Über das Modul “Cyber-Physische Systeme”
Inhaltsverzeichnis
Modulübersicht
Das Modul Cyber-Physische Systeme ist ein Wahlpflichtfach an der Technischen Hochschule Köln am Campus Gummersbach. Ziel des Moduls ist es, Studierenden fundierte Kenntnisse zur Modellierung, Steuerung und Vernetzung cyber-physischer Systeme (CPS) – wie beispielsweise Roboterarmen und autonom fahrenden Plattformen – zu vermitteln.
Vorlesungen
Die Vorlesungen finden wöchentlich mittwochs statt (9:30–11:00 Uhr, Raum 3.113 bzw. Raum 1.242 am Campus Gummersbach). In den Vorlesungen werden die theoretischen Grundlagen cyber-physischer Systeme vermittelt und durch praxisnahe Beispiele veranschaulicht.
Jede Vorlesungseinheit behandelt ein spezifisches Thema aus dem Bereich der cyber-physischen Systeme. Die Vorlesungen sind so gestaltet, dass sie aufeinander aufbauen und ein umfassendes Verständnis der Materie ermöglichen.
Übungen
Direkt im Anschluss an die Vorlesungen finden mittwochs die praktischen Übungen statt (11:00–12:00 Uhr). In den Übungen haben die Studierenden die Möglichkeit, das in der Vorlesung Gelernte direkt anzuwenden, auf Hardware oder in Simulationen zu erproben und zu vertiefen.
Kursinhalt & Wochenübersicht
Der Kurs erstreckt sich über 14 Wochen mit jeweils einem Vorlesungs- und Übungstermin pro Woche (Mittwoch):
| Woche | Datum | Thema | Beschreibung & Schwerpunkte |
|---|---|---|---|
| Woche 1 | 30.09. | Organisation & Einführung in CPS | Einführung in das Modul sowie in grundlegende Konzepte cyber-physischer Systeme. |
| Woche 2 | 07.10. | Sensoren und Aktoren | Überblick über Sensorik und Aktorik in CPS inkl. Laborführung in Raum 1.242. |
| Woche 3 | 14.10. | Modellierung der Umgebung, Teil 1 | Einführung in Umgebungsmodelle und Deep Learning Verfahren für CPS. |
| Woche 4 | 21.10. | Modellierung der Umgebung, Teil 2 | Fortgeschrittene Umgebungsmodellierung und Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). |
| Woche 5 | 28.10. | Robot Operating System | Konzepte, Knoten, Themen und praktische Anwendung von ROS als Betriebssystem für CPS. |
| Woche 6 | 04.11. | Modellierung von CPS | Formale Modellierungsmethoden und Systemarchitekturen cyber-physischer Systeme. |
| Woche 7 | 11.11. | Zustandsschätzung: Kalman-Filter | Grundlagen der Zustandsschätzung, stochastische Prozesse und lineares Kalman-Filter. |
| Woche 8 | 25.11. | Prognose und Planung | Trajektorienplanung, Bewegungssteuerung und Prädiktion im Raum. |
| Woche 9 | 02.12. | Kommunikation & Embedded Machine Learning | Vernetzung und Verhandlung in CPS sowie Einsatz von Machine Learning auf eingebetteter Hardware. |
| Woche 10 | 09.12. | Sensorfusion | Kombination verschiedener Sensordaten zur präzisen Orientierungs- und Positionsschätzung. |
| Woche 11 | 16.12. | Projekte | Individuelle Arbeit an praktischen Projekten als Gruppe |
| Woche 12 | 13.01. | Projekte | Individuelle Arbeit an praktischen Projekten als Gruppe |
| Woche 13 | 20.01. | Projekte | Individuelle Arbeit an praktischen Projekten als Gruppe |
| Woche 14 | 27.01. | Vorstellung Ihrer Projekte | Präsentation und Demonstration der entwickelten CPS-Projekte im Labor (Raum 1.242). |
Ressourcen
Alle Kursmaterialien, einschließlich Folien und Übungsblätter, werden über diese Website bereitgestellt. Zusätzlich werden in der Sektion Materialien weitere Ressourcen wie weiterführende Literatur, Online-Kurse, Tutorials und Tools aufgelistet.
Prüfungsleistung
Informationen zur Prüfungsleistung finden Sie auf der Seite Prüfungsleistung.