Detail předmětu

Počítačové modelování a simulace

FEKT-BPMSAk. rok: 2010/2011

Úvod do počítačového modelování, obecné vysvětlení problematiky počítačových simulací
Využití počítačové simulace a modelování pro elektroenergetiku. Příklady aplikací v praxi
Matematický aparát pro podporu počítačové simulace v elektrotechnice, historie a obecný úvod
Komplexní čísla a jejich význam pro reprezentaci harmonických veličin, maticový počet pro lineární úlohy
Nelineární obvody a jejich numerické řešení s využitím počítače
Podstata fyzikálních domén, rozdílové, průtokové veličiny, výkonové a energetické veličiny, jejich multidisciplinární vztah
Základní požadavky na počítačovou simulaci, simulace reálných systémů, statické, dynamické, stacionární a nestacionární systémy
Modely elektrických a mechanických prvků, matematický popis, tvorba jednoduchých programů
Matematický systém MATLAB, SIMULINK a Power System Toolbox, využití pro energetiku, modelování energetických systémů
Simulační program DYNAST, multidisciplinární modelování, využití pro energetiku
Programy na bázi SPICE algoritmů, Micro-Cap, PSpice, GLF
Program Harmonická analýza distribučních a průmyslových sítí, datový postprocessing.
Simulační program ATP, možnosti a využití v energetice

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektroenergetiky (UEEN)

Výsledky učení předmětu

Student získá vědomosti v oblasti simulace a modelování energetických zařízení

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Úvod do počítačového modelování, obecné vysvětlení problematiky počítačových simulací
Využití počítačové simulace a modelování pro elektroenergetiku. Příklady aplikací v praxi
Matematický aparát pro podporu počítačové simulace v elektrotechnice, historie a obecný úvod
Komplexní čísla a jejich význam pro reprezentaci harmonických veličin, maticový počet pro lineární úlohy
Nelineární obvody a jejich numerické řešení s využitím počítače
Podstata fyzikálních domén, rozdílové, průtokové veličiny, výkonové a energetické veličiny, jejich multidisciplinární vztah
Základní požadavky na počítačovou simulaci, simulace reálných systémů, statické, dynamické, stacionární a nestacionární systémy
Modely elektrických a mechanických prvků, matematický popis, tvorba jednoduchých programů
Matematický systém MATLAB, SIMULINK a Power System Toolbox, využití pro energetiku, modelování energetických systémů
Simulační program DYNAST, multidisciplinární modelování, využití pro energetiku
Programy na bázi SPICE algoritmů, Micro-Cap, PSpice, GLF
Program Harmonická analýza distribučních a průmyslových sítí, datový postprocessing.
Simulační program ATP, možnosti a využití v energetice

Učební cíle

Seznámení studentů s možnostmi moderních počítačových technik při počítačovém modelování a simulování energetických zařízení.

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

Noskievič, P.: Modelování a identifikace systémů, Montanex 1999, Ostrava, ISBN 80-7225-030-2
Schindler, J.: Simulace a optimalizace systémů, Ostrava 1983

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-SEE , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Osnova

Úvod do počítačového modelování, obecné vysvětlení problematiky počítačových simulací
Využití počítačové simulace a modelování pro elektroenergetiku. Příklady aplikací v praxi
Matematický aparát pro podporu počítačové simulace v elektrotechnice, historie a obecný úvod
Komplexní čísla a jejich význam pro reprezentaci harmonických veličin, maticový počet pro lineární úlohy
Nelineární obvody a jejich numerické řešení s využitím počítače
Podstata fyzikálních domén, rozdílové, průtokové veličiny, výkonové a energetické veličiny, jejich multidisciplinární vztah
Základní požadavky na počítačovou simulaci, simulace reálných systémů, statické, dynamické, stacionární a nestacionární systémy
Modely elektrických a mechanických prvků, matematický popis, tvorba jednoduchých programů
Matematický systém MATLAB, SIMULINK a Power System Toolbox, využití pro energetiku, modelování energetických systémů
Simulační program DYNAST, multidisciplinární modelování, využití pro energetiku
Programy na bázi SPICE algoritmů, Micro-Cap, PSpice, GLF
Program Harmonická analýza distribučních a průmyslových sítí, datový postprocessing.
Simulační program ATP, možnosti a využití v energetice

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.
Ing. Tomáš Pavelka, Ph.D.

Osnova

Úvod do programového prostředí MATLAB, práce s grafickým rozhraním, zadávání příkazů, nápověda, historie příkazů, vlastní příkazy
Práce s maticemi, komplexními čísly, matematické operace s maticemi, vykreslení hodnot matice do grafu, inverze matice, matice impedancí a admitancí
Metoda uzlových napětí v maticovém tvaru, metoda smyčkových proudů v maticovém tvaru, výpočty jednoduchých lineárních obvodů
Časové analýzy v lineárních obvodech, využití maticového počtu, simulace v jednofázové a třífázové soustavě
Časové analýzy v obvodech s akumulačními prvky - kapacita, indukčnost - numerická derivace
Programová nadstavba SIMULINK - seznámení s knihovnami funkčních prvků, vytváření blokových modelů, zdroje signálu, zobrazení výsledků simulace
Export výsledků simulace do MATLABu, do souboru, tvorba modelů fyzikálních systémů - jednoduché oscilační obvody, filtry 1. a 2. řádu, frekvenční analýza
DYNAST - seznámení s prostředím, účel programu, tvorba programu simulace, tvorba modelů, jednoduché výpočty - soustava lineárních a nelineárních rovnic, diferenciálních rovnic
DYNAST - simulace složitějších systémů, příklady v knihovně, elektrická schémata, mnohapólové diagramy, využití grafické nadstavby DYNCAD
Zadání samostatného projektu, simulace jednoduchého dynamického systému
Program ATP, základní ovládání, funkce a možnosti, tvorba jednoduché simulace
Harmonická analýza distribučních a průmyslových sítí - práce s programem, využití v praxi, datový postprocesing v prostředí programu DATAGRAF
Dopracování projektu, odevzdání hotové simulace, obhájení vytvořeného modelu a výsledků simulace