a gyakorlatban: branchek, előzmények, és közös munka másokkal

Haladó hardvertervezés: vegyes jelű panelek

Olyan panel, ahol az analóg és a digitális ugyanazon a rézen osztozik — elrendezéstervezés, tápintegritás, földelés, analóg bemeneti fokozatok, EMC és hőkezelés, valamint azok a huzalozási döntések, amelyeken múlik, hogy a halk jelek halkak maradnak-e.

• Többrétegű rétegfelépítések, és a megfelelő kiválasztása vegyes jelű panelhez
• Elrendezéstervezés: az analóg és a digitális rész szétválasztása, mielőtt bármit huzaloznál
• Tápellátás: lineáris vagy kapcsolóüzemű stabilizátor, és melyik hová való
• Hidegítés és a tápelosztó hálózat: merre folyik a visszatérő áram
• Földelés: síkok, felosztások, és a tévhitek, amelyeket el kell felejteni
• Műveleti erősítők és analóg bemeneti fokozatok: erősítés, ofszet és szűrés
• Az ADC helyes meghajtása: mintavételezés, alias-hatás és a referencia
• Zaj és áthallás: honnan erednek, és hogyan lehet megtalálni őket
• EMC: kibocsátás, zavartűrés, és tervezés úgy, hogy elsőre átmenjen
• Nagy sebességű huzalozás: impedancia, hosszillesztés és differenciális párok
• Termikus tervezés: disszipáció, a réz mint hűtőfelület, és hőmérséklet-mérés
• Gyárthatóságra és tesztelhetőségre tervezés: finom raszter, tűrések, mérőpontok, és amiért a gyártó felárat kér
• Beüzemelés: olyan panel tesztelése, amelyet még sosem kapcsoltál be

Haladó irányítástechnika Pythonban: klasszikus, állapottér és fuzzy

Túl az egyetlen PID-hurkon — előbb az a klasszikus analízis, amelyet az alapkurzus szándékosan kihagyott, majd állapottér megfigyelőkkel és optimális szabályozással, végül fuzzy szabályozók azokra az esetekre, ahol a szabályokat könnyebb leírni, mint a matematikát.

• A Laplace-transzformáció kézzel: honnan származnak valójában az átviteli függvények
• Gyökhelygörbe: hogyan mozognak a zárt hurkú pólusok a körerősítés növelésével
• Nyquist: stabilitás és tartalékok a felnyitott hurok frekvenciamenetéből
• Állapottér: rendszer leírása mátrixokkal egyetlen átviteli függvény helyett
• Irányíthatóság és megfigyelhetőség — mit árul el az állapottér-modell a tervezés előtt
• Állapot-visszacsatolás és pólusáthelyezés
• Megfigyelők: a nem mérhető állapotok becslése
• LQR: bízzuk a hangolást egy költségfüggvényre
• Fuzzy szabályozás: tagsági függvények, szabálybázis és defuzzifikáció
• Mamdani-szabályozó építése, és hangolása a szabályok átírásával
• PID, állapot-visszacsatolás és fuzzy őszinte összehasonlítása ugyanazon a szakaszon