|
Lecturer(s)
|
-
Gazdoš František, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Course content
|
1. Motivation for modeling and simulation, basic approaches; general procedure for deriving a model; illustrative example. 2. Dynamics and steady-state model, linearization and deviation model; basic classification of dynamical systems. 3. Modelling of mechanical systems. 4. Modelling of electrical systems. 5. Modelling of fluid systems. 6. Basics of approximation of functions, polynomial approximation. 7. Simulation of steady-state behaviour of linear lumped parameter processes. 8. Solution of systems of linear equations, direct and indirect (iterative methods), solution conditions and convergence. 9. Simulation of steady-state behaviour of non-linear lumped parameter processes.. 10. Solution of non-linear equations and their systems - starting, refining and special methods. 11. Simulation of dynamic behaviour of lumped parameter processes. 12. Numerical solution of ordinary differential equations, numerical stability, one-step and multiple-steps methods. 13. Simulation of steady-state and dynamics of distributed parameter processes, boundary-value problems, introduction to the solution of partial differential equations, finite differences method. 14. Reserved.
|
|
Learning activities and teaching methods
|
|
Lecturing, Methods for working with texts (Textbook, book), Exercises on PC
|
| prerequisite |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Basic knowledge of physics, differential equations, L and Z transforms. |
| Basic knowledge of physics, differential equations, L and Z transforms. |
| learning outcomes |
|---|
| 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. |
| 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. |
| Skills |
|---|
| 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. |
| 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. |
| teaching methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Exercises on PC |
| Lecturing |
| Lecturing |
| Exercises on PC |
| Methods for working with texts (Textbook, book) |
| Methods for working with texts (Textbook, book) |
| assessment methods |
|---|
| Grade (Using a grade system) |
| Grade (Using a grade system) |
| Preparation of a presentation |
| Preparation of a presentation |
|
Recommended literature
|
-
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.
|