Zagadnienia do egzaminu kwalifikacyjnego z dyscypliny Automatyka, elektronika i elektrotechnika

AUTOMATYKA I ROBOTYKA

Metodologia projektowania sprzętowo-programowych systemów wizyjnych czasu rzeczywistego, omówienie i porównanie współczesnych platform obliczeniowych: CPU, GPU, embedded GPU, FPGA, ASIC, rozwiązania heterogeniczne, klasyczne" algorytmy uczenia maszynowego: regresja, SVM, drzewa decyzyjne, k-NN, k-średnich, modele GMM, PCA, naiwny klasyfikator Bayesa, wybrane algorytm wizyjny i ich implementacje sprzętowe: segmentacja obiektów pierwszoplanowych, przepływ optyczny, stereowizja, detekcja punktów charakterystycznych, śledzenie, metody oceny jakości algorytmów percepcji w systemach wizyjnych, radarowych i lidarowych, koncepcja, metody i zastosowania wielodomenowej fuzji danych sensorycznych, tzn. fuzji danych pochodzących z różnych źródeł. Uczenie głębokie: budowa sieci ("klasycznych" i konwolucyjnych), uczenie (algorytm i metodologia), przykładowe aplikacje, koncepcja uczenia ze wzmocnieniem (ang. reinforcement learning) w zagadnieniach planowania dla systemów robotycznych o wysokim stopniu automatyzacji. Wykorzystanie głębokich sieci neuronowych w wizji komputerowej oraz w detekcji anomalii w systemach diagnostycznych. Parametry opisujące statyczne i dynamiczne aspekty dużych zbiorów danych wykorzystywanych w procesie uczenia maszynowego do percepcji otoczenia w pojazdach autonomicznych. Zagadnienie optymalizacji struktur sieci neuronowych w kontekście ich efektywnej implementacji w systemach czasu rzeczywistego. Koncepcja wyjaśnialnej sztucznej inteligencji (ang. explainable artificial intelligence) oraz interpretowalnego uczenia maszynowego w kontekście projektowania systemów autonomicznych krytycznych ze względu na bezpieczeństwo. Pojazdy autonomiczne: klasyfikacja SAE, wykorzystywane czujniki, niezbędne funkcjonalności, Systemy wspomagania kierowców - omówienie wybranych funkcjonalności i przykładowych rozwiązań algorytmicznych. Zadanie planowania ruchu i idea jego rozwiązania dla pojazdu poruszającego się w trybie autonomicznym z zadanym punktem początkowym i końcowym. Sterowanie i robotyzacja: system dynamiczny, stabilność, metody stabilizacji, własności statyczne i dynamiczne otwartych i zamkniętych układów regulacji, optymalizacja parametryczna regulatorów, kinematyka i dynamika robotów przemysłowych, planowanie trajektorii robotów autonomicznych. Sterowanie w czasie rzeczywistym, projektowanie cyfrowego układu regulacji, realizacja układu automatycznej regulacji w sterownikach przemysłowych i w programowalnych układach cyfrowych.

ELEKTRONIKA

Podstawowe przyrządy półprzewodnikowe – diody i ich szczególne rodzaje, tranzystory bipolarne i unipolarne, tyrystor, IGBT - zasada działania, modele, charakterystyki. Układy analogowe: wzmacniacze jedno- i dwutranzystorowe, Filtry, Źródła prądowe i napięciowe zbudowane w oparciu o tranzystory. Wzmacniacze z aktywnym obciążeniem. Układy Darlingtona i kaskady. Wzmacniacz różnicowy. Końcówki mocy. Budowa wewnętrzna wzmacniaczy operacyjnych. Odpowiedź częstotliwościowa wzmacniaczy. Teoria sprzężenia zwrotnego. Generatory, PLL, Kryteria stabilności. Szumy. Układy RF. Układy cyfrowe: Przełączanie tranzystorów. Inwerter, Budowa bramek statycznych i dynamicznych. Układy FPGA. Multipleksery. Układy logiki sekwencyjnej. Rejestry. Liczniki. Pamięci półprzewodnikowe. Układy arytmetyczne. Elementy pasożytnicze w układach cyfrowych. Synchronizacja. Budowa wewnętrzna mikroprocesora. Modelowanie układu: modele behawioralne, modele syntezowalne. Języki opisu sprzętu. Symulacja i projektowanie układów VLSI: Środowisko i symulacja układów elektronicznych, typy analiz, metody projektowania. Technologia CMOS, skalowanie. Reguły rysowania planu masek układu scalonego. Weryfikacja planu masek układu scalonego, symulacje z uwzględnieniem elementów pasożytniczych. Symulacje z uwzględnieniem rozrzutów technologicznych. Projektowanie bloków cyfrowych. Testowanie układów Przetwarzanie analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe: architektury przetworników i ich parametry. Komparatory napięcia. Systemy kontrolno-pomiarowe. Metody projektowania systemów kontrolno-pomiarowych. Karty pomiarowe i ich parametry. Analiza danych pomiarowych. Technika sensorowa. Typy czujników, ich parametry i zastosowania. Technologia MEMS. Teoria sygnałów. Szeregi Fouriera. Transfomata Fouriera. Przekształcenie Laplace’a. Modulacja. Próbkowanie. Dyskretna transformata Fouriera. Transformata z. Filtracja. Narzędzia CAD w projektowaniu układów elektronicznych. Komunikacja radiowa. Techniki i systemy bezprzewodowe. Technika mikrofal. Komunikacja optyczna i sieci światłowodowe. Architektury systemów komputerowych. Systemy operacyjne – zagadnienia podstawowe. Sieci komputerowe

ELEKTROTECHNIKA

Podstawowe prawa i metody teorii obwodów. Układy liniowe i nieliniowe. Układy o stałych skupionych i rozłożonych. Układy stacjonarne i niestacjonarne. Komutacja. Obwody prądu stałego i przemiennego – obliczenia i pomiary, Stany przejściowe w obwodach elektrycznych, Teorie mocy w obwodach elektrycznych. Pomiary mocy i energii, impedancji, napięcia, prądu. Równania Maxwella, elementy teorii pola, Materiały stosowane w elektrotechnice; właściwości materiałów przewodzących, dielektryków, materiałów magnetycznych, półprzewodników i nadprzewodników, Układy izolacyjne urządzeń elektrycznych – materiały, konstrukcje, metody diagnostyczne, Wytwarzanie energii elektrycznej – konwencjonalne i niekonwencjonalne źródła energii, generacja rozproszona, Przesył, dystrybucja i użytkowanie energii elektrycznej, ograniczanie strat energii w sieciach elektrycznych. Sieci inteligentne – koncepcja, metody, wyzwania, Jakość i niezawodność dostaw energii elektrycznej, Kierunki i problemy rozwoju systemów elektroenergetycznych, E-mobilność – problemy i wyzwania. Podstawowe przyrządy półprzewodnikowe: dioda, tranzystor bipolarny, tyrystor, IGBT. Układy energoelektroniczne: AC/DC, DC/DC, AC/AC. Interfejscy energoelektroniczne w odnawialnych źródłach energii. maszyny i napędy elektryczne: DC, AC. Automatyka budynkowa.