Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Modeling and Simulation of Dynamic Systems

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
AE3B35MSD Z,ZK 6 2+2L
Přednášející:
Cvičící:
Předmět zajišťuje:
katedra řídicí techniky
Anotace:

Cílem předmětu je naučit se vytvářet matematické modely složitých dynamických systémů, a to sice modely použitelné coby podklad pro návrh řídicích algoritmů. Budeme se soustředit na systémy obsahující podsystémy různé fyzikální povahy. Ukážeme si, že koncept energie (či výkonu), který je univerzálně platný napříč fyzikálními doménami, je tím správný nástrojem pro spojování subsystémů elektrických, mechanických, hydraulických, ale i termodynamických. Některé poznatky a dovednosti získané v tomto kurzu však budou alespoň částečně použitelné i v oblastech, kde koncept energie není tak užitečný (systémy sociologické, ekonomické). Představíme si tři skupiny metod, které konceptu energie využívají, a to sice analytické metody pro Lagrangeovské a Hamiltonovské modelování známé z teoretické mechaniky, objektově orientované modelování coby alternativu více rozšířeného modelování pomocí blokových diagramů, a především velmi intuitivní metodiku vazebních grafů. Ať už se k matematickému modelu dostaneme jakoukoliv cestou, jedním ze způsobů jeho analýzy je simulace, tedy numerické řešení souvisejících diferenciálních či algebro-diferenciálních rovnic. V kurzu si představíme aspoň základní metody pro numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic s motivací získat porozumění problematice aproximačních chyb, numerické stability i vhodnosti různých metod pro různé modely.

Požadavky:

Solid mastering all the parts of physics (at the undergraduate level), above all mechanics, electromagnetism and thermodynamics. Familiarity with basic results from differential calculus (differential equations and their numerical solution) and linear algebra (sets of linear equations and their numerical solution).

Stránky předmětu: https://moodle.dce.fel.cvut.cz/

Osnova přednášek:

1.) Přehled formátů matematických modelů pro dynamické systémy

2.) Základní koncepty a komponenty pro modelování dynamiky pomocí vazebních grafů. Ilustrace pro mechanické, elektrické a hydraulické systémy

3.) Modelování jednoduchých systémů pomocí vazebních grafů, doplnění kauzality a extrakce signálových modelů z vazebních grafů

4.) Exktrakce stavových rovnic z kauzálních vazebních grafů; další příklady modelování vazebními grafy; redukce modelů úpravami vazebních grafů

5.) Úvod do metod analytické mechaniky - Lagrangeova metoda

6.) Použití Lagrangeova přístupu pro odvozování modelů složitějších systémů

7.) Příklady průmyslových projektů, kde modelování a simulace výrazně přispěly k monitorování neměřených či neměřitelných veličin v reálném čase, podpoře dispečerského řízení, návrhu algoritmů automatického řízení či plánování operací

8.) Software pro modelování a simulaci dynamických systémů

9.) Hybridní dynamické systémy

10.) Tepelné systémy pomocí vazebních grafů

11.) Numerická simulace dynamických systémů

12.) Numerická simulace dynamických systémů

13.) Modelování systémů s rozprostřenými parametry pomocí vazebních grafů

Osnova cvičení:

The exercises will be dedicated to the work on assigned projects.

Cíle studia:

Teach student to create models of realistically complex dynamic systems found in diverse application areas and analyze these by means of numerical simulations.

Studijní materiály:

The course is based on

[1.] F. T. Brown, Engineering System Dynamics. A Unified Graph-Centered Approach, Second Edition, 2nd ed. CRC Press, 2006.

The book is available in about 30 copies in the FEL library in NTK. In this course we will rely on students having access to the book.

Another nice book, which can to some extent replace [1] is

[2.] D.C. Karnopp et al. System Dynamics: Modeling and simulation of mechatronic systems. Wiley, 4. vyd., 2006.

But students will not be required to have an access to this book.

For more tips on literature, visit the course website http://dce.fel.cvut.cz/msd

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6l

Další informace:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A3B35MSD
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 19. 12. 2018
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet12814404.html