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

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