Detail předmětu

Numerical Modeling Fundamentals

FEKT-MPA-NMFAk. rok: 2025/2026

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 pomocí jedné z probíraných metod vyřeší zadaný problém.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Studenti získavají body za aktivní účast v počítačových cvičeních, dále z testu během semestru a zkouška je udělena po vypracování a obhajobě závěrečného projektu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

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.
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.

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-SAP magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Osnova

1. Cyklus numerického modelování.

2. Souřadné systémy, transformace.

3. Aproximace pomocí konečných diferencí.

4. Metoda konečných diferencí.

5. Numerické integrování.

6. 1D Metoda konečných prvků.

7. 2D Metoda konečných prvků.

8. Meta momentů.

9. Optimalizace: podmínky optimality.

10. Lokální optimalizační metody.

11. Globální optimalizační metody.

12. Vícekriteriální optimalizace.

 

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Osnova

1. Cyklus numerického modelování.

2. Souřadné systémy, transformace.

3. Aproximace pomocí konečných diferencí.

4. Metoda konečných diferencí.

5. Numerické integrování.

6. 1D Metoda konečných prvků.

7. 2D Metoda konečných prvků.

8. Meta momentů.

9. Optimalizace: podmínky optimality.

10. Lokální optimalizační metody.

11. Globální optimalizační metody.

12. Vícekriteriální optimalizace.