Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani
Dodaj med priljubljene Domov Pišite nam
IskalnikIzobraževalna dejavnostFakultetno osebjeŠtudentske zadeveKontakt
Dijaške straniOglasna deskaSplošni podatkiRaziskovalna dejavnostDruge dejavnosti
prof. dr. Tadej Tuma FE :: prof. dr. Tadej Tuma :: Magistrske naloge in disertacije

Magistrske naloge

01. Vrivanje motenj na 2Mb/s povezavah
Načrtujte motilno napravo, ki bo sposobna vrivati motnje na digitalnih 2MB/s povezavah, preko katerih se običajno povezujejo telefonske centrale. Naprava naj omogoča več različnih vrst vnaprej predpisanih motenj, kakršne lahko pričakujemo v tudi realnih sistemih. Osnovni namen je, v laboratorijskem okolju ustvariti pogoje za testiranje in analiziranje odzivov telefonskih central na digitalne motnje. Motilnik opremite z prijaznim uporabniškim vmesnikom, ki naj momgoča poleg izbire med različnimi scenariji motenja tudi sestavljanje novih motilnih sekvenc. Programska oprema naj vodi tudi dnevnik motenj.

V okviru magistrskega dela pokažite tudi uporabnost motilnika na praktičnih primerih tako, da prikažite dnevnik motenega prometa med dvema centralama in analizirate odziv.

Mentor: doc. dr. Tadej Tuma

Zoran Bošnjak (24039621)
datum 19.06.2001

02. Mikrokrmilniški sistem za preverjanje identitete uporabnikov z zajemanjem in obdelavo biometričnih podatkov
Načrtujte in izdelajte mikrokrmilniški sistem s procesorjem MC68HC12 A4, ki bo zajemal podatke iz integriranega biometričnega senzorja FTF 1100 MF1 proizvajalca Infineon. Osnovni namen sistema je hitra identifikacija uporabnikov pri dostopu do naprav in prostorov v večjih gospodarskih ali turističnih objektih. Napišite ustrezno mikrokrmilniško programsko opremo za zajem in prenos podatkov v osebni računalnik. Nato raziščite algoritme, ki so primerni za obdelavo podatkov in ne presegajo zmogljivosti izbranega mikrokrmilnika. Ožji izbor algoritmov realizirajte na osebnem računalniku ter jih preizkusite na večjem številu biometričnih vzorcev. Izdelajte primerjalno študijo in izberite najugodnejši postopek za podano mikrokrmilniško strukturo. Ocenite povprečen čas zajema in obdelave podatkov na ciljnem sistemu.

Mentor: doc. dr. Tadej Tuma

Andrej Krejan (24024481)
datum 09.05.2002

03. Ogrodje za razvoj spletnih aplikacij
Zasnujte ogrodje, ki bo ponujalo generično rešitev za razvoj spletnih aplikacij in sicer tako na področju medmrežnih storitev kot tudi storitev mobilnih naprav. Ogrodje naj predstavlja arhitekturni in komunikacijski nivo ter ponuja vse mehanizme, ki so potrebni za razvoj zahtevnejših funkcionalnih rešitev. Nato zgradite vzorčno aplikacijo, ki bo delovala na mobilni telefonski enoti in bo napisana v programskem jeziku Java 2 ME. S funkcionalnega stališča naj aplikacija omogoča študentom prijavljanje na izpitne roke preko GSM enote.

Mentor: doc. dr. Tadej Tuma

Sebastjan Žerovc (24930107)
datum 04.12.2003

04. Analiza in optimizacija prioritet opravil v večopravilnem okolju za delo v realnem času
Analizirajte časovne razmere pri obremenjeni telefonski centrali, ki uporablja operacijski sistem VxWorks. V ta namen izdelajte ustrezno programsko opremo, ki bo omogočala vpogled v časovne parametre sistemskih opravil. Ugotovite, ali obstoječe statično določene prioritete omogočajo optimalo delovanje centrale, kadar je polno obremenjena. Posebno pozornost posvetite tudi vrstnemu redu, v katerem se izvajajo določena opravila in morebitnemu vplivu vrstnega reda na učinkovitost sistema. Na osnovi pridobljenih podatkov predlagajte izboljšave.

Mentor: doc. dr. Tadej Tuma

Dejan Potočnik (24033881)
datum 04.12.2003

05. Razvojni modul za MC68HC11 z integriranim perifernim vmesnikom PSD834
Načrtajte tretjo generacijo učnega mikrokrmilniškega sistema HC11. Zgradba novega modula naj vsebuje mikrokrmilnik MC68HC11, namesto običajne zunanje periferne opreme pa naj temelji na zmogljivem integriranem perifernem vmesniku PSD834. Pri tem ohranite čim več strojne združljivosti s predhodnim sistemom, ki se množično uporablja. Novi strukturi ustrezno prilagodite tudi razvojni sistem za osebni računalnik. Obstoječo programsko opremo popravite oziroma dopolnite tako, da bo podpirala vse nove možnosti integriranega perifernega vmesnika. Pri tem pazite, da uporabnik opazi čim manj sprememb. Nova generacija učnega sistema naj omogoča tudi uporabo ustaljenega operacijskega sistema za delo v realnem času.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Andrej Nussdorfer (24950095)
datum 04.02.2003

Specialistične naloge

01. Digitalna regulacija univerzalnih motorjev
Načrtujte digitalno regulacijsko enoto kot sestavni del motornih kontrol za univerzalne komutatorske motorje. Mikrokrmilnik HC08 naj vrši regulacijo PI z variabilno referenco. Podatki o frekvenci rotorja naj se pridobivajo iz oblike izmerjenega toka. Napišite ustrezno programsko opremo, testirajte in optimizirajte delovanje naprave. Pri vseh načrtovalskih odločitvah upoštevajte zahtevo po najnižji možni proizvodni ceni.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Matej Zajc (24950095)
datum 20.01.2006

02. Operacijski sistem za večopravilno delo v realnem času
Načrtujte operacijski sistem (OS) za mikrokrmilnike družine ARM7. Operacijski sistem naj podpira večopravilno programiranje v realnem času. Izvorna koda naj bo pregledna in uporabniško prijazna. OS naj vsebuje učinkovite rešitve za razvrščanje opravil v časovne rezine. Poleg tega naj podpira dinamično dodeljevanje pominlnika in nudi vso potrebno arbitražno podporo. OS naj bo široko zasnovan, vendar je končni cilj aplikacija na razvojnem sistemu ŠARM, ki se uporablja pri pedagoškem delu na Fakulteti za elektrotehniko. Posebno pozornost namenite izčrpni in popolni uporabniški dokumentaciji v spletni obliki, saj je uporaba operacijskega sistema v prvi vrsti odvisna od odlične dokumentacije.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Klemen Kisel (64970381)
datum 30.03.2007

03. Programirljivo kombinacijsko vezje za pouk v srednji šoli
Načrtujte splošnonamensko napravo, ki bo sposobna opravljati poljubno štirivhodno binarno funkcijo. Njen osnovni namen je uporaba pri praktičem izobraževanju v srednji šoli. Funkcija naj bo prosto programirljiva na sami napravi, torej neodvisna od osebnega računalnika. Napravo zgradite na osnovi mikrokrmilnika PIC16F876A in poskrbite za jasen in preprost uporabniški vmesnik. Izhodi naj bodo čimbolj univerzalni in robusti, zato jih zgradite s pomočjo relejev. Pazite tudi na varnost naprave, saj se bo uporabljala pri pouku. Zgradite strojno opremo, napišite ustrezno programsko opremo in preverite delovanje naprave.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Peter Zoroja (24029601)
datum 30.04.2008

Doktorske disertacije

01. Optimizacija analognih elektronskih vezij z dinamičnim izbiranjem algoritmov
Doktorska disertacija obravnava dvostopenjsko kombinirano optimizacijsko metodo. Zaradi računske zahtevnosti optimizacijskih problemov je velik poudarek na razvoju računsko učinkovitejših optimizacijskih metod. Med drugimi je zelo razširjen večstopenjski pristop optimizacije. Pri tem pristopu skuša kombiniran algoritem izkoristiti dobre lastnosti sestavnih metod ob izogibanju slabih lastnosti le-teh.

Velik pomen pri optimizaciji ima tudi kriterijska funkcija sama. Posebej pri inženirskih optimizacijskih problemih je lahko kvaliteta rešitve zelo odvisna od lastnosti kriterijske funkcije. V splošnem so kriterijske funkcije optimizacijskih problemov nelinearne funkcije parametrov problema, kar otežuje analitično obravnavo le-teh. Zaradi želje po robustnosti rezultatov je bil vpeljan zapis kriterijske funkcije s kazenskim in kompromisnim področjem ter princip ogljiščnih točk. Tak zapis se je v praksi izkazal za zelo uspešnega. V disertaciji je pokazana analitična obravnava take kriterijske funkcije, pri čemer so predstavljene določene uporabne lastnosti takega zapisa. Te namreč nakazujejo možnost razvoja učinkovitejših večstopenjskih optimizacijskih algoritmov.

Na podlagi pokazanih lastnosti sta bili izbrani sestavni optimizacijski metodi, to sta Box-ova metoda omejenih simpleksov in metoda področja zaupanja. Za metodo področja zaupanja je poleg algoritma pokazana teoretična obravnava in močni konvergenčni teoremi. Za Box-ovo metodo omejenih simpleksov pa je prikazan le algoritem sam, saj za to metodo ni konvergenčnih teoremov, oziroma so ti zelo šibki in omejeni na majhno skupino funkcij.

Vsaka večstopenjska metoda vsebuje tudi mehanizem za preklop med metodami. Pokazano je nekaj primerov takih kombiniranih metod. Opisana je tudi izbrana preklopna strategija.

Sestavni deli kombinirane optimizacijske metode so nato združeni v celovit algoritem. Ta algoritem je tudi implementiran in preizkušen na nizu optimizacijskih primerov. Ti primeri gredo od optimizacije analitičnih funkcij do realnih optimizacijskih problemov. Rezultati optimizacijskih poskusov so pokazali, da je predstavljena kombinirana optimizacijska metoda učinkovitejša od obeh posameznih sestavnih metod.

Nazadnje so pokazane pomanjkljivosti kombinirane metode ter nakazane možnosti za nadaljnjo izboljšavo.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Andrej Nussdorfer (24950095)
datum 29.06.2005

02. Izračun stacionarnega stanja električnih vezij in njegova uporaba pri optimizacijskih postopkihv
Pri načrtovanju analognih (integriranih) vezij nam računalnik služi kot orodje za analizo vezij, določanje karakteristik in lastnosti vezij. Z rastjo računske moči osebnih računalnikov se je analiza razvila iz pripomočka, ki ga je bilo mogoče uporabljati le z najzmogljivejšimi delovnimi postajami, v splošno uporabljeno orodje [1]. Razvito je bilo mnogo simulacijskih orodij. Eno od njih je programsko orodje SPICE in je namenjeno analizi analognih vezij. Razvito je bilo na kalifornijski univerzi Berkeley v letih 1972 do 1992, ko je bila objavljena zadnja uradna različica 3f4, razvoj pa je bil ustavljen. Originalna izvorna koda, pisana v okolju UNIX, je javna last. Berkeleyevo izvorno kodo brez ali z le manjšimi spremembami uporabljajo v svojih izdelkih mnogi komercialni ponudniki SPICE-a.

Ena od različic SPICE-a je tudi SPICE OPUS [2,3], ki se razvija na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani. Prilagojen je za uporabo na osebnih računalnikih z operacijskimi sistemi Windows in Linux.

Naslednji korak v razvoju orodij za načrtovanje integriranih vezij je optimizacija, ki zahteva veliko računsko moč in posledično tudi veliko analiz vezij. Optimizacija je postopek, pri katerem s spreminjanjem določenih parametrov vezja dosežemo izboljšanje vezja oz. izpolnitev načrtovalčevih zahtev, ki naj jih ima vezje [4]. Nekakšno optimizacijo pri svojem delu izvaja takorekoč vsak načrtovalec integriranih vezij. Običajno je to spreminjanje parametrov vezja na podlagi načrtovalskih izkušenj, ki jih načrtovalec pridobi pri svojem delu.

Za avtomatizirano optimizacijo integriranih vezij tudi obstaja nekaj računalniških orodij. Uporaba teh orodij je dokaj omejena zaradi velike računske moči, ki je potrebna za optimizacijo. SPICE OPUS poleg analize ponuja tudi optimizacijo integriranih vezij, ki jo je mogoče poganjati vzporedno na več računalnikih hkrati. Zaradi tega so lahko optimizacijski problemi rešeni v doglednem času [1].

Odvisno od lastnosti vezja in zahtev, ki jih želimo z optimizacijo doseči, se znotraj optimizacijske zanke izvajajo različne analize in meritve vezja z različnimi vrednostmi parametrov. Analize izračuna enosmerne delovne točke, enosmerne prenosne funkcije, izračun diferencialne prenosne funkcije, izmenične analize, diferencialne občutljivosti, analize popačenja, šumne analize in analize polov in ničel niso problematične, saj se izvedejo hitro, na povprečnem današnjem računalniku v nekaj desetinkah sekunde ali še hitreje (odvisno od vezja, ki ga analiziramo). Računsko najbolj zahtevna je pa časovna analiza. Le-ta za določena vezja, ki imajo dolge prehodne pojave, traja tudi nekaj minut ali celo več ur. Če je tako vezje potrebno še optimizirati, lahko za tipično nekaj deset tisoč iteracij optimizacijskega postopka, tudi ob uporabi več računalnikov hkrati, optimizacija traja več mesecev.

Vezja, pri katerih so prehodni pojavi zelo dolgi, imajo najmanjše časovne konstante zelo velike v primerjavi s periodo signalov, ki v teh vezjih nastopajo. Zaradi majhne periode signalov oz. velike frekvence mora biti računski korak tranzientne analize ustrezno majhen, hkrati moramo vezje analizirati več tisoč ali celo deset tisoč period signalov v vezju, kar ustreza nekaj deset periodam najmanjše časovne konstante vezja, da prehodni pojavi izzvenijo. Zaradi numeričnih napak mora biti časovni korak analize ustrezno majhen, ne pa tudi premajhen, kar bi še dodatno podaljšalo izračun tranzientne analize. Opisani problemi so prisotni npr. pri ozkopasovnih filtrih in ojačevalnikih, preklopnih napajalnikih, filtrih SC (Switched-Capacitors), mešalnikih, oscilatorjih, RF usmerniških vezjih.

Iz zgoraj opisanega sledi, da je potrebno za izračun tranzientne analize vzeti med 100 in 1000 točk na periodo signalov v vezju in vezje analizirati več 1000 period signalov v vezju. Za določena vezja je potrebno za izračun tranzientne analize in za izračun stanja vezja po prehodnem pojavu (stacionarno stanje) izračunati tudi preko milijon časovnih točk. Odvisno od obširnosti vezja zato lahko tak izračun traja tudi več minut ali celo ur.

Praktično za optimizacijo vezij, če potrebujemo izračun stacionarnega stanja, pomeni, da enkratni izračun stacionarnega stanja ne sme trajati več kot nekaj sekund, v najslabšem primeru nekaj minut, če hočemo ob npr. nekaj tisoč iteracijah optimizacijske zanke rezultate optimizacije v nekaj dneh. Zato je potrebno najti način, s katerim bi pohitrili izračun stacionarnega stanja.

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Borut Wagner (64980182)
datum 28.03.2008

03. Stohastične metode za globalno optimizacijo analognih integriranih vezij

Mentor: prof. dr. Tadej Tuma

Jernej Olenšek (64990149)
datum 28.05.2009

Avtorji.