Detail předmětu

Modelování strojních soustav

FSI-ZMS-AAk. rok: 2010/2011

Předmět poskytuje základní teoretické a praktické znalosti týkající se matematického modelování a počítačové simulace strojních soustav pro účely predikce a optimalizace chování těchto soustav, a to již ve fázi jejich konstrukce. Probírají se zejména následující témata: metody matematického modelování strojních systémů, softwarové prostředky počítačové simulace, základy prostředí MATLAB/Simulink, ukázky použití MATLABu/Simulinku v jednotlivých oblastech, charakteristika toolboxů vybraných pro konstruktéry z MATLABu a Simulinku, tvorba matematických a simulačních modelů ve vybraných strojních aplikacích.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Josef Nevrlý, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu


Prerekvizity – výčet znalostí, které musí student znát před studiem daného předmětu:
matematika, fyzika, části a mechanismy strojů, mechanika, pružnost a pevnost, hydromechanika, termomechanika, elektrotechnika – základy v rozsahu prvních čtyř ročníků magisterského studia

Prerekvizity

Matematika, fyzika, části a mechanismy strojů, mechanika, pružnost a pevnost, hydromechanika, termomechanika, elektrotechnika – základy v rozsahu prvních čtyř ročníků studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka modelování za širšího využití počítače.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška má dvě části: ústní - teoretickou a na počítači - praktickou (s využitím dovolených podkladů. K absolvování zkoušky je třeba, aby každá její část byla hodnocena lépe než klasifikačním stupněm F.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy matematického modelování a počítačové simulace strojních soustav, interdisciplinárního oboru, zabývajícího se formulováním matematicko-fyzikálních vztahů, popisujících vnitřní i vnější chování těchto soustav při jejich činnosti; vedle formulace matematického modelu je cílem naučit studenty prakticky realizovat model na počítači a stanovit z takové simulace potřebné závěry.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka je kontrolovaná, podmínkou zápočtu je aktivní účast ve cvičení.

Základní literatura

Karban P.: Výpočty a simulace v programech Matlab a Simulink. Computerpress, Brno, 2006
Nevrlý J.: Metodology of Modeling Fluid Power and Lubrication Systems. Wydawnictwo Politechniki Wroclawskiej, Wroclaw, 2005. ISBN 83-7085-848-1.
Noskievič P.: Modelování a identifikace systémů. Montanex, Ostrava, 2000.

Doporučená literatura

http://www.humusoft.cz/
http://www.mathworks.com/

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-KSI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Josef Nevrlý, CSc.

Osnova

1. Úvod. Metody matematického modelování strojních systémů. Softwarové prostředky počítačové simulace strojních systémů. MATLAB a jeho struktura.
2. Operátorské nástroje MATLABu.
3. Programování.
4. Základy grafiky. Vizualizace ve 3D.
5. Základy práce v Simulinku. Tvorba modelu.
6. Práce s bloky. Rovnice modelu.
7. Ilustrativní ukázky použití MATLABu v jednotlivých oblastech: matematika, grafika, vizualizace ve 3D.
8. Charakteristika toolboxů MATLABu vybraných pro konstruktéry:
tvorba křivek, sběr experimentálních dat, optimalizace, parciální diferenciální rovnice,
9. zpracování signálu, splajny, matematická statistika,virtuální realita.
10. Charakteristika toolboxů Simulinku vybraných pro konstruktéry -
SimDriveline: převody a modely automobilu, modely spojek, modely převodovek, modely ztrát výkonu, modely pružného hřídele, měnič momentu, torzní pérový tlumič.
11. Simhydraulics: hydraulické systémy, typické hydraulické prvky, ventily, hydraulické motory, související mechanické systémy.
12. SimMechanics: robot s regulátorem a virtuální realita, řízení vozidla .
13. Jednoduché mechanismy. Systémy s třením. Stateflow.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Josef Nevrlý, CSc.

Osnova

1. Základní vlastnosti střídavého elektrického signálu. Objemová práce při kompresi.
2. Výpočet přímočarého pneumotoru. Lamelový pneumotor. Radiální pístový pneumotor.
3. Tlaková nádoba, stavová rovnice plynu. Tepelné poměry ve vzdušníku.
4. Rovnoměrný přímočarý pohyb hmotného tělesa. Rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb.
5. Pohyb po nakloněné rovině. Matematické kyvadlo. Vrh svislý vzhůru.
6. Volný pád tělesa. Balistická křivka projektilu. Ohyb vetknutého nosníku.
7. Průhyb oboustranně uloženého nosníku. Navíjecí zařízení. Dynamika sedačky řidiče.
8. Stabilizace plošiny na podvozku. Regulace radlice grejdru.
9. Orbitální pohyb satelitu. Vývoj výšky hladiny v nádrži. Vývoj výšky hladin dvou spojených nádrží.
10. Přechodové charakteristiky dynamických systémů 1. řádu.
Přechodové charakteristiky dynamických systémů 2. řádu.
11. Frekvenční charakteristiky dynamických systémů 2. řádu.
Přechodové charakteristiky PID regulátoru.
12. Regulační obvod se spojitým PID regulátorem. Oblast stability regulačního obvodu.
13. Stejnosměrný motor s cizím buzením. Stejnosměrný motor s buzením permanentními magnety.