Endurnýjanleg orka: inngangur (UAU111F)

Þróun í átt til sjálfbærari orkukerfa, byggir á aukinni notkun  umhverfisvænni og endurnýanlegri orku.  Í þessu inngangsnámskeiði verður:  i) gefin yfirsýn yfir sögu orkunotkunar í heiminum allt til stöðu orkumála í dag.  Að auki verður gefin innsýn inn í framtíðarspár Alþjóða Orkumálastofnunarinnar (IEA) með áherslu á sýn þeirra á endurnýjanlega orku og sjálfbærni ii) gefin yfirsýn yfir hefðbundnda og óhefðbundna orkugjafa svo sem vatnsorku, jarðvarma, sjávarföll, sólarorku og vindorku auk lífmassa með áherslu á verkfræðilegar nálganir og eðli þessarra orkugjafa iii) gefin innsýn í rafmagnsframleiðslu iv) gefið yfirlit yfiir umhverfisáhrif orkuvinnslu og orkunotkunar v) gefin yfirsýn yfir stefnumótun í orkumálum með sjálfbærni að leiðarljósi, auk annarrar stefnumótunar svo sem í loftslagsmálum.

Námskeiðið er samsett af vettvangsferðum og fyrirlestrum. 

Námskeiðið er eingöngu fyrir nemendur í kjörsviðinu: Endurnýjanleg orka.

Lokaverkefni (ROT441L)

• Efni lokaverkefnis skal valið í samráði við leiðbeinanda (leiðbeinendur) úr hópi fastra kennara deildar. Lokaverkefnið er 60 einingar. 
• Meistaranemandi skrifar meistararitgerð skv. sniðmáti sviðsins og ver ritgerðina í meistaravörn (prófi).
• Próf lokaverkefnis skiptist í tvo hluta: Munnlegt próf og opinberan fyrirlestur
• Viðstaddir í munnlegu prófi er nemandi, leiðbeinandi, prófdómari og meðlimir meistaranámsnefndar. Nemandinn heldur stutta kynningu um verkefnið sitt.
• Nemandinn skilar meistararitgerð og veggspjaldi.
• Samkvæmt reglum meistaranám sviðsins þurfa allir nemendur sem hyggjast brautskrást frá Verkfræði- og náttúruvísindasviði að halda opinberan fyrirlestur um lokaverkefnið sitt.
• Skil þarf rafrænu eintaki af lokaverkefni í Skemmuna sem er stafrænt varðveislusafn lokaverkefna við alla háskóla á Íslandi. 
• Samkvæmt reglum Háskóla Íslands eiga allar MS ritgerðir að vera opnar eftir að þeim hefur verið skilað inn á skemmuna.

Hæfniviðmið:

Að MS-ritgerð lokinni á nemandi að geta:

• Mótað verkfræðilegt hönnunarverkefni/rannsóknarspurningu
• Greint og leyst verkfræðileg verkefni á sérhæfðu sviði.
• Framkvæmt vandaða heimildaöflun og heimildarýni.
• Sýnt frumkvæði og sjálfstæða skapandi hugsun.
• Nýtt hefðbundnar aðferðir til þess að svara tiltekinni rannsóknarspurningu
• Dregið saman þekkingu á fræðasviðinu og unnið rannsókn sem felur í sér framlag til þess
• Unnið úr niðurstöðum, greint óvissuþætti og takmarkanir og túlkað niðurstöður.
• Metið umfang rannsóknarefnis og skipulagt vinnu sína í samræmi við það
• Sett fram rannsóknaniðurstöður, rökstutt þær og tengt við stöðu þekkingarinnar á  fræðasviðinu

Valið efni í rafmagns- og tölvuverkfræði (RAF054F)

Fyrirlestrar um valið efni í rannsóknum og þróun í rafmagns- og tölvuverkfræði. Umfjöllunarefni er breytilegt milli ára.

Læknisfræðileg myndgreiningarkerfi (RAF507M)

Kynning á grundvallaratriðum læknisfræðilegra myndgreiningartækja frá merkjafræðilegu sjónarhorni. Farið verður yfir tækjabúnaðinn, eðlisfræðina og merkjafræðina sem notuð er í röntgen, tölvusneiðmynd, geislamyndgerð (þ.e. SPECT og PET), sónar og segulómun (MRI).  Aðaláhersla verður lögð á fræðin hvernig myndir verða til í þessum tækjum, hvaða merki frá líkamanum er verið að mæla og hvernig merkið/mælingin er notuð til að búa til mynd. Auk þess verður fjallað um gæði myndanna í hverju tæki, þ. á m. upplausn, skerpu, SNR og bjögun.

Lokaverkefni: verkefnastjórnun, ritfærni og kynning (VON001F)

Námskeiðið fjallar um inngang að vísindalegum aðferðum, siðfræði vísinda í háskólasamfélaginu. Einnig verður farið í hlutverk nemanda, leiðbeinanda og prófdómara. Tekin verða fyrir árangursrík og heiðarleg samskipti sem og gerð fræðilegrar umfjöllunar með notkun gagnasafna og réttri heimildanotkun. Gerð rannsóknaráætlunar og rannsóknaðferðir verða kynntar og einnig hagnýt framsetning tölulegra gagna. Farið verður í verklag við gerð fræðiritgerða, hvernig skipta á stóru verkefni niður í smærri einingar, gerð áætlunar og tímalínu og hvernig á að fylgja þeim. Lífið eftir brautskráningu og vinnumarkaðurinn.

Lokaverkefni (ROT441L)

• Efni lokaverkefnis skal valið í samráði við leiðbeinanda (leiðbeinendur) úr hópi fastra kennara deildar. Lokaverkefnið er 60 einingar. 
• Meistaranemandi skrifar meistararitgerð skv. sniðmáti sviðsins og ver ritgerðina í meistaravörn (prófi).
• Próf lokaverkefnis skiptist í tvo hluta: Munnlegt próf og opinberan fyrirlestur
• Viðstaddir í munnlegu prófi er nemandi, leiðbeinandi, prófdómari og meðlimir meistaranámsnefndar. Nemandinn heldur stutta kynningu um verkefnið sitt.
• Nemandinn skilar meistararitgerð og veggspjaldi.
• Samkvæmt reglum meistaranám sviðsins þurfa allir nemendur sem hyggjast brautskrást frá Verkfræði- og náttúruvísindasviði að halda opinberan fyrirlestur um lokaverkefnið sitt.
• Skil þarf rafrænu eintaki af lokaverkefni í Skemmuna sem er stafrænt varðveislusafn lokaverkefna við alla háskóla á Íslandi. 
• Samkvæmt reglum Háskóla Íslands eiga allar MS ritgerðir að vera opnar eftir að þeim hefur verið skilað inn á skemmuna.

Hæfniviðmið:

Að MS-ritgerð lokinni á nemandi að geta:

• Mótað verkfræðilegt hönnunarverkefni/rannsóknarspurningu
• Greint og leyst verkfræðileg verkefni á sérhæfðu sviði.
• Framkvæmt vandaða heimildaöflun og heimildarýni.
• Sýnt frumkvæði og sjálfstæða skapandi hugsun.
• Nýtt hefðbundnar aðferðir til þess að svara tiltekinni rannsóknarspurningu
• Dregið saman þekkingu á fræðasviðinu og unnið rannsókn sem felur í sér framlag til þess
• Unnið úr niðurstöðum, greint óvissuþætti og takmarkanir og túlkað niðurstöður.
• Metið umfang rannsóknarefnis og skipulagt vinnu sína í samræmi við það
• Sett fram rannsóknaniðurstöður, rökstutt þær og tengt við stöðu þekkingarinnar á  fræðasviðinu

Línuleg kerfi (RAF602M)

• Stýringar fyrir erfið kerfi
• Hönnun ástandsafturverkandi stýringa
• Hönnun á aðfelluskoðurum
• Einsleitar varpanir yfir á sértæk ástandsform
• Stýranleiki og skoðanleiki
• Bestun (Linear Quadratic Regulator - LQR) - línulegar kvaðratískar ástandsafturverkandi stýringar)
• Kalman síun (Kalman filtering)
• Ástandsafturverkandi stýringar og skoðarar á formi yfirfærslufalla, skertir skoðarar
• Truflanaskoðarar
• Framverkandi stýringar (FeedForward -FF) og stýringar byggðar á innra líkani (Internal Model Control - IMC)
• Stuðlajafnandi PID stýringar
• Stýringar byggðar á spálíkani (Model Prediction Control - MPC)
• Líkansauðkenning (System Identification) 

Raforkumarkaðir og raforkuhagfræði (RAF610M)

Helstu gerðir orkuvera til vinnslu raforku. Stutt yfirlit yfir almennar klassískar bestunarðferðir. Klassískar aðferðir við bestun í raforkukerfum miðað við einkasöluform (Economic Dispatch, Unit Commitment, Optimal Load Flow, Optimal Hydrothermal Operation ofl). Hagkvæmasti rekstur vatnsaflskerfa til langs og skamms tíma. Grundvallaratriði kostnaðarhugtaka vegna rekstrar og uppbyggingar kerfa. Hagkvæmasta uppbygging virkjanakerfi. Kostnaðarföll, meðalkostnaður, jaðarkostnaður og nokkur grunnhugtök rekstrarhagfræði. Yfirlit yfir markaðsvæðingu og áhrif hennar á raforkugeirann í heildsölu og smásölu. Verðteygni og hagfræðileg og verkfræðileg sjónarmið um orkunotkun og álag. Uppbygging raforkumarkaða, raforkupotta og tvíhliða samningar. Markaðsráðandi staða og samkeppni í raforkuvinnslu. Hámörkun ágóða samkeppnisaðila, samanburður við einkasöluform með og án flutningstakamarkana og orkutapa. Dæmi um útfærslu í litlum kerfum og útvíkkun fyrir stór kerfi. Raforkuflutningur, og valkostir við verðlagningu hans. Raforkudreifing og mælingar í markaðsvæddu kerfi. Punktverðlagning orku og rauntímaverðlagning. Samantekt um stöðu og líklega þróun markaðsvæðingar og útfærslu í mismunandi kerfum, löndum og heimshlutum.

Línuleg kerfi (RAF602M)

• Stýringar fyrir erfið kerfi
• Hönnun ástandsafturverkandi stýringa
• Hönnun á aðfelluskoðurum
• Einsleitar varpanir yfir á sértæk ástandsform
• Stýranleiki og skoðanleiki
• Bestun (Linear Quadratic Regulator - LQR) - línulegar kvaðratískar ástandsafturverkandi stýringar)
• Kalman síun (Kalman filtering)
• Ástandsafturverkandi stýringar og skoðarar á formi yfirfærslufalla, skertir skoðarar
• Truflanaskoðarar
• Framverkandi stýringar (FeedForward -FF) og stýringar byggðar á innra líkani (Internal Model Control - IMC)
• Stuðlajafnandi PID stýringar
• Stýringar byggðar á spálíkani (Model Prediction Control - MPC)
• Líkansauðkenning (System Identification) 

Róbótar og tölvusjón (RAF614M)

Stærðfræðileg undirstaða hnitakerfa og varpana. Hreyfifræði (kinematics), framvirkar og bakvirkar lausnir. Greining og stýring hraða hreyfinga. Hreyfiferlar í þrívíðu rúmi og brúun milli forritaðra punkta á hreyfiferlum. Notkun tölvusjónar, skynjara og endatóla með róbótum. Stýring og forritun róbóta. Æfingar og hermanir.

Vísindi og nýsköpun í heilbrigðistækni (RAF615M)

Í námskeiðinu kynnast nemendur hagnýtingu á rafmagns- og tölvuverkfræði í læknisfræði og heilbrigðistækni.  Fengnir verða gestafyrirlesarar úr fyrirtækjum landsins, sem sérhæfa sig í notkun rafmagns- og tölvuverkfræði við lausn vandamála á sviði læknisfræði og heilbrigðistækni. Nemendur fá þannig að kynnast þróun og nýsköpun, sem er í fararbroddi á sviðinu. Fjallað verður m.a. um merkjafræði og myndgreiningu í læknisfræði og erfðafræði, merkjafræði og skynjara m.a. í tengslum við svefn og merki taugakerfisins, stoðtækni, gervigreind, o.fl.  Að lokum fá nemendur tækifæri til að þróa og vinna að eigin rannsóknarhugmynd þar sem verkfræðilausnum er beitt til að leysa læknisfræðileg vandamál. Í gegnum verkefnið fá nemendur að kynnast skrifum og kynningu rannsóknaáætlana og styrkumsókna, sem snúa að rannsóknum bæði í iðnaði og háskólum.

Þráðlaus fjarskipti (RAF616M)

Stafræn farsímakerfi komu á sjónarsviðið snemma á 10. áratugnum. Segja má að þau hafi valdið þjóðfélagslegri byltingu sem fólst í því að hægt er að ná sambandi við fólk hvar og hvenær sem er. Tilkoma snjallsíma og háhraða farsímakerfa hefur jafnframt stóraukið möguleika fólks til að afla sér upplýsinga á texta-, hljóð- eða myndformi, nærri hvar og hvenær sem er. Wi-Fi hefur einnig þróast hratt undanfarin ár og vegna þess nýtur fólk „frelsis“ þráðlausra fjarskipta á heimilum og í fyrirtækjum. Þráðlaus fjarskipti snerta fleiri svið tilverunnar, sjónvarpi og útvarpi er m.a. dreift með þráðlausum fjarskiptakerfum og fjarskipti við farartæki eru þráðlaus. Staðsetningartækni með gervitunglum, Internet hlutanna (e. Internet of Things, IoT) og „Machine-To-Machine“ (M2M) byggja á þráðlausum fjarskiptum og verður því gerð nokkur skil.

Í námskeiðinu verður farið yfir undirstöður þráðlausra fjarskipta, sem eru m.a. loftnet og bylgjuútbreiðsla, flutningslínur og hegðun rása á hátíðni. Lýst verður eiginleikum kynslóða farsímatækninnar allt frá fyrstu kynslóð til þeirra fimmtu. Má þar nefna mótunartækni QAM og fléttunartækni FDMA, CDMA, TDMA, W-CDMA og OFDM(A) og loftnetatækni sem byggir á MIMO. Enn fremur verður fjallað um tvírásaraðferðirnar TDD og FDD. Þjónustuþættir farsímatækni verða til umfjöllunar eins og gagnatengingar, talþjónusta þ.á m. VoLTE.

Fjallað verður um staðlana fyrir Wi-Fi, IEEE 802.11, Blátönn og Zigbee sem byggja á 802.15 staðlaröðinni og Z-Wave. Þráðlaus skynjaranet eru gjarnan byggð á þessari tækni og verða þeim gerð stutt skil.

Til viðbótar verður tæpt á öðrum sviðum þráðlausra fjarskipta eins og stafrænum þráðlausum sendingum sjónvarps með DVB-T og DVB-S tækni og lítillega fjallað um fjarskipti um gervitungl og staðsetningarækni með gervitunglum.

Kennslan mun að mestu fara fram á fyrirlestra- og umræðuformi. Unnin verða verkefni en auk þess eiga nemendur að skrifa fjórar greinar um valið efni og halda stutta fyrirlestra um efnið.

Valið efni í rafmagns- og tölvuverkfræði (RAF055F)

Fyrirlestrar um valið efni í rannsóknum og þróun í rafmagns- og tölvuverkfræði. Umfjöllunarefni er breytilegt milli ára.

Undirstöður internetsins (RAF617M)

Fjarskipti nútímans einkennast af því að gögnin eru send eftir fastlínunetum stærstan hluta leiðarinnar en við seinasta spölinn er oft notuð þráðlaus tækni sem veitir þægindi þráðlausrar upplifunar. Nærri öll gögn sem send eru milli fólks eða tækja fara eftir fastlínukerfum stærstan hluta leiðarinnar. Fyrir verkfræðinga á sviði fjarskipta skiptir því afar miklu að hafa yfirgripsmikla þekkingu á fastlínunetum og þeim fjölbreyttu aðferðum sem beitt er á því sviði.

Í námskeiðinu verða kenndar helstu aðferðir við uppbyggingu stofnneta, ljósleiðaratækni verður kynnt og m.a.farið yfir DWDM, SDH, Ethernet, ATM og MPLS-TP. Á sviði aðgangsneta verður ítarlega fjallað um kopar-, kóax- og ljósleiðaranet, ADSL, VDSL, G.fast og fleiri meðlimi DSL fjölskyldunnar, kapalkerfi og DOCSIS staðalinn, FTTH og mismunandi útfærslur þeirra eins og virkt Ethernet og GPON.

Grunntækni fastlínuneta nútímans er IP tæknin og verða henni gerð góð skil allt frá bitaflutningslagi til notkunarlags. Á greinalagi verður lögð áhersla á Ethernet og MPLS. Farið verður í rása- og pakkaskiptingu, rásamiðuð og rásalaus fjarskipti. Þjónustuþáttum eins og PSTN, VoIP, IPTV, OTT og P2P verður lýst. Jafnframt verður fjallað um bakfæðingu þráðlausra neta eins og farsíma og Wi-Fi. Sýndarvæðing í fjarskiptum verður kynnt og fjallað um hugbúnaðardrifin net (SDN) ásamt sýndarvæðingu netaðgerða (NFV). Farið verður yfir laga- og regluumhverfi fjarskipta og fjallað um þætti eins og nethlutleysi, netnjósnir, skerðingu netfrelsis og aðila eins og Google, Apple, Microsoft og Netflix. Að lokum verður stuttlega farið í staðarnet (LAN) með áherslu á heimanet. Fjallað verður um beina, myndlykla, NAS, fjarskipti um raflínur (PLC), plastljósleiðara, MOCA og Wi-Fi kynnt til sögunnar.

Kennslan mun að mestu fara fram á fyrirlestra- og umræðuformi. Unnin verða verkefni á sviði IP fjarskipta en auk þess eiga nemendur að skrifa fjórar greinar um valið efni og halda stutta fyrirlestra um efnið.