Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S2)
specjalność: Urządzenia i instalacje elektryczne
Sylabus przedmiotu Zaawansowane metody matematyczne:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Zaawansowane metody matematyczne | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>, Marcin Ziółkowski <Marcin.Ziolkowski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Algebra. Analiza matematyczna. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zdobycie wiedzy z zakresu zaawansowanego opisu matematycznego zjawisk fizycznych i problemów technicznych z wykorzystaniem metod analitycznych oraz numerycznych. |
| C-2 | Nabycie umiejętności tworzenia złożonych algorytmów obliczeniowych w zagadnieniach elektrotechniki opartych na metodach analitycznych oraz numerycznych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Zastosowanie metody rozdzielenia zmiennych oraz metody elementów skończonych do analizy skuteczności ekranu pola elektromagnetycznego | 2 |
| T-L-2 | Zastosowanie algorytmów genetycznych do znajdowania minimum lokalnego funkcji testowych | 2 |
| T-L-3 | Optymalizacja kształtu ekranu pola elektromagnetycznego z wykorzystaniem algorytmów genetycznych | 2 |
| T-L-4 | Numeryczne rozwiązywanie równań całkowych na przykładzie problemu syntezy pola magnetycznego na osi solenoidu – zastosowanie regularyzacji Tikhonova | 4 |
| T-L-5 | Numeryczne rozwiązywanie równań całkowych na przykładzie problemu syntezy pola magnetycznego na osi solenoidu – zastosowanie algorytmów genetycznych | 4 |
| T-L-6 | Przykład zastosowania metody elementów brzegowych dla równania Laplace'a | 4 |
| T-L-7 | Obliczanie rozkładu powierzchniowej gęstości ładunku elektrycznego na powierzchni prostokątnej płytki metalowej utrzymywanej na stałym potencjale | 2 |
| 20 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Równania całkowe – wstęp; równania całkowe Volterry; równania całkowe Fredholma; przykłady równań całkowych w elektrotechnice | 3 |
| T-W-2 | Rachunek wariacyjny – wstęp; bezpośrednie metody minimalizacji funkcjonałów; przykłady zastosowania metod wariacyjnych w elektrotechnice | 3 |
| T-W-3 | Metoda elementów skończonych – elementy specjalne, zagadnienia o otwartych brzegach | 4 |
| T-W-4 | Podstawy metody elementów brzegowych | 2 |
| T-W-5 | Teoria falek – wstęp; zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych. Zaliczenie wykładów. | 3 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 20 |
| A-L-2 | Przygotowanie sprawozdań | 8 |
| A-L-3 | Konsultacje | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia | 5 |
| 20 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny. |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena pracy podczas wykonywania ćwiczenia. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie przedmiotu na ostatnich zajęciach. |
| S-3 | Ocena formująca: Ocena uzyskiwana na podstawie oddanego sprawozdania. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa wynikająca z uzyskanych ocen formujących. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_2A_C09_W01 Student ma poszerzoną wiedzę o zastosowaniu metod analitycznych i numerycznych w elektrotechnice, a w szczególnosci metod obliczeniowych w rachunku wariacyjnym, metod obliczeniowych stosowanych w równaniach całkowych, metody elementów skończonych oraz metody elementów brzegowych oraz w zakresie podstawowym dotyczącym teorii falek. | EL_2A_W01 | — | — | C-1 | T-W-4, T-W-3, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1 | S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_2A_C09_U01 Student umie tworzyć algorytmy numeryczne oraz modele analityczne i podejmować decyzje projektowe na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki z wykorzystaniem metod numerycznych oraz analitycznych. | EL_2A_U07 | — | — | C-2 | T-L-5, T-L-6, T-L-1, T-L-2, T-L-7 | M-2 | S-1, S-3, S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_2A_C09_W01 Student ma poszerzoną wiedzę o zastosowaniu metod analitycznych i numerycznych w elektrotechnice, a w szczególnosci metod obliczeniowych w rachunku wariacyjnym, metod obliczeniowych stosowanych w równaniach całkowych, metody elementów skończonych oraz metody elementów brzegowych oraz w zakresie podstawowym dotyczącym teorii falek. | 2,0 | Student uzyskał punktację w zakresie poniżej 50% z pytań zaliczeniowych. |
| 3,0 | Student uzyskał punktację w zakresie 50-60% z pytań zaliczeniowych. | |
| 3,5 | Student uzyskał punktację w zakresie 61-70% z pytań zaliczeniowych. | |
| 4,0 | Student uzyskał punktację w zakresie 71-80% z pytań zaliczeniowych. | |
| 4,5 | Student uzyskał punktację w zakresie 81-90% z pytań zaliczeniowych. | |
| 5,0 | Student uzyskał punktację w zakresie 91-100% z pytań zaliczeniowych. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_2A_C09_U01 Student umie tworzyć algorytmy numeryczne oraz modele analityczne i podejmować decyzje projektowe na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki z wykorzystaniem metod numerycznych oraz analitycznych. | 2,0 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest ponizej 3,00 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). |
| 3,0 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z ocen formy dydaktycznej jest wieksza lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). |
Literatura podstawowa
- Arfken G. B., Weber H. J., Harris F. E., Mathematical methods for physicists. A comprehensive guide, Elsevier Academic Press, Amsterdam, 2013
- Lenda A., Wybrane rozdziały matematycznych metod fizyki, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2013
- Grzymkowski R., Hetmaniok E., Słota D., Wybrane metody obliczeniowe w rachunku wariacyjnym oraz w równaniach różniczkowych i całkowych, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2002
- Jian-Ming Jin, The finite element method in electromagnetics, John Wiley & Sons Inc, New York, 2014
- Sikora J., Podstawy metody elementów brzegowych, Wydawnictwo Książkowe Instytutu Elektrotechniki, Warszawa, 2009
- Radosław Grzymkowski, Adam Zielonka, Zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2004
Literatura dodatkowa
- Chari M.V.K., Salon S.J., Numerical methods in electromagnetism, Academic press, New York, 2000
- Gratkowski S., Asymptotyczne warunki brzegowe dla stacjonarnych zagadnień elektromagnetycznych w obszarach nieograniczonych – algorytmy metody elementów skończonych, Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin, 2009
- Jabłoński P., Metoda elementów brzegowych w analizie pola elektromagnetycznego, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2003
- Wojtaszczyk P., Teoria falek, PWN, Warszawa, 2000
- Kącki E., Równania różniczkowe cząstkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, WNT, Warszawa, 1992