|
Vyučující
|
-
Gazdoš František, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Motivace pro modelování a simulaci, základní přístupy; obecný postup při vytváření modelu; ilustrativní příklad. 2. Model dynamiky a ustáleného stavu, linearizace a odchylkový model; základní dělení dynamických systémů. 3. Modelování mechanických systémů. 4. Modelování elektrických systémů. 5. Modelování fluidních systémů. 6. Modelování chemických procesů. 7. Základy aproximace funkcí, polynomiální aproximace. 8. Simulace ustáleného stavu lineárních systémů se soustředěnými parametry. 9. Řešení soustav lineárních rovnic, přímé a nepřímé (iterační metody), podmínky řešení a konvergence. 10. Simulace ustáleného stavu nelineárních systémů se soustředěnými parametry. 11. Řešení nelineárních rovnic a jejich soustav - startovací, zpřesňující a spec. metody. 12. Simulace dynamiky procesů se soustředěnými parametry. 13. Numerické metody řešení obyčejných diferenciálních rovnic, stabilita numerického řešení, jednokrokové a vícekrokové metody. 14. Simulace ustáleného stavu a dynamiky procesů s rozloženými parametry - okrajové úlohy, úvod do řešení parciálních diferenciálních rovnic, metoda konečných diferencí.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
|
Přednášení, Metody práce s textem (učebnicí, knihou), Cvičení na počítači
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Základní znalosti fyziky, diferenciálních rovnic, L a Z transformace. |
| Základní znalosti fyziky, diferenciálních rovnic, L a Z transformace. |
| Výsledky učení |
|---|
| základních přístupů k modelování spojitých systémů a jejich výhod/nevýhod. |
| základních přístupů k modelování spojitých systémů a jejich výhod/nevýhod. |
| doporučeného postupu vytváření matematických modelů spojitých procesů. |
| doporučeného postupu vytváření matematických modelů spojitých procesů. |
| klasifikace systémů dle přijatých matematických modelů. |
| klasifikace systémů dle přijatých matematických modelů. |
| numerických metod řešení ustáleného stavu lineárních/nelineárních dynamických systémů, ať už jedno- nebo více-rozměrových, tj. numer. metod řešení soustav lineárních rovnic, nelineárních rovnic a jejich soustav. |
| numerických metod řešení ustáleného stavu lineárních/nelineárních dynamických systémů, ať už jedno- nebo více-rozměrových, tj. numer. metod řešení soustav lineárních rovnic, nelineárních rovnic a jejich soustav. |
| numerických metod řešení dynamiky systémů se soustředěnými parametry, tj. numer. metod řešení obyčejných diferenciálních rovnic. |
| numerických metod řešení dynamiky systémů se soustředěnými parametry, tj. numer. metod řešení obyčejných diferenciálních rovnic. |
| basic approaches to modelling continuous systems and their advantages/disadvantages. |
| basic approaches to modelling continuous systems and their advantages/disadvantages. |
| recommended procedure for creating mathematical models of continuous processes. |
| recommended procedure for creating mathematical models of continuous processes. |
| classification of systems according to the adopted mathematical models. |
| classification of systems according to the adopted mathematical models. |
| numerical methods for solving steady-state of linear/nonlinear dynamical systems, whether single- or multi-variable, i.e. numerical methods for solving systems of linear equations, nonlinear equations and their systems. |
| numerical methods for solving steady-state of linear/nonlinear dynamical systems, whether single- or multi-variable, i.e. numerical methods for solving systems of linear equations, nonlinear equations and their systems. |
| numerical methods for solving the dynamics of systems with lumped parameters, i.e. numerical methods for solving ordinary differential equations. |
| numerical methods for solving the dynamics of systems with lumped parameters, i.e. numerical methods for solving ordinary differential equations. |
| Odborné dovednosti |
|---|
| sestavit matematický model jednodušších typů spojitých systémů. |
| sestavit matematický model jednodušších typů spojitých systémů. |
| linearizovat původně nelineární model a převést ho do odchylkového tvaru. |
| linearizovat původně nelineární model a převést ho do odchylkového tvaru. |
| odvodit model ustáleného stavu, vyřešit ho vhodnou metodou a vykreslit statickou charakteristiku. |
| odvodit model ustáleného stavu, vyřešit ho vhodnou metodou a vykreslit statickou charakteristiku. |
| vyřešit dynamiku systémů se soustředěnými parametry vybranou numerickou metodou a zobrazit jejich přechodovou odezvu. |
| vyřešit dynamiku systémů se soustředěnými parametry vybranou numerickou metodou a zobrazit jejich přechodovou odezvu. |
| - implementovat a simulovat navržený model systému v prostředí MATLAB/Simulink a analyzovat jeho chování pro účely návrhu řízení. |
| - implementovat a simulovat navržený model systému v prostředí MATLAB/Simulink a analyzovat jeho chování pro účely návrhu řízení. |
| derive a mathematical model of simpler types of continuous systems. |
| derive a mathematical model of simpler types of continuous systems. |
| linearize an originally nonlinear model and transform it into the deviation form. |
| linearize an originally nonlinear model and transform it into the deviation form. |
| derive a steady-state model, solve it by a suitable method and plot the static characteristics. |
| derive a steady-state model, solve it by a suitable method and plot the static characteristics. |
| solve the dynamics of systems with lumped parameters by a chosen numerical method and plot their step-response. |
| solve the dynamics of systems with lumped parameters by a chosen numerical method and plot their step-response. |
| implement and simulate the designed system model in the MATLAB/Simulink environment and analyze its behavior for control design purposes. |
| implement and simulate the designed system model in the MATLAB/Simulink environment and analyze its behavior for control design purposes. |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Cvičení na počítači |
| Přednášení |
| Přednášení |
| Cvičení na počítači |
| Metody práce s textem (učebnicí, knihou) |
| Metody práce s textem (učebnicí, knihou) |
| Hodnotící metody |
|---|
| Známkou |
| Známkou |
| Zpracování prezentace |
| Zpracování prezentace |
|
Doporučená literatura
|
-
Programová podpora simulace dynamických systémů : sbírka řešených příkladů. Vyd. 1. Ostrava : Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 1996. ISBN 80-02-01129-5.
-
CHAPRA, S. C. a R. P. CANALE. Numerical methods for engineers.. Boston, 2010. ISBN 978-0-07-340106-5.
-
Noskievič, Petr. Modelování a identifikace systémů. Ostrava : Montanex, 1999. ISBN 80-7225-030-2.
-
Severance, Frank L. System modeling and simulation. Chichester : John Wiley & Sons, 2001. ISBN 471496944.
-
Vicher, Miroslav. Numerická matematika. Praha: M-FF Univerzita Karlova, 2003.
-
Wellstead, Peter E. Introduction to Physical System Modelling. London: Academic Press, 2000. ISBN 0-12-744380-0.
|