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 ====== Module: Control, Planning, and Decision-Making (Part 1) ====== ====== Module: Control, Planning, and Decision-Making (Part 1) ======
-**Study level**                 | Bachelor                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         |+ 
-**ECTS credits**                | 1 ECTS                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           |+**Study level** | Bachelor | 
-**Study forms**                 | Hybrid or fully online                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           |+**ECTS credits** | 1 ECTS | 
-**Module aims**                 Provide a comprehensive understanding of control and planning strategies for autonomous systems, emphasizing both classical and AI-based paradigmsStudents will explore how control algorithms translate high-level planning decisions into safe and precise vehicle motion under real-world uncertainties. The module highlights the integration of feedback control, optimization, and learning-based techniques to ensure stability, robustness, and adaptability in dynamic environments. Practical focus is given to hybrid control architectures, motion planning, and behavioral decision-making for safe autonomy                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    |+**Study forms** | Hybrid or fully online | 
-**Pre-requirements**            Solid foundation in linear algebra, differential equationsand basic control theory (PIDfeedback concepts)Programming proficiency in Python or C++, familiarity with numerical computation tools (e.g.MATLAB, ROS, or Simulink), and understanding of system dynamics and kinematics. Prior exposure to robotics, machine learning, or embedded systems is beneficial but not required                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  |+**Module aims** | The aim of the module is to introduce control and planning methods for autonomous systems. The course develops students’ ability to design and analyse feedback control, motion planning and decision-making algorithms that generate safe and reliable vehicle behaviour in dynamic environments, using both classical and modern AI-based approaches. | 
-**Learning outcomes**           | Knowledge:\\ • Explain classical control principles (PID, LQR, MPC) and their application to vehicle dynamics.\\ • Describe AI-based control methods including reinforcement learning and neural network controllers.\\ • Understand motion planning and behavioral algorithms (FSM, Behavior Trees, A*, RRT, MPC).\\ • Discuss safety verification, validation, and certification issues for autonomous control systems.\\ Skills:\\ • Design, simulate, and tune classical controllers for trajectory tracking and stabilization.\\ • Implement basic reinforcement learning or hybrid control strategies in simulation environments.\\ • Develop motion planning pipelines integrating perception, planning, and control layers.\\ Understanding/Attitudes:\\ • Recognize trade-offs between transparency, performance, and adaptability in control architectures.\\ • Evaluate robustness, explainability, and ethical implications in AI-driven control.\\ • Appreciate interdisciplinary approaches to achieve safe and reliable autonomous operation.     |+**Pre-requirements** | Basic knowledge of linear algebra, differential equations and control theory, as well as programming skillsFamiliarity with system dynamics, robotics or numerical tools (e.g. MATLAB/Simulink) is recommended but not mandatory. | 
-** Topics **                    | 1. Classical Control Strategies:\\    – Feedback control fundamentals, PID design and tuning, LQR, Sliding Mode Control.\\    – Model Predictive Control (MPC) and real-time optimization.\\ 2. AI-Based Control Strategies:\\    – Reinforcement learning for control, supervised imitation learning.\\    – Neural network controllers and hybrid architectures.\\ 3. Integration and Safety:\\    – Verification, validation, and certification of control systems.\\    – Robustness, interpretability, and failure handling.\\ 4. Motion Planning and Behavioral Algorithms:\\    – FSMs, Behavior Trees, and rule-based systems.\\    – Planning methods: A*, D*, RRT, RRT*, and MPC-based trajectory generation.\\    – Predictive and optimization-based planning for dynamic environments.\\ 5. Future Trends:\\    – Explainable AI control, safe RL, and human-like behavioral models.                                                                                                                                                                |+**Learning outcomes** | **Knowledge**\\ • Explain classical control principles and their application to vehicle dynamics.\\ • Describe AI-based control methodsincluding reinforcement learning and neural network controllers.\\ • Understand motion planning and behavioral algorithms\\ • Discuss safety verification, validation, and certification issues for autonomous control systems.\\ **Skills**\\ • Design, simulate, and tune classical controllers for trajectory tracking and stabilization.\\ • Implement basic reinforcement learning or hybrid control strategies in simulation environments.\\ • Develop motion planning pipelines integrating perception, planning, and control layers.\\ **Understanding**\\ • Recognize trade-offs between transparency, performance, and adaptability in control architectures.\\ • Evaluate robustness, explainability, and ethical implications in AI-driven control.\\ • Appreciate interdisciplinary approaches to achieve safe and reliable autonomous operation. | 
-**Type of assessment**          | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |+**Topics** | 1. Classical Control Strategies:\\    – Feedback control fundamentals, PID design and tuning, LQR, Sliding Mode Control.\\    – Model Predictive Control and real-time optimization.\\ 2. AI-Based Control Strategies:\\    – Reinforcement learning for control, supervised imitation learning.\\    – Neural network controllers and hybrid architectures.\\ 3. Integration and Safety:\\    – Verification, validation, and certification of control systems.\\    – Robustness, interpretability, and failure handling.\\ 4. Motion Planning and Behavioral Algorithms:\\    – FSMs, Behavior Trees, and rule-based systems.\\    – Planning methods: A*, D*, RRT, RRT*, and MPC-based trajectory generation.\\    – Predictive and optimization-based planning for dynamic environments.\\ 5. Future Trends:\\    – Explainable AI control, safe RL, and human-like behavioral models. | 
-**Learning methods**            Lectures: Introduce theoretical and mathematical foundations of classical and AI-based control strategies.\\ Lab worksImplement and compare controllers (PID, LQR, RL) and motion planners (A*, RRT) using simulation tools such as low-fidelity planning simulators, or MATLAB/Simulink.\\ Individual assignmentsDesign a control or planning pipeline and evaluate safety/performance trade-offs.\\ Self-learningIndependent exploration of open-source control frameworks and reading of selected research literature.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     |+**Type of assessment** | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation | 
-**AI involvement**              Yes — students may use AI tools to generate code templates, optimize control parameters, or analyze planning performance. All AI-assisted work must be reviewed, validated, and cited properly in accordance with academic integrity standards.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               |   +**Learning methods** | **Lecture** — Introduce theoretical and mathematical foundations of classical and AI-based control strategies.\\ **Lab works** — Implement and compare controllers (PID, LQR, RL) and motion planners (A*, RRT) using simulation tools such as low-fidelity planning simulators, or MATLAB/Simulink.\\ **Individual assignments** — Design a control or planning pipeline and evaluate safety/performance trade-offs.\\ **Self-learning** — Independent exploration of open-source control frameworks and reading of selected research literature. | 
-^ **Recommended tools and environments** | |+**AI involvement** | Students may use AI tools to generate code templates, optimize control parameters, or analyze planning performance. All AI-assisted work must be reviewed, validated, and cited properly in accordance with academic integrity standards. | 
 +^ **Recommended tools and environments** | FSM, Behavior Trees, A*, RRT, MPC |
 ^ **Verification and Validation focus** |  | ^ **Verification and Validation focus** |  |
-^ **Relevant standards and regulatory frameworks** | |+^ **Relevant standards and regulatory frameworks** | ISO 26262, ISO 21448 (SOTIF), SAE J3016 |
  
en/safeav/curriculum/ctrl-b.1762163714.txt.gz · Last modified: 2025/11/03 09:55 by airi
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