Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)

Sylabus przedmiotu Techniki obliczeniowe:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechatronika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Techniki obliczeniowe
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny Sławomir Marczyński <Slawomir.Marczynski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL2 30 2,70,38zaliczenie
wykładyW2 15 1,30,62zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomość podstaw analizy matematycznej.
W-2Znajomość działań na macierzach.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Umiejętność zastosowania komputerów do obliczeń numerycznych.
C-2Umiejętność zastosowania programów komputerowych do graficznej prezentacji wyników.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.10
T-L-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.4
T-L-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.6
T-L-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.4
T-L-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.6
30
wykłady
T-W-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.4
T-W-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.1
T-W-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.4
T-W-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.2
T-W-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.4
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć10
A-L-3realizacja projektów40
80
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury15
A-W-3przygotowanie do zaliczenia8
A-W-4zaliczenie przedmiotu2
40

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1wykład informacyjny
M-2wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne
M-4metoda projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Bieżące sprawdzanie aktywności studentów w czasie zajęć w pracowni komputerowej (aprobata, ocena ciągła, obserwacja pracy w grupach).
S-2Ocena formująca: Ocena umiejętności studentów poprzez sprawdzanie tworzonych przez nich (fragmentów) programów komputerowych w trakcie ćwiczeń. Oceniany jest kod źródłowy (zaliczenie pisemne).
S-3Ocena formująca: Ocena prezentacji sprawozdań o zrealizowanych projektach.
S-4Ocena formująca: Testy wspierane programem komputerowym.
S-5Ocena podsumowująca: Test, zaliczenie pisemne/ustne.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_1A_C21_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien rozpoznawać problemy numeryczne i wybierać właściwe do ich rozwiązania algorytmy.
ME_1A_W05, ME_1A_W03, ME_1A_W04, ME_1A_W01C-1T-W-4, T-W-3, T-W-5M-1, M-2, M-3, M-4S-2, S-4, S-5

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_1A_C21_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do obliczeń numerycznych: rozwiązywać układy równań liniowych, odwracać macierze, obliczać macierz pseudoodwrotną, dekomponować macierze, interpolować, aproksymować, obliczać numerycznie pochodne i całki, numerycznie znajdować minima i maksima, rozwiązywać układy równań nieliniowych, równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych, korzystać z szybkiej transformacji Fouriera.
ME_1A_U04, ME_1A_U06, ME_1A_U07C-1T-W-1, T-W-4, T-W-3, T-W-5, T-L-3, T-L-1, T-L-4, T-L-5M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2, S-3, S-4, S-5
ME_1A_C21_U02
W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do graficznego przedstawienia danych i wyników obliczeń.
ME_1A_U03, ME_1A_U06, ME_1A_U07C-2T-W-2, T-L-2M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2, S-3, S-4, S-5

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_C21_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien rozpoznawać problemy numeryczne i wybierać właściwe do ich rozwiązania algorytmy.
2,0Student nie potrafi wymienić jakiejkolwiek metody numerycznej.
3,0Student potrafi wymienić i ogólnie opisać podstawowe metody numeryczne omawiane na zajęciach.
3,5Student potrafi wymienić i opisać metody numeryczne omawiane na zajęciach.
4,0Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, wskazać ich ograniczenia.
4,5Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, wskazać ich ograniczenia, porównać efektywność.
5,0Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, opisać je szczegółowo, wskazać ich ograniczenia, porównać efektywność.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ME_1A_C21_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do obliczeń numerycznych: rozwiązywać układy równań liniowych, odwracać macierze, obliczać macierz pseudoodwrotną, dekomponować macierze, interpolować, aproksymować, obliczać numerycznie pochodne i całki, numerycznie znajdować minima i maksima, rozwiązywać układy równań nieliniowych, równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych, korzystać z szybkiej transformacji Fouriera.
2,0Student nie potrafi rozwiązać jakiegokolwiek problemu numerycznego za pomocą programu Matlab lub programu Octave – nie potrafi uruchomić tych programów, nie zna poleceń dostępnych w tych programach, nie potrafi wprowadzić danych.
3,0Student potrafi użyć programu Matlab do rozwiązywania bardzo prostych problemów numerycznych.
3,5Student potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania prostych problemów numerycznych. Potrafi tworzyć skrypty i funkcje.
4,0Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania problemów numerycznych.
4,5Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania zaawansowanych problemów numerycznych. Teksty źródłowe tworzonych przez studenta programów mogą być nadmiernie rozwlekłe, stosować niezalecane w Matlabie/Octave konstrukcje, mieć różnego rodzaju usterki nie wpływające na dokładność wyników.
5,0Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązania bardzo zaawansowanych problemów numerycznych. Student wykazuje staranność w dokumentowaniu swojej pracy, pisze czytelne programy używając zwartej notacji.
ME_1A_C21_U02
W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do graficznego przedstawienia danych i wyników obliczeń.
2,0Student nie potrafi narysować jakiegokolwiek rysunku za pomocą programu Matlab (lub programu Octave) – nie potrafi uruchomić tych programów, nie zna poleceń służących do rysowania dostępnych w tych programach.
3,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia bardzo prostych rysunków (np. potrafi narysować wykres funkcji sinus).
3,5Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia prostych rysunków (np. potrafi narysować wykres funkcji sinus i na tym samym rysunku przedstawić zależność y(x) dla podanych wektorów x i y), potrafi wybrać kolor i rodzaj linii, opisać rysunek i osie, zapisać rysunek jako plik.
4,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia rysunków (np. potrafi narysować wykres we współrzędnych biegunowych, przedstawić zależność z(x,y) jako powierzchnię).
4,5Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia złożonych rysunków (np. kilka różnych wykresów na jednym rysunku, przekroje powierzchni, rysunki z brakującymi danymi), potrafi rysunki opisywać stosując elementy języka Latex (greckie litery, symbole matematyczne).
5,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia złożonych rysunków i animacji. Student potrafi użyć wysoko i niskopoziomowych instrukcji rysujących, zmieniać atrybuty obiektów rysowanych.

Literatura podstawowa

  1. Bogumiła Mrozek, Zbigniew Mrozek, MATLAB i Simulink: poradnik użytkownika, Helion, Gliwice, 2011, ISBN 9788324625642
  2. John W. Eaton, David Bateman, Søren Hauberg, GNU Octave: A high-level interactive language for numerical computations, 2011, Podręcznik w postaci PDF dołączany do dystrybucji programu Octave.
  3. Rudra Pratap, MATLAB 7: dla naukowców i inżynierów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, ISBN 9788301160579

Literatura dodatkowa

  1. Piotr Krzyżanowski, Obliczenia inżynierskie i naukowe : szybkie, skuteczne, efektowne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2011, ISBN 9788301167011
  2. Ewa Adamus, Marcin Pluciński, MATLAB : ćwiczenia, Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, Szczecin, 2009, ISBN 9788376630182
  3. Wiktor Treichel, Marcin Stachurski, MATLAB dla studentów : ćwiczenia, zadania, rozwiązania, Witkom (Salma Press), Warszawa, 2009, ISBN 9788392935711
  4. Stormy Attaway, MATLAB : a practical introduction to programming and problem solving, Butterworth-Heinemann, Amsterdam, Boston, 2009, ISBN 9780750687621
  5. Edward B. Magrab [et al.], An engineer’s guide to MATLAB with applications from mechanical, aerospace, electrical, and civil engineering, Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2005, ISBN 0131454994

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.10
T-L-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.4
T-L-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.6
T-L-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.4
T-L-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.6
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.4
T-W-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.1
T-W-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.4
T-W-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.2
T-W-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.4
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajęć10
A-L-3realizacja projektów40
80
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2studiowanie literatury15
A-W-3przygotowanie do zaliczenia8
A-W-4zaliczenie przedmiotu2
40
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_C21_W01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien rozpoznawać problemy numeryczne i wybierać właściwe do ich rozwiązania algorytmy.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_W05Orientuje się w obecnym stanie oraz trendach rozwojowych w obszarach elektroniki, informatyki i budowy maszyn.
ME_1A_W03Ma teoretycznie podbudowaną wiedzę ogólną w zakresie mechaniki, wytrzymałości konstrukcji mechanicznych, elektroniki, elektrotechniki, informatyki, sztucznej inteligencji, układów sterowania i napędów oraz metrologii i systemów pomiarowych umożliwiających opis i rozumienie zagadnień technicznych w obszarze mechatroniki.
ME_1A_W04Ma szczegółową wiedzę umożliwiającą opis zagadnień oraz formułowanie wniosków w zakresie: • projektowania (wytrzymałości konstrukcji, grafiki inżynierskiej, systemów dynamicznych, statystyki, symulacji komputerowych, materiałoznawstwa), • technik programowania: komputerów osobistych, mikrokontrolerów, sterowników PLC, układów sterowania CNC obrabiarek i robotów, systemów wizyjnych i rozpoznawania obrazów, • szybkiego prototypowania, • pomiaru wielkości elektrycznych i mechanicznych, doboru układów pomiarowych.
ME_1A_W01Ma wiedzę z matematyki, fizyki i chemii na poziomie wyższym niezbędnym do ilościowego opisu i analizy problemów oraz rozwiązywania prostych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów.
Cel przedmiotuC-1Umiejętność zastosowania komputerów do obliczeń numerycznych.
Treści programoweT-W-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.
T-W-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.
T-W-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.
Metody nauczaniaM-1wykład informacyjny
M-2wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne
M-4metoda projektów
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena umiejętności studentów poprzez sprawdzanie tworzonych przez nich (fragmentów) programów komputerowych w trakcie ćwiczeń. Oceniany jest kod źródłowy (zaliczenie pisemne).
S-4Ocena formująca: Testy wspierane programem komputerowym.
S-5Ocena podsumowująca: Test, zaliczenie pisemne/ustne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi wymienić jakiejkolwiek metody numerycznej.
3,0Student potrafi wymienić i ogólnie opisać podstawowe metody numeryczne omawiane na zajęciach.
3,5Student potrafi wymienić i opisać metody numeryczne omawiane na zajęciach.
4,0Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, wskazać ich ograniczenia.
4,5Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, wskazać ich ograniczenia, porównać efektywność.
5,0Student potrafi wymienić metody numeryczne omawiane na zajęciach, opisać je szczegółowo, wskazać ich ograniczenia, porównać efektywność.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_C21_U01W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do obliczeń numerycznych: rozwiązywać układy równań liniowych, odwracać macierze, obliczać macierz pseudoodwrotną, dekomponować macierze, interpolować, aproksymować, obliczać numerycznie pochodne i całki, numerycznie znajdować minima i maksima, rozwiązywać układy równań nieliniowych, równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych, korzystać z szybkiej transformacji Fouriera.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_U04Ma umiejętność samodzielnego poszerzania zdobytej wiedzy oraz poszukiwania rozwiązań problemów inżynierskich pojawiających się w pracy zawodowej.
ME_1A_U06Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy projektowania, symulacji i badań układów mechanicznych, elektrycznych i mechatronicznych.
ME_1A_U07Potrafi przygotować proste programy komputerowe, programy dla urządzeń sterowanych numerycznie, sterowników programowalnych (PLC) oraz innych wybranych układów mikroprocesorowych.
Cel przedmiotuC-1Umiejętność zastosowania komputerów do obliczeń numerycznych.
Treści programoweT-W-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.
T-W-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.
T-W-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.
T-W-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.
T-L-3Zastosowanie pakietu Matlab do: rozwiązywania równań i układów równań liniowych i nieliniowych, odwracania macierzy i obliczania macierzy pseudoodwrotnej (bisekcja, metoda falsi, algorytmy Gaussa, Mullera, Newtona-Ralphsona, Dekkera, Jacobiego), dekompozycji macierzy (LU, QR, SVD), odwracanie macierzy symetrycznych i pasmowych (algorytmy Banachiewicza-Choleskiego i TDMA); interpolacji, aproksymacji (efekt Rungego, wielomiany Czebyszewa i Hermite, funkcje sklejane); obliczania numerycznego pochodnych i całek (różnice Newtona, wielomiany Lagrange’a, algorytmy Aitkena, Richardsona, Riddersa); obliczania wektorów i wartości własnych.
T-L-1Praktyczne zastosowanie współczesnych środowisk obliczeniowych (Matlab, Octave, Scilab, Freemat). Język Matlab: operacje na wektorach i macierzach, instrukcje sterujące w języku Matlab (instrukcja warunkowa, instrukcje iteracji, obsługa wyjątków); skrypty i funkcje (podstawowe, inline, anonimowe, lokalne, prywatne, zagnieżdżone i przeładowane); wysoko i niskopoziomowy odczyt i zapis plików (tekstowych, graficznych i innych); indeksy liniowe, macierze komórkowe, struktury; macierze rzadkie.
T-L-4Funkcje ODE w języku Matlab: sposób przekazywania do nich danych, niejednoznaczność rozwiązań numerycznych, pojęcie chaosu dynamicznego. Zastosowanie FFT do interpolacji i obliczania widma mocy w Matlabie.
T-L-5Wstęp do numerycznej optymalizacji (algorytm złotego podziału, Brenta, Nedlera-Mayera). Wstęp do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (pakiet PDE Tool). Matlab jako język OOP. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika (GUIDE). Wstęp do Simulink.
Metody nauczaniaM-1wykład informacyjny
M-2wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne
M-4metoda projektów
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Bieżące sprawdzanie aktywności studentów w czasie zajęć w pracowni komputerowej (aprobata, ocena ciągła, obserwacja pracy w grupach).
S-2Ocena formująca: Ocena umiejętności studentów poprzez sprawdzanie tworzonych przez nich (fragmentów) programów komputerowych w trakcie ćwiczeń. Oceniany jest kod źródłowy (zaliczenie pisemne).
S-3Ocena formująca: Ocena prezentacji sprawozdań o zrealizowanych projektach.
S-4Ocena formująca: Testy wspierane programem komputerowym.
S-5Ocena podsumowująca: Test, zaliczenie pisemne/ustne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi rozwiązać jakiegokolwiek problemu numerycznego za pomocą programu Matlab lub programu Octave – nie potrafi uruchomić tych programów, nie zna poleceń dostępnych w tych programach, nie potrafi wprowadzić danych.
3,0Student potrafi użyć programu Matlab do rozwiązywania bardzo prostych problemów numerycznych.
3,5Student potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania prostych problemów numerycznych. Potrafi tworzyć skrypty i funkcje.
4,0Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania problemów numerycznych.
4,5Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązywania zaawansowanych problemów numerycznych. Teksty źródłowe tworzonych przez studenta programów mogą być nadmiernie rozwlekłe, stosować niezalecane w Matlabie/Octave konstrukcje, mieć różnego rodzaju usterki nie wpływające na dokładność wyników.
5,0Student samodzielnie (a także realizując swój udział w zadaniu zespołowym) potrafi użyć programów Matlab i Octave do rozwiązania bardzo zaawansowanych problemów numerycznych. Student wykazuje staranność w dokumentowaniu swojej pracy, pisze czytelne programy używając zwartej notacji.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaME_1A_C21_U02W wyniku przeprowadzonych zajęć student potrafi zastosować programy Matlab/Octave do graficznego przedstawienia danych i wyników obliczeń.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_1A_U03Potrafi przygotować w języku polskim i obcym szczegółowe opracowanie problemu z zakresu mechatroniki zgodnie z zasadami przyjętymi przy tworzeniu dokumentacji technicznej, prezentacji ustnych i multimedialnych.
ME_1A_U06Potrafi posługiwać się oprogramowaniem wspomagającym procesy projektowania, symulacji i badań układów mechanicznych, elektrycznych i mechatronicznych.
ME_1A_U07Potrafi przygotować proste programy komputerowe, programy dla urządzeń sterowanych numerycznie, sterowników programowalnych (PLC) oraz innych wybranych układów mikroprocesorowych.
Cel przedmiotuC-2Umiejętność zastosowania programów komputerowych do graficznej prezentacji wyników.
Treści programoweT-W-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.
T-L-2Graficzna prezentacja danych: tworzenie prostych i złożonych wykresów (2D i 3D); wizualizacja macierzy rzadkich; zmiana kolorów, rodzaju linii, opisu osi; eksport grafiki w postaci plików JPEG i PostScript.
Metody nauczaniaM-1wykład informacyjny
M-2wykład problemowy
M-3ćwiczenia laboratoryjne
M-4metoda projektów
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Bieżące sprawdzanie aktywności studentów w czasie zajęć w pracowni komputerowej (aprobata, ocena ciągła, obserwacja pracy w grupach).
S-2Ocena formująca: Ocena umiejętności studentów poprzez sprawdzanie tworzonych przez nich (fragmentów) programów komputerowych w trakcie ćwiczeń. Oceniany jest kod źródłowy (zaliczenie pisemne).
S-3Ocena formująca: Ocena prezentacji sprawozdań o zrealizowanych projektach.
S-4Ocena formująca: Testy wspierane programem komputerowym.
S-5Ocena podsumowująca: Test, zaliczenie pisemne/ustne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi narysować jakiegokolwiek rysunku za pomocą programu Matlab (lub programu Octave) – nie potrafi uruchomić tych programów, nie zna poleceń służących do rysowania dostępnych w tych programach.
3,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia bardzo prostych rysunków (np. potrafi narysować wykres funkcji sinus).
3,5Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia prostych rysunków (np. potrafi narysować wykres funkcji sinus i na tym samym rysunku przedstawić zależność y(x) dla podanych wektorów x i y), potrafi wybrać kolor i rodzaj linii, opisać rysunek i osie, zapisać rysunek jako plik.
4,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia rysunków (np. potrafi narysować wykres we współrzędnych biegunowych, przedstawić zależność z(x,y) jako powierzchnię).
4,5Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia złożonych rysunków (np. kilka różnych wykresów na jednym rysunku, przekroje powierzchni, rysunki z brakującymi danymi), potrafi rysunki opisywać stosując elementy języka Latex (greckie litery, symbole matematyczne).
5,0Student potrafi użyć programu Matlab do sporządzenia złożonych rysunków i animacji. Student potrafi użyć wysoko i niskopoziomowych instrukcji rysujących, zmieniać atrybuty obiektów rysowanych.