Detail předmětu

Modelování a simulace

FEKT-BPC-MODAk. rok: 2021/2022

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

6

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 přednášky, cvičení odborného základu a cvičení na počítači. V rámci cvičení jsou vypracovávány testy pro ověření znalostí.

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 alespoň 10 bodů v průběhu semestru.
Závěrečná zkouška je hodnocena max. 70ti body.

Osnovy výuky

1. Základní pojmy, model, simulace. Vztah reálný systém-model. Stavový popis. Stavový popis systémů, souvislosti stavového a V/V popisu systému, linearizace.
2. Analogové modely, operační zesilovač, základní stavební prvky, problémy měřítek.
3. Matlab Simulink, numerické metody řešení dynamických systémů.
4. Modely mechanických dynamických systémů - základní prvky.
5. Modely mechanických dynamických systémů-metoda uvolňování, Lagrangeovy rovnice.
6. Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Zjednodušování grafů, přidělení kauzality. Modelovací schéma z vazebního grafu.
7. Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Principy modelování elektrických systémů.
8. Kolize kauzality, algebraické smyčky.
9. Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Principy modelování mechanických systémů.
10. Modelování náhodných jevů.
11. Systémy diskrétních událostí.
12. Modelování tepelných a hydraulických systémů včetně příkladů.
13. Shrnutí a opakování.

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

Šolc, F., Václavek, P.: Modelování a simulace, ET VUT FEKT Brno (CS)

Doporučená literatura

Horáček, P.:Systémy a modely, ČVUT Praha, 1998. (CS)
Karnopp D.C., Margolis D.L., Rosenberg R.C.:System Dynamics a Unified Approach. J. Wiley,1990. (EN)
MATLAB-Simulink Reference manual. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

1 Základní pojmy, model, simulace. Vztah reálný systém-model. Stavový popis. Stavový popis systémů, souvislosti stavového a V/V popisu systému, linearizace.
2 Analogové modely, operační zesilovač, základní stavební prvky, problémy měřítek.
3 Matlab Simulink, numerické metody řešení dynamických systémů.
4 Modely mechanických dynamických systémů - základní prvky.
5 Modely mechanických dynamických systémů-metoda uvolňování, Lagrangeovy rovnice.
6 Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Zjednodušování grafů, přidělení kauzality. Modelovací schéma z vazebního grafu.
7 Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Principy modelování elektrických systémů.
8 Kolize kauzality, algebraické smyčky.
9 Modelování dynamických systémů pomocí vazebních grafů. Principy modelování mechanických systémů.
10 Modelování náhodných jevů
11 Systémy diskrétních událostí
12 Modelování tepelných a hydraulických systémů včetně příkladů
13 Shrnutí a opakování

Cvičení odborného základu

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Kozubík
prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.
Ing. Dominik Friml, Ph.D.

Osnova

1 Stavový a V/V popis systémů
2 Měřítka a numerické metody
3 Modely mechanických systémů
4 Modelování pomocí vazebních grafů – elektrické systémy
5 Modelování pomocí vazebních grafů – mechanické systémy
6 Systémy diskrétních událostí
7 Shrnutí a opakování

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Libor Veselý, Ph.D.
Ing. Michal Kozubík
Ing. Dominik Friml, Ph.D.

Osnova

1 Matlab Simulink 1
2 Matlab Simulink 2
3 Matlab Simulink 3
4 Matlab Simulink 4
5 Systémy diskrétních událostí – Witness 1
6 Systémy diskrétních událostí – Witness 2