Předmět: Modelování a simulace spojitých systémů

« Zpět
Název předmětu Modelování a simulace spojitých systémů
Kód předmětu AURP/ADMSS
Organizační forma výuky Přednáška
Úroveň předmětu Doktorský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní a letní
Počet ECTS kreditů 10
Vyučovací jazyk Čeština, Angličtina
Statut předmětu Povinně-volitelný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Gazdoš František, doc. Ing. Ph.D.
  • Vojtěšek Jiří, doc. Ing. Ph.D.
Obsah předmětu
Obecné postupy vytváření matematických modelů spojitých procesů, klasifikace modelů, modely ustáleného stavu a dynamiky. Aproximace funkcí, polynomiální aproximace, ortogonální funkce a polynomy. Simulace ustáleného stavu procesů se soustředěnými parametry, řešení lineárních a nelineárních rovnic, iterační metody. Simulace dynamiky procesů se soustředěnými parametry, numerické metody řešení obyčejných diferenciálních rovnic, jednokrokové a vícekrokové metody. Simulace ustáleného stavu a dynamiky procesů s rozloženými parametry, okrajové úlohy, řešení parciálních diferenciálních rovnic, metody konečných diferencí a konečných prvků. Simulační jazyky pro modelování a simulaci spojitých systémů, simulační software.

Studijní aktivity a metody výuky
Metody práce s textem (učebnicí, knihou), Individuální práce studentů
Předpoklady
Odborné znalosti
Znalosti z matematické analýzy, základů fyziky, numerické matematiky a teorie systémů.
Znalosti z matematické analýzy, základů fyziky, numerické matematiky a teorie systémů.
Výsledky učení
běžně užívaných přístupů k modelování spojitých systémů.
běžně užívaných přístupů k modelování spojitých systémů.
klasifikace systémů dle přijatých matematických modelů.
klasifikace systémů dle přijatých matematických modelů.
základních metod jedno- i vícerozměrné aproximace funkcí.
základních metod jedno- i vícerozměrné aproximace funkcí.
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.
základních přístupů pro řešení dynamiky systémů s rozloženými parametry, tj. numer. metod řešení parciálních diferenciálních rovnic.
základních přístupů pro řešení dynamiky systémů s rozloženými parametry, tj. numer. metod řešení parciálních diferenciálních rovnic.
běžně užívaného softwarového vybavení pro modelování a simulaci spojitých systémů.
běžně užívaného softwarového vybavení pro modelování a simulaci spojitých systémů.
commonly used approaches to modelling continuous systems.
commonly used approaches to modelling continuous systems.
classification of systems according to the adopted mathematical models.
classification of systems according to the adopted mathematical models.
basic methods of one- and multidimensional approximation of functions.
basic methods of one- and multidimensional approximation of functions.
numerical methods for solving steady-state of linear/nonlinear dynamical systems, whether single- or multivariable, 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 multivariable, 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.
basic approaches for solving the dynamics of systems with distributed parameters, i.e. numerical methods of solving partial differential equations.
basic approaches for solving the dynamics of systems with distributed parameters, i.e. numerical methods of solving partial differential equations.
commonly used software tools for modelling and simulation of continuous systems.
commonly used software tools for modelling and simulation of continuous systems.
Odborné dovednosti
sestavit matematický model zvoleného systému.
sestavit matematický model zvoleného systému.
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 zobrazit statickou charakteristiku.
odvodit model ustáleného stavu, vyřešit ho vhodnou metodou a zobrazit 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.
vyřešit a vhodně prezentovat dynamiku systémů s rozloženými parametry ve vybraném SW prostředí.
vyřešit a vhodně prezentovat dynamiku systémů s rozloženými parametry ve vybraném SW prostředí.
aproximovat data vhodnou metodou.
aproximovat data vhodnou metodou.
implementovat a simulovat zvolený model systému ve vybraném SW prostředí a analyzovat jeho chování pro účely návrhu řízení.
implementovat a simulovat zvolený model systému ve vybraném SW prostředí a analyzovat jeho chování pro účely návrhu řízení.
derive a mathematical model of the selected system.
derive a mathematical model of the selected system.
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 display the static characteristics.
derive a steady-state model, solve it by a suitable method and display 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.
solve and present appropriately the dynamics of systems with distributed parameters in the selected SW environment.
solve and present appropriately the dynamics of systems with distributed parameters in the selected SW environment.
approximate the data by a suitable method.
approximate the data by a suitable method.
implement and simulate the given system model in the selected SW environment and analyse its behaviour for control design purposes.
implement and simulate the given system model in the selected SW environment and analyse its behaviour for control design purposes.
Vyučovací metody
Odborné znalosti
Metody práce s textem (učebnicí, knihou)
Metody práce s textem (učebnicí, knihou)
Individuální práce studentů
Individuální práce studentů
Hodnotící metody
Známkou
Známkou
Analýza seminární práce
Rozhovor
Rozhovor
Analýza seminární práce
Doporučená literatura
  • CELLIER, F. E. a E. KOFMAN. Continuous system simulation. New York: Springer, 2006. ISBN 9780387261027.
  • Horáček, P. Systémy a modely. Praha : ČVUT, 1999. ISBN 80-01-01923-3.
  • CHAPRA, S. C. a R. P. CANALE. Numerical methods for engineers.. Boston, 2010. ISBN 978-0-07-340106-5.
  • KUBÍČEK, Milan, DUBCOVÁ, Miroslava a Drahoslava JANOVSKÁ. Numerické metody a algoritmy. Praha: VŠCHT, 2005. ISBN 80-708-0558-7.
  • Meerschaert, Mark M. Mathematical modeling. 3rd ed. Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press, 2007. ISBN 978-0-12-370857-1.
  • Noskievič, Petr. Modelování a identifikace systémů. Ostrava : Montanex, 1999. ISBN 80-7225-030-2.
  • Pelánek, Radek. Modelování a simulace komplexních systémů : jak lépe porozumět světu. Vyd. 1. Brno : Masarykova univerzita, 2011. ISBN 978-80-210-5318-2.
  • Wellstead, Peter E. Introduction to Physical System Modelling. London: Academic Press, 2000. ISBN 0-12-744380-0.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr