Detail předmětu

Numerical Modeling Fundamentals

FEKT-MPA-NMFAk. rok: 2022/2023

Studenti se seznámí s základními principy optimalizace a naučí se ji využívat k řešení návrhových úloh. Dále se studenti seznámí se základními principy numerického modelování elektromagnetických a mechanických struktur. Studenti poté budou schopni modelovat a navrhovat tyto struktury v prostředí MATLAB a HFSS. Teoretické znalosti získané v předchozích předmětech (antény, vedení, zesilovače, filtry…) si studenti ověří díky praktickému počítačovému návrhu. V rámci zápočtového projektu studenti aplikují získané dovednosti a navrhnou model vybraného mikrovlnného obvodu či mechnické struktury.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent je schopen:
- porozumět principům vybraných optimalizačních metod a vybrat vhodný typ metody pro zadaný problém a formulovat kriteriální funkci,
- porozumět principům a vlastnostem základních numerických metod,
- použít metody k simulaci a návrhu inženýrských struktur.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují semináře pokrývající přednášky a týmovou projektovou práci. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti získavají body za aktivní účast v počítačových cvičeních, dále z testu během semestru a klasifikovaný zápočet je udělen po vypracování závěrečného projektu.

Osnovy výuky

1. Optimalizace - základní pojmy, podmínky optimality, agregace kritérií, gradientní metody
2. Optimalizace - stochastické jednokriteriální metody
3. Optimalizace - stochastické vícekriteriální metody
4. Numerické metody pro derivování
5. Numerické metody pro integrování
6. Metoda konečných diferencí
7. Metoda konečných prvků
8. Simulace elektromagnetických jevů
9. Mikrovlnná vedení a antény
10. Simulace mechanických jevů
11. Pružnost, pevnost, namáhání
12. Simulace termálních jevů
13. Multi-fyzikální modelování

Učební cíle

Cílem předmětu je prohloubit znalosti studentů o nástrojích numerické analýzy pro modelování a návrh mikrovlnných obvodů a mechanických struktur. Získané znalosti studenti aplikují při návrhu těchto obvodů (systémů) pomocí počítačových modelů.

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

ABRAMOWITZ, M. a I. A. STEGUN. Handbook of Mathematical Functions: with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. 3. GB: Dover Publications, 1965. ISBN 0486612724. (EN)
DEB, K. Multi-objective optimization using evolutionary algorithms. Chichester: John Wiley, c2001. Wiley paperback series. ISBN 0-471-87339-X. (EN)
GERALD, Curtis F. a Patrick O. WHEATLEY. Applied numerical analysis. 4th ed. Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub. Co., c1989. ISBN 0-201-11583-2. (EN)
SADIKU, Matthew N. O. a Matthew N. O. SADIKU. Numerical techniques in electromagnetics with MATLAB. 3rd ed. Boca Raton, Fla.: CRC Press, c2009. ISBN 142006309X. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-SAP magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPAJ-TEC magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPA-TEC magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz