Szkoła Doktorska - Szkoła Doktorska
specjalność: inżynieria materiałowa
Sylabus przedmiotu Zaawansowane techniki modelowania i symulacji:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Szkoła Doktorska | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | |
| Stopnień naukowy absolwenta | doktor | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK | ||
| Profil | |||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Zaawansowane techniki modelowania i symulacji | ||
| Specjalność | automatyka, elektronika i elektrotechnika | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Sterowania i Pomiarów | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Zbigniew Emirsajłow <Zbigniew.Emirsajlow@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Przemysław Orłowski <Przemyslaw.Orlowski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 10 | Grupa obieralna | 3 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowe wiadomości z algebry liniowej i analizy, liniowych równań różniczkowych zwyczajnych i cząstkowych, teorii sterowania, analizy numerycznej, środowiska Matlab/Simulink |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studenta z ogólną metodyką tworzenia i symulacji modeli złożonych procesów, w tym z uwzględnieniem obiektów czasoprzestrzennych, warunków początkowych i brzegowych. |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności tworzenia modeli złożonych procesów o skończenie wymiarowej aproksymacji obiektów sterowania o czasoprzestrzennej dynamice i ich symulacji. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| projekty | ||
| T-P-1 | Opracowanie modelu matematycznego złożonego procesu na podstawie praw fizyki i jego symulacja w wybranym środowisku obliczeń numerycznych. | 6 |
| T-P-2 | Konwersja modelu obliczeniowego na model równoległy i rozproszony. Analiza szybkości obliczeń. | 2 |
| T-P-3 | Wizualizacja wyników obliczeń na potrzeby prac pisemnych i prezentacji multimedialnych. | 2 |
| 10 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do zaawansowanych technik modelowania i symulacji. Modele z czasem ciągłym, dyskretnym, liniowe, nieliniowe, dyskretne, hybrydowe, mikroskopowe, makroskopowe, jednowymiarowe, wielowymiarowe, przyczynowe, nieprzyczynowe, antyprzyczynowe. | 4 |
| T-W-2 | Metody opisu modeli na potrzeby analizy i symulacji komputerowych: równania różniczkowe, opis w przestrzeni zmiennych stanu, graf, model mieszany logiczno-dynamiczny, modele operatorowe. | 4 |
| T-W-3 | Symulacja układów dynamicznych, nieliniowych, hybrydowych. Omówienie dostępnych narzędzi do definiowania modeli, ich rozwiązywania - solvery o stałym i zmiennym kroku. Czynniki wpływające na wyniki symulacji, wykrywanie przejścia przez zero, skończony czas ucieczki. Metody symulacji złożonych systemów: symulacja bazująca na siatce, symulacja bazująca na graczach, metody hybrydowe. | 4 |
| T-W-4 | Metoda przyspieszania obliczeń. Konwersja zadania na obliczenia równoległe i rozproszone. Wizualizacja wyników symulacji i obliczeń. Wykresy objętościowe. | 3 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| projekty | ||
| A-P-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 10 |
| A-P-2 | Praca własna nad projektem | 15 |
| A-P-3 | Przygotowanie raportu z wykonania projektu | 5 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | Studiowanie literatury | 15 |
| A-W-3 | Rozwiązywanie zadań z wykładów | 30 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | Metoda projektów |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena zadania projektowego |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_W01 Zna i rozumie metodykę tworzenia modelu stanowego dla prostych układów o czasoprzestrzennej dynamice | SD_3_W06, SD_3_W01 | — | C-1 | T-W-4, T-W-1, T-W-3, T-W-2 | M-1, M-2, M-3 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_U01 Umie wyprowadzić model stanowy dla jednowymiarowego, przestrzennie, obiektu opisanego równaniem ciepłoprzewodnictwa i znaleźć jego skończenie wymiarową aproksymację metodą objetości skończonych | SD_3_U04, SD_3_U02 | — | C-2 | T-P-2, T-P-1, T-P-3 | M-3 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla dyscypliny | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_K01 Ma zdolność stosowania zdobytej wiedzy i umiejetności, ciągłą potrzebę podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznej analizy aktualnych osiągnięć w dyscyplinie automatyka, elektronika i elektrotechnika | SD_3_K01, SD_3_K02 | — | C-2 | T-P-1, T-W-3, T-P-3, T-W-2 | M-1, M-3 | S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_W01 Zna i rozumie metodykę tworzenia modelu stanowego dla prostych układów o czasoprzestrzennej dynamice | 2,0 | |
| 3,0 | Zna metodykę tworzenia modeli matematycznych oraz symulacji procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_U01 Umie wyprowadzić model stanowy dla jednowymiarowego, przestrzennie, obiektu opisanego równaniem ciepłoprzewodnictwa i znaleźć jego skończenie wymiarową aproksymację metodą objetości skończonych | 2,0 | |
| 3,0 | Umie stworzyć model złożonego systemu, potrafi go formalnie zapisać i dokonać symulacji komputerowej. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| SD_3-_SzDE05cAEE_K01 Ma zdolność stosowania zdobytej wiedzy i umiejetności, ciągłą potrzebę podnoszenia kwalifikacji zawodowych i krytycznej analizy aktualnych osiągnięć w dyscyplinie automatyka, elektronika i elektrotechnika | 2,0 | |
| 3,0 | Ma zdolność stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności do rozwiązywania właściwych zadań z zakresu modelowania i symulacji ukladów dynamicznych | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Curtain R., Zwart H., An Introduction to Infinite-Dimensional Linear Systems Theory, Springer-Verlag, New York, 1995
- Emirsajłow Z., Townley S., From PDEs with a boundary control to the abstract state equation with an unbounded input operator, European Journal of Control, 2000, Vol. 7, nr 1, str. 1-23, 2000
- Grossman R. L., Nerode A., Ravn A. P., Rischel H. ( eds.), Hybrid systems, Springer, 1993
- Kecman V., State Space Models of Lumped and Distributed Parameter Systems, Springer-Verlag, Berlin, 1988
- Khalil H. K., Nonlinear Systems, Prentice Hall, 1996, 2nd edition
- Lygeros J., Tomlin C., Sastry S., Hybrid Systems: Modeling, Analysis and Control, 2008, http://inst.cs.berkeley.edu/~ee291e/sp09/handouts/book.pdf
Literatura dodatkowa
- Zwart H., An Introduction to Modelling and Control of Systems Governed by PDEs, University of Twente, Summerschool Bertinoro, 2016, Lecture Notes