Detail předmětu

Simulační modelování

FSI-VMOAk. rok: 2014/2015

Kurz je zaměřen na osvojení znalostí a dovedností v oblasti simulačního modelování spojitých a diskrétních dynamických systémů a v souvisejících oblastech. Praktické příklady jsou orientovány technicky, přičemž zahrnují simulaci nelineárních a chaotických systémů. V závěru kurzu jsou prezentovány simulace inteligentních systémů, které mají široké uplatnění například v oblasti modelování a optimalizace. V rámci počítačových cvičení je využíváno prostředí Matlab/Simulink (plus vybrané knihovny) a dále systém Maple.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Znalost principů modelování a simulace. Schopnost vytvořit simulační model spojitého, diskrétního a kombinovaného systému. Základní znalosti o nelineárních, chaotických, fraktálních a inteligentních systémech

Prerekvizity

Základy numerické matematiky, pravděpodobnost a statistika, základy programování.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Písemná a ústní zkouška z obsahové náplně kursu, zápočet z průběžných projektů a písemných testů.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty se základními metodami a nástroji pro modelování a simulaci spojitých a diskrétních dynamických systémů, včetně systémů nelineárních a chaotických. Cílem kurzu je rovněž úvod do simulace inteligentních systémů..

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

Účast na přednáškách není kontrolována. Cvičení jsou povinná. Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů, polosemestrálním testem a závěrečnou zkouškou.

Základní literatura

J. Horák, L. Krlín, A. Raidl: Deterministický chaos a jeho fyzikální aplikace, Academia, Praha, 2003
Kvasnička, V., Pospíchal, J., Tiňo, P: Evolučné algoritmy, STU Bratislava, 2000
Ross S.: Simulation, 3rd edition, Academic Press, 2002
Zeigler B., Praehofer H., Kim T.: Theory of Modelling and Simulation, 2nd edition, Academic Press, 2000

Doporučená literatura

J. Horák, L. Krlín, A. Raidl: Deterministický chaos a jeho fyzikální aplikace, Academia, Praha, 2003
Kvasnička, V., Pospíchal, J., Tiňo, P: Evolučné algoritmy, STU Bratislava, 2000
Ross S.: Simulation, 3rd edition, Academic Press, 2002
Zeigler B., Praehofer H., Kim T.: Theory of Modelling and Simulation, 2nd edition, Academic Press, 2000

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-AIŘ , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc.

Osnova

1. Definice základních pojmů a klasifikace modelů: konceptuální, abstraktní a simulační modely. Popis systému. Základní metody modelování.
2. Simulace dynamických systémů I. (spojité systémy, synchronizace výpočtu).
3. Simulace dynamických systémů II. (spojité a diskretizované systémy).
4. Simulace dynamických systémů III. (ODE řešiče a metody numerické integrace).
5. Generátory pseudonáhodných čísel (implementace generátoru, testy).
6. Simulační modelování s pomocí celulárních automatů (model epidemie).
7. Nelineární a chaotické systémy I. (deterministický chaos, příklady).
8. Nelineární a chaotické systémy II. (atraktor, Ljapunovská stabilita).
9. Fraktály a chaos I. (IFS, generátory, fraktální dimenze).
10. Fraktály a chaos II. (L-systémy, modely přírodních objektů).
11. Modelování a simulace inteligentních systémů I. (swarm systémy).
12. Modelování a simulace inteligentních systémů II. (evoluční systémy).
13. Modelování a simulace inteligentních systémů III. (kognitivní systémy).

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Lukáš Knispel
prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc.

Osnova

1. Simulační software I. (Simulink, SimMechanics)
2. Simulační software II. (Stateflow, MapleSim)
3. Simulace technické soustavy I. (automobil).
4. Simulace technické soustavy II. (soustava nádrží, rezonanční obvod).
5. Generátory pseudonáhodných čísel.
6. Půlsemestrální test a zadání projektů.
7. Nelineární systémy (příklady, simulační modelování)
8. Deterministický chaos. Motýlí efekt.
9. Generování fraktálů I. (IFS, Mandelbrot).
10. Generování fraktálů II. (L-systémy)
11. Modelování inteligentních systémů I. (ant collony optimization).
12. Modelování inteligentních systémů II. (optimalizační metaheuristiky).
13. Modelování inteligentních systémů III. (umělé neuronové sítě).