Cyber Physical System Lab
Dotazioni
Short summary
- A number of ready-to-use cyber-physical systems are available for practice and tests
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New cyber-physical systems can be developed by adding digital control devices to
- existing electro-mechanical models
- numerical simulators
- Electronic control boards, micro-controllers, and PLCs are available for any project
- CPS Lab has all the resources to implement small scale processes as real prototypes, and large scale processes as hardware-in-the-loop systems
Finalità delle dotazioni
Il CPS Lab è fornito di numerosi materiali e strumenti con cui si possono realizzare sistemi cyber-fisici, ovvero processi fisici che siano gestiti, controllati o supervisionati usando dispositivi digitali. Gli studenti possono lavorare sui sistemi già esistenti, per migliorarne il comportamento o estenderne le capacità, oppure possono progettare, sviluppare e realizzare nuovi sistemi. Il CPS Lab offre tutto l'occorrente per svolgere entrambe queste attività.
Sistemi cyber-fisici pronti all'uso
Il CPS Lab offre agli studenti una serie di sistemi "chiavi in mano" con cui possono cimentarsi in svariate attività impegnative e stimolanti fra cui:
- osservare dal vero il funzionamento delle tecnologie
- provare nella pratica le tecniche e i metodi affrontati nel corso degli studi
- progettare schede e dispositivi di espansione rispettando i vincoli dovuti al dispositivo originale
- hackerare un dispositivo, ovvero estrapolarne il funzionamento interno ed intervenire per modificarlo.
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I sistemi cyber-fisici presenti nel laboratorio si aggiornano continuamente e comprendono sia modelli fisici come
- droni
- autoveicoli radiocomandati
- bracci meccanici
- modellini Lego® Mindstorm®
che modelli virtuali, in cui il processo fisico è sostituito da un simulatore, creando così un sistema hardware-in-the-loop. I modelli costruiti secondo questo paradigma sono molto più variegati e coprono una casistica che è limitata solo dalla capacità di gestione dei segnali da parte del controllore e del simulatore. L'implementazione tipica di questi sistemi è costituita da un dispositivo di controllo standard (un PLC o una scheda elttronica embedded) abbinato ad un computer che esegue un software di simulazione numerica (un PC o una scheda elettronica).
Alcuni esempi notevoli sviluppati in passato sono relativi al controllo di impianti di generazione eolica e alla guida autonoma di convogli di veicoli pesanti.
 
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Creazione di nuovi sistemi cyber-fisici
Il progetto, lo sviluppo e la realizzazione di un sistema cyber-fisico è una delle attività più formative del CPS Lab. Questa, a seconda delle necessità, può seguire due differenti approcci:
- trasformazione di un processo esistente (ad esempio, un drone o una vettura radiocomandata) mediante l'aggiunta di un dispositivo digitale per l'elaborazione numerica dei dati con finalità di controllo, coordinamento o supervisione
- implementazione di un simulatore numerico, che riproduce il processo fisico (ad esempio, una turbina a gas o un sistema idraulico) e che viene collegato ad un dispositivo di controllo digitale.
Entrambi i casi sono propedeutici alla realizzazione del controllore digitale, ovvero del dispositivo che verrà affiancato al processo (vero o simulato) per alterarne il comportamento secondo le finalità del progetto. Ad esempio, nel caso della navigazione di un veicolo, il controllore potrebbe avere il compito di individuare gli ostacoli e assistere, o addirittura sostituire interamente, il pilota.
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Qualunque sia la finalità del controllore, la sua implementazione tipica consiste in una scheda elettronica programmabile inserita direttamente nel processo (controllore embedded), oppure in un quadro di controllo più esteso (controllore PLC) nel caso in cui il controllore debba gestire contemporaneamente più processi.