W listopadzie tego roku będzie miała miejsce druga edycja Forum Akademickiego. Tak jak w zeszłym roku, głównym celem tego wydarzenia jest wymiana doświadczeń nauczycieli akademickich i badaczy wykorzystujących środowisko MATLAB i Simulink.
Reprezentanci licznych polskich uczelni pokażą, w jaki sposób narzędzia firmy MathWorks wspierają ich w badaniach naukowych i dydaktyce. Abstrakty ich wystąpień mozna znaleźć pod programem.
Aby ułatwić udział w Forum, będzie ono zorganizowane jako wydarzenie on-line. Udział jest bezpłatny, ale konieczna jest wcześniejsza rejestracja.
Zapraszamy do udziału!
PROGRAM |
||
| 10.00-10.15 | Wprowadzenie mgr inż. Maurycy Menke – ONT |
|
| 10.15-10.30 | Wykorzystanie fuzji PBL i MATLABa/Simulinka na studiach inżynierskich: studium przypadku dr inż. Jakub Możaryn – Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki |
|
| 10.30-10.45 | Zastosowanie programu MATLAB w nauczaniu matematyki, fizyki i elektrotechniki dr Beata Zięba, mgr Sylwia Hajdasz – Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Informatyki, Elektrotechniki i Automatyki |
|
| 10.45-11.00 | Integracja MATLAB i Unity w celu tworzenia symulacji VR dla systemów mechanicznych dr inż. Anna Sibilska – Mroziewicz – Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki |
|
| 11.00-11.15 | Zastosowanie MATLAB oraz Moodle Formulas Plugin w dydaktyce dr inż. Tomasz Okoń – Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny |
|
| 11.15-11.30 | Wybrane zagadnienia przetwarzania sygnałów w środowisku MATLAB i Simulink mgr inż. Dominik Matecki – Politechnika Poznańska, Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki |
|
| 11.30-11.45 | Wykorzystanie narzędzia Simulink w kształceniu studentów na informatycznych wojskowych studiach wyższych dr inż. Grzegorz Debita, mgr inż. Monika Zamłyńska – Akademia Wojsk Lądowych im. gen. Tadeusza Kościuszki, Wydział Zarządzania i Przywództwa |
|
| 11.45-12.00 | Wykorzystanie środowiska MATLAB w dydaktyce elektrycznych układów napędowych mgr inż. Damian Gzieł – Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny |
|
| 12.00-12.30 | Przerwa | |
| 12.30-12.45 |
Szybkie prototypowanie aplikacji czasu rzeczywistego dla urządzeń energoelektronicznych |
|
| 12.45-13.00 | Środowisko MATLAB w przetwarzaniu danych pomiarowych gromadzonych w ramach sieci badawczej Poland-AOD prof. dr hab. Krzysztof Markowicz – Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki |
|
| 13.00-13.15 | Optymalizacja z zastosowaniem sztucznych systemów immunologicznych dr inż. Małgorzata Kuchta – Akademia Nauk Stosowanych w Raciborzu, Instytut Techniki |
|
| 13.15-13.30 | Zawieszenia o zmiennej sztywności dla robotyki mobilnej dr inż. Grzegorz Gembalczyk – Politechnika Śląska, Katedra Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej |
|
| 13.30-13.45 | Środowisko MATLAB w rozwoju autonomii bezzałogowych statków powietrznych prof. dr hab. inż. Wojciech Giernacki – Politechnika Poznańska, Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki |
|
| 13.45-14.00 |
MATLAB - uniwersalne środowisko analityczne zagadnień z zakresu transportu linowego |
|
| 14.00-14.15 | Wykorzystanie środowiska MATLAB w nieliniowej optyce i spektroskopii dr Katarzyna Krupa, dr Marcin Pastorczak – Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk |
|
| 14.15-14.30 | Środowisko MATLAB w badaniach podstawowych w dziedzinie nauk medycznych i nauk o życiu dr Bartosz Pomierny – Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum, Laboratorium Obrazowania CDT-CARD w Krakowie; King’s College London, NeuroImaging Laboratory, BRAIN Centre, Londyn |
|
ABSTRAKTY
Wykorzystanie fuzji PBL i MATLABa/Simulinka na studiach inżynierskich: studium przypadku |
| W trakcie wystąpienia przedstawię przykład wykorzystania metodyki Nauczania Opartego na Projektach (Project Based Learning, PBL) na studiach inżynierskich. Podzielę się moim doświadczeniem ze skutecznego łączenia teorii z praktyką na przykładzie przedmiotów: "Podstawy Pracy w Środowisku MATLABa/Simulink" oraz "Zaawansowane Układy Automatyki PLC," w których wykorzystuję środowisko MATLAB/Simulink. Przedstawię też rozwiązania wyzwań, które napotkałem podczas przygotowania i prowadzenia zajęć. W prezentacji przedstawione zostaną przykładowe LiveScripty, wraz z efektami dydaktycznymi wynikłymi z ich użycia. Omówione zostaną także nabyte doświadczenia oraz dalsze perspektywy ich stosowania. |
Zastosowanie programu MATLAB w nauczaniu matematyki, fizyki i elektrotechniki |
| Zastosowanie programu MATLAB w nauczaniu przedmiotów ścisłych i zawodowych w szkołach średnich daje nowe możliwości związane m.in. z wizualizacją i weryfikacją omawianych zagadnień oraz rozwiązywanych zadań. Wykorzystując do zajęć interaktywne technologie dostępne w LiveScript MATLAB, nie tylko zwiększamy ich atrakcyjność, ale pozwalamy szerzej analizować omawiany układ czy zadanie, przez możliwość eksperymentowania, zmiany parametrów układu, ale również modyfikacji kodu i zastosowania dla danego skryptu. Dla dzisiejszej młodzieży wprowadzenie możliwości wizualizacji zagadnienia w procesie dydaktycznym możne stanowić istotny bodziec do zrozumienia problemu. W prezentacji przedstawione zostaną przykładowe LiveScripty z tematów realizowanych w szkole średniej z matematyki, fizyki oraz elektrotechniki. Zagadnienia zostały wskazane przez doświadczonych nauczycieli uczących tych przedmiotów. Priorytetem podczas ich wyboru był przede wszystkim poziom trudności w zrozumieniu przez uczniów tematu, ale również atrakcyjność zaprezentowania zagadnienia w oprogramowaniu inżynierskim MATLAB. Realizacja poszczególnych skryptów odbywa się według schematu zawierającego: krótkie wprowadzenie do zagadnienia, realizację kilku przykładowych zadań oraz ich analizę przez weryfikację, wyciągnięcie wniosków lub zmianę parametrów układu czy zadania. Przykładowe skrypty zostały przygotowane w taki sposób, aby można było wykorzystać je dowolnie na zajęciach tj. jako podstawowe omówienie zagadnienia, uzupełnienie tematu lub sprawdzenie wiedzy. Skrypty mogą również stanowić inspirację do opracowania zagadnień dla innych przedmiotów np. w kształceniu zawodowym. Wszystkie opracowane skrypty zostały wykonane w ramach projektu „Innowacyjne kształcenie elektryków dostosowane do branży energetycznej” finansowanego z Mechanizmu Finansowego EOG Program Edukacja przy udziale Enea Operator oraz CKZiU „Elektryk” Nowej Soli. |
Integracja MATLAB i Unity w celu tworzenia symulacji VR dla systemów mechanicznych |
| Celem prezentacji jest przedstawienie innowacyjnego podejścia do wizualizacji skomplikowanych zagadnień z mechaniki ogólnej przy wykorzystaniu Wirtualnej Rzeczywistości (VR) i mocy obliczeniowej MATLAB. Jako przykład służy aplikacja VR ilustrująca kinematykę mechanizmu korbowego. W trakcie interakcji użytkownik obserwuje, jak zmieniają się parametry kinematyczne w zależności od manipulacji elementami mechanizmu. Kolorowe wektory wizualizujące prędkości i przyspieszenia są obliczane analitycznie przy wykorzystaniu Symbolic Math Toolbox w MATLAB. Połączenie interaktywnych możliwości VR z zaawansowanymi obliczeniami MATLAB otwiera nowe perspektywy dla inżynierii mechanicznej oraz edukacji. |
Zastosowanie MATLAB oraz Moodle Formulas Plugin w dydaktyce |
| Moodle Formulas Plugin umożliwia tworzenie pytań z losowymi wartościami liczbowymi. Wtyczka pozwala na tworzenie pytań z dziedzin związanych z matematyką, takich jak fizyka i inżynieria. Przygotowując pytania, prowadzący może wprowadzić równania, według jakich sprawdzane są odpowiedzi studentów. Jednakże, brak np. operacji macierzowych w samym narzędziu może zniechęcać do tworzenia bardziej zaawansowanych zadań. Rozwiązaniem problemu jest zastosowanie MATLAB w celu przygotowania zadań. Takie podejście pozwala wykorzystać możliwości obliczeniowe MATLAB, co znacznie upraszcza proces tworzenia zadań. Kolejnym atutem jest większa kontrola nad możliwymi rozwiązaniami. |
Wybrane zagadnienia przetwarzania sygnałów w środowisku MATLAB i Simulink |
| Tematem wystąpienia będzie prezentacja wykorzystywanych na zajęciach z laboratorium Wybranych Zagadnień Przetwarzania Sygnałów narzędzi w środowisku MATLAB oraz Simulink. Tematyka laboratorium obejmuje m.in. badania i opis podstawowych parametrów sygnałów, transformację Fouriera, transformację Z oraz realizację filtrów cyfrowych FIR i IIR. Podczas tych zajęć studenci mają możliwość budowy modeli blokowych i realizacji skryptów, na podstawie których przeprowadzane są eksperymenty i analizy z tematyki DSP. W trakcie wystąpienia zostanie zaprezentowany wybór z nich. |
Wykorzystanie narzędzia Simulink w kształceniu studentów na informatycznych wojskowych studiach wyższych |
| Współczesne studia wojskowe w obszarze informatyki nieustannie poszukują nowoczesnych metod i narzędzi, które umożliwią efektywne kształcenie studentów w zakresie analizy sygnałów oraz projektowania zaawansowanych systemów komunikacyjnych. Jednym z takich narzędzi jest Simulink, popularne środowisko do modelowania, symulacji i analizy systemów dynamicznych. Prezentacja podkreśli zalety i możliwości wykorzystania Simulink w procesie edukacyjnym na wojskowych studiach wyższych z zakresu informatyki. Ukaże, w jaki sposób studenci mogą korzystać z tego narzędzia do pogłębiania wiedzy na temat podstawowej analizy sygnałów, a także do modelowania skomplikowanych systemów nadawczo-odbiorczych. Zastosowanie Simulink w procesie kształcenia umożliwia studentom lepsze zrozumienie złożonych koncepcji i pozwala na wizualizację skomplikowanych zjawisk w czasie rzeczywistym, co jest niezwykle cenne w kontekście wojskowych aplikacji informatyczny |
Wykorzystanie środowiska MATLAB w dydaktyce elektrycznych układów napędowych |
| Zajęcia wykładowe dostarczają istotnej wiedzy teoretycznej, natomiast w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci często od razu, w ramach dedykowanych stanowisk, mają do czynienia z gotowymi rozwiązaniami sprzętowymi. W przypadku zagadnień dotyczących napędu elektrycznego, przejście ze złożonej teorii do pozbawionej niekiedy niektórych szczegółów praktyki, stanowi niełatwe wyzwanie. W celu lepszego przyswojenia wiadomości teoretycznych, poza docelowym ćwiczeniem z wykorzystaniem fizycznego modelu laboratoryjnego, dobrą praktyką jest zastosowanie, na wstępnym etapie realizacji programu dydaktycznego, symulacji komputerowej. Na przykładzie układu napędowego bezszczotkowego silnika prądu stałego (BLDC), zaprezentowana zostanie implementacja sekwencji sterowania komutatora elektronicznego, jako przykład jednego z zadań pozwalających na weryfikację przyswojonej wcześniej wiedzy teoretycznej. Z uwagi na elastyczność, jaką dają narzędzia symulacyjne, pokazany zostanie również przykład modyfikacji zasilania układu wynikający z przyjętej strategii sterowania. |
MATLAB - uniwersalne środowisko analityczne zagadnień z zakresu transportu linowego |
| Istnieje szeroka klasa urządzeń wykorzystujących liny stalowe zwane transportem linowym. Jest to dziedzina, którą autor tego opracowania zajmuje się kilkadziesiąt lat. Opracowanie to jest zapisem w formie prezentacji podzielonej na cztery części przewidzianej na 15 minut. Ponieważ wiedza na temat lin stalowych nie jest powszechna, a układy linowe występują prawie wszędzie w naszym otoczeniu technicznym, w tej części wstępnej omówiono skrótowo te podstawowe zagadnienia. W części drugiej przedstawiono podstawowe zagadnienie jakim jest wyznaczenie trwałości zmęczeniowej pracujących lin. Ten teoretyczny wstęp jest niezbędny po to, aby w części trzeciej przedstawić praktyczny przykład, jak w środowisku MATLAB można modelować i wizualizować tego typu procesy. W części czwartej prezentacji autor przedstawia swoje doświadczenia z kilkudziesięcioletniej praktyki użytkowania MATLAB oraz nauczania przedmiotu „Analiza i przetwarzanie danych” na Wydziale inżynierii Mechanicznej w AGH na studiach magisterskich. Przedmiot niemal w całości oparty jest o MATLAB i w części praktycznej dotyczy zastosowania m.in. narzędzi statystycznych i analizy widmowej dla różnych danych i sygnałów pozyskiwanych w trakcie badań oraz eksploatacji maszyn i urządzeń. |
Środowisko MATLAB w przetwarzaniu danych pomiarowych gromadzonych w ramach sieci badawczej Poland-AOD |
| W ramach wykładu przedstawione będą narzędzie obliczeniowe służące do przetwarzania i wizualizacji danych pomiarowych gromadzonych w ramach aerozolowej sieci badawczej Poland-AOD, obejmujących obserwacje promieniowania w atmosferze, własności fizycznych aerozoli oraz podstawowych parametrów atmosferycznych. Baza danych zawiera informacje gromadzone w kilku stacjach badawczych Polsce w ostatnich dwóch dekadach. Środowisko MATLAB umożliwia automatyczne przetwarzanie tych danych, wyznaczanie dodatkowych wielkości fizycznych oraz wizualizację na stronie www. W ramach wykładu pokazane zostaną wybrane metody analizy danych atmosferycznych. |
Optymalizacja z zastosowaniem sztucznych systemów immunologicznych |
| Prezentacja będzie przybliżać założenia optymalizacji z zastosowaniem sztucznych systemów immunologicznych wykorzystujących wybrane jego mechanizmy. Zostaną w niej przedstawione testy dla kilku funkcji wielomodalnych. Będzie też można poznać implementację systemu do optymalizacji systemu wnioskowania rozmytego typu Mamdani oraz uzyskane wyniki. |
Zawieszenia o zmiennej sztywności dla robotyki mobilnej |
| Roboty mobilne wchodzące w skład systemów intralogistycznych są coraz powszechniej wykorzystywane w przemyśle. Mogą one być przystosowane do wykonywania zadań rozmaitego typu, dlatego różnią się pod względem budowy. W wielu robotach mobilnych układy zawieszenia zostały wyposażone w koła omnikierunkowe, które pozwalają zminimalizować wymiary robota przy zachowaniu możliwości ruchu we wszystkich kierunkach. Koła te posiadają jednak swoje wady, związane m.in. z generowaniem drgań przenoszonych na korpus robota. Ważne jest zatem, aby układ zawieszenia takiego robota był prawidłowo zaprojektowany. W prezentacji pokazane zostaną rezultaty prac nad węzłami zawieszenia o zmiennej sztywności, które projektowane są z myślą o zastosowaniach w robotyce mobilnej. Zagadnienia dotyczące modelowania, optymalizacji i weryfikacji danych z przeprowadzonych badań laboratoryjnych prowadzone były z wykorzystaniem oprogramowania MATLAB. |
Środowisko MATLAB w rozwoju autonomii bezzałogowych statków powietrznych |
| W ramach wykładu przedstawiony zostanie proces szybkiego prototypowania algorytmów uczenia maszynowego dla problemu automatycznego dostrajania regulatorów bezzałogowego statku powietrznego (drona) w trakcie jego lotu. Środowisko MATLAB umożliwia pracę zarówno z modelami dynamiki dronów, jak również skuteczną implementację opracowanych rozwiązań do wsparcia sterownika pokładowego rzeczywistego statku powietrznego. W rozważanym przykładzie śledzenia zadanej wysokości lotu przedstawione zostaną możliwości współpracy środowiska MATLAB z systemem przechwytywania ruchu (motion capture), wizualizacją wyników w Blenderze oraz integracja oprogramowania z Robot Operating System (ROS). |
Szybkie prototypowanie aplikacji czasu rzeczywistego dla urządzeń energoelektronicznych |
| Aplikacje sterowania w czasie rzeczywistym urządzeniami energoelektronicznymi wymagają wynoszących kilkanaście-kilkadziesiąt kHz częstotliwości próbkowania przy zachowaniu właściwej dla tzw. "twardych" systemów czasu rzeczywistego (ang. hard real-time) pewności działania. Jednocześnie sterowanie urządzeniami typu energetyczny filtr aktywny (ang. Active Power Filter) lub dynamiczny stabilizator napięcia (ang. Dynamic Voltage Restorer) wymaga wykorzystania zaawansowanych metod przetwarzania sygnału z zakresu obliczania widma, wartości skutecznej, niezrównoważenia oraz mocy czynnych i biernych napięć i prądów wszystkich faz. Zaprezentowana zostanie ścieżka tworzenia aplikacji w postaci diagramów programu Simulink skutkująca generacją kodu w języku C oraz automatyczną generacją aplikacji czasu rzeczywistego dla urządzeń APF oraz DVR o mocy do 300 kVA. Zaprezentowane zostaną wyniki pracy skomercjalizowanych urządzeń wykorzystujących opisane podejście. |
Wykorzystanie środowiska MATLAB w nieliniowej optyce i spektroskopii |
| W ramach wystąpienia przedstawione zostanie wykorzystanie środowiska MATLAB w badaniach z zakresu optyki i spektroskopii. W szczególności zostaną pokazane przykłady prostych symulacji nieliniowej propagacji światła w światłowodach fotonicznych w połączeniu z danymi pochodzącymi z oprogramowania Comsol. Zaprezentujemy również wykorzystanie MATLABa do obróbki danych pochodzących z eksperymentów nad badaniem ultraszybkich dynamik zachodzących w laserach światłowodowych. Ponadto, pokażemy, jak wykorzystujemy środowisko MATLAB do analizy dużym ilości danych pochodzących z ultraszybkich rozdzielczych w czasie eksperymentów spektroskopowych. Analiza taka umożliwia wyodrębnienie złożonych procesów kinetycznych z posiadanych danych, a także badanie różnych „scenariuszy” ultraszybkich procesów. |
Środowisko MATLAB w badaniach podstawowych w dziedzinie nauk medycznych i nauk o życiu |
| W kontekście badań naukowych w dziedzinie obrazowania medycznego, MATLAB stanowi nieodzowne narzędzie, umożliwiające kompleksową analizę, wizualizację i przetwarzanie danych obrazowych. Prezentacja ma na celu przedstawienie przykładowych zastosowań MATLABa w Laboratoriach Obrazowania przedklinicznego, w badaniach podstawowych wykorzystujących techniki obrazowania. Podczas prezentacji omówię praktyczne aspekty wykorzystania MATLABa w analizie obrazów uzyskanych w technikach takich jak rezonans magnetyczny (MRI), pozytonowa tomografia emisyjne (PET), techniki obrazowania optycznego. MATLAB umożliwia skomplikowaną rejestrację i fuzję danych z różnych źródeł, co jest kluczowe w celu uzyskania dokładnych map obrazów oraz identyfikacji potencjalnych biomarkerów. Algorytmy przetwarzania obrazów oraz techniki segmentacji, wykorzystywane do ekstrakcji istotnych informacji z obrazów medycznych i przedklinicznych stanowią o sile środowiska MATLAB w dziedzinie life science. Podczas prezentacji przedstawione zostaną praktyczne przypadki z Laboratoriów Obrazowania przedklinicznego, gdzie MATLAB był kluczowym narzędziem w identyfikacji obszarów o zmienionej morfologii, strukturze tkankowej, a nawet zmienionej aktywności funkcjonalnej obrazowanych narządów, szczególnie mózgu. Wykorzystanie skryptów MATLAB do automatyzacji procesów analizy obrazów, przyczyniło się do poprawy efektywności badań już od momentu podstawowej znajomości narzędzi oferowanych przez środowisko. Możliwości oferowane przez MATLAB ukazują jego kluczową rolę w udoskonalaniu analizy obrazów, co przyczynia się do postępu w diagnostyce, leczeniu chorób, prowadzeniu zaawansowanych badań podstawowych. |