Detail předmětu

Modelování a simulace

FEKT-KMODAk. rok: 2017/2018

Model, modelování, simulace, emulace. Modely dynamických systémů. Numerické metody řešení spojitých dynamických systémů. Modelování pomocí Lagrangeových rovnic. Modelování pomocí vazebních grafů. MATLAB-Simulink nástroj pro modelování dynamických systémů. Systémy diskrétních událostí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen
- systematicky sestavovat abstraktní modely mechanických, elektromechanických a jiných systémů
- provádět simulaci a základní analýzu takových systémů pomocí univerzálního programového vybavení MATLAB-Simulink
- provádět normalizaci modelů pro použití na mikroprocesorech
- linearizovat modely nelineárních systémů
- sestavovat základní modely systémů diskrétních událostí

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují tutoriály a cvičení na počítači. Student odevzdává sedm samostatných úloh.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti jsou hodnoceni průběžně během studia na cvičeních a půlsemestrálním testem. Za semestr tak mohou získat max. 30bodů. Podmínkou udělení zápočtu je účast na povinné části výuky a získání minimálně 10 bodů z úloh. Závěrečná zkouška je hodnocena max. 70ti body.

Osnovy výuky

1. Základní pojmy model, simulace, emulace. Vztah reálný systém - model
2. Stavový popis systémů
3. Souvislosti stavového a V/V popisu dynamických systémů
4. MATLAB-Simulink, numerické metody řešení spoj. dyn. systémů
5. Modely mechanických dynamických systémů.
6. Modely mechanických dynamických systémů. Metoda uvolňování
7. Modelování mechanických systémů pomocí Lagrangeových rovnic
8. Základní modely tepelných a hydraulických systémů.
9. Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů
10. Modelování elektrických dynamických systémů pomocí vazebních grafů
11. Modelování mechanických dynamických systémů pomocí vazebních grafů
12. Modelování systémů diskrétních událostí - základní pojmy
13. Simulace systémů diskrétních událostí

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit posluchače s metodami sestavování abstraktních modelů k různým fyzikálním a jiným reálným systémům. Seznámit posluchače s metodami simulace takových systémů.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Horáček, P.:Systémy a modely, ČVUT Praha, 1998. (CS)
MATLAB-Simulink Reference manual. (EN)
Noskievič, P.:Modelování a identifikace, Montanex a.s.,1999. (CS)
Šolc, F., Václavek, P.: Modelování a simulace, ET VUT FEKT Brno (CS)

Doporučená literatura

Gordon G.:System Simulation,Prentice Hall,1969 (EN)
Karnopp D.C., Margolis D.L., Rosenberg R.C.:System Dynamics a Unified Approach. J. Wiley,1990. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-AMT , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Základní pojmy model, simulace, emulace. Vztah reálný systém - model.
Model, modelování, simulace, emulace.
MATLAB-Simulink nástroj pro modelování dynamických systémů.
Modely dynamických systémů.
Modely mechanických systémů
Modely tepelných a hydraulických systémů.
Modelování pomocí Lagrangeových rovnic. Modelování pomocí vazebních grafů.
Numerické metody řešení spojitých dynamických systémů.
Systémy diskrétních událostí.

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Sestavení matematického modelu jednoduchého mechanického systému.
Sestavení matematického modelu jednoduchého elektrického systému.
Sestavení matematického modelu elektromechanického systému.
Matematický model tepelného a hydraulického systému.
Sestavení matematického modelu pomocí Lagrangeových rovnic.
Jednoduchý vazební graf.
Vazební graf elektrického RLC systému.
Vazební graf složitějšího elektrického systému.
Vazební graf mechanického systému.
Vazební graf elektromechanického systému.
Vazební graf, stavové schema, stavové rovnice elektromechanického systému.
Řešení neminimálních realizací a algebraických smyček.
Model systému diskrétních událostí.

Cvičení na počítači

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

MATLAB-Simulink, základní informace o systému.
Sestavení abstraktního modelu a jeho simulace v systému MATLAB-Simulink.
Speciální funkce systému MATLAB-Simulink
Speciální funkce systému MATLAB-Simulink
Speciální funkce systému MATLAB-Simulink