Detail předmětu

Modelování a simulace I

FSI-RDOAk. rok: 2025/2026

Tento předmět se zabývá modelováním dynamických systémů na počítači. Systémy mohou být popsány obyčejnými diferenciálními rovnicemi (ODE), diferenciálně-algebraickými rovnicemi nebo např. pomocí stavového automatu. Hlavním pracovním nástrojem je prostředí MATLAB/Simulink, součástí výkladu jsou i některé jeho pokročilejší vlastnosti a funkce. Teoretické poznatky jsou v laboratorním cvičení demonstrovány na konkrétních reálných modelech řízených z prostředí Simulink pomocí I/O karty MF624.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

Vektory a matice. Obyčejné diferenciální rovnice. Matematika a fyzika v rozsahu předchozího studia. Znalost programovacího prostředí MATLAB z předchozího studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení předmětu probíhá podle standardní bodové škály 0–100 bodů. Pro získání zápočtu je nutné splnit následující podmínky:

  • Získat alespoň 20 bodů z 40 možných z testu ve cvičeních.
  • Získat alespoň 20 bodů z úlohy v laboratořích.

Zkouška je hodnocena maximálně 60 body.

Účast na cvičeních je povinná. Kontrola docházky a výuky probíhá na základě kritérií hodnocení stanovených pro cvičení.

Učební cíle

Studenti se seznámí s modelováním dynamických systémů (mechanických, elektromechanických a řízených) na počítači. V průběhu kurzu získají znalosti a dovednosti v následujících oblastech:

  • Lineární dynamické systémy a jejich analýza
  • Modelování v prostředí MATLAB/Simulink
  • Modelování řízených soustav
  • Praktická zkušenost s řízením reálné soustavy prostřednictvím I/O karty z prostředí MATLAB/Simulink

Tento kurz kombinuje teoretické poznatky s praktickým využitím v inženýrských aplikacích.

Základní literatura

Aström, K. J. & Wittenmark, B.: Computer-controlled systems: theory and design (2nd ed.), 1990 (EN)
Dutton, K.; Thompson, S., Barraclough, B.: The Art of Control Engineering, 1997 (EN)
Pelánek, R.: Modelování a simulace komplexních systémů, MUNI, 2011 (CS)
Stejskal, V.; Valášek, M.: Kinematics and dynamics of machinery, Marcel Dekker, New York, 1996 (EN)

Doporučená literatura

Grepl, R.: Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics, BEN - technická literatura, ISBN 978-80-7300-226-8 (CS)
Isermann, R.: Mechatronic Systems: Fundamentals, Springer, 2005 (EN)
Karban, P.: Výpočty a simulace v programech MATLAB a Simulink, cpress 2006 (CS)
Noskievič: Modelování a identifikace systémů, 1999 (CS)
Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-MET-P bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod
  2. Numerické metody integrace
  3. Lineární dynamický systém 1. a 2. řádu
  4. Řešení ODE v MATLABu
  5. Simulink I.
  6. Simulink II.
  7. SimScape
  8. StateFlow
  9. RT systémy, HW, SW
  10. Modelování tření
  11. Úvod do odhadu parametrů
  12. Fraktály a jiné krásné diskrétní systémy



Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

• Základy práce s I/O kartou MF624 v prostředí MATLAB/Simulink.
• Řízení DC motoru s enkodérem z prostředí Simulink pomocí I/O karty MF624. Návrh PID regulátoru pro řízení rychlosti a polohy.
• Zpracování zadaného projektu.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod
  2. Numerické metody integrace
  3. Lineární dynamický systém 1. a 2. řádu
  4. Řešení ODE v MATLABu
  5. Simulink I.
  6. Simulink II.
  7. SimScape
  8. StateFlow
  9. RT systémy, HW, SW
  10. Modelování tření
  11. Úvod do odhadu parametrů
  12. Fraktály a jiné krásné diskrétní systémy