Modelowanie układów dynamicznych - PW

stacjonarne

II stopnia

W20/+, Ć12/+, L12/+

Przetwarzanie sygnałów.

Wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć przetwarzania sygnałów oraz umiejętność programowania w Matlabie

Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja;

specjalność: Systemy Informacyjno-Pomiarowe

prof. dr hab. inż. Stanisław Osowski

Przedmiot służy do zrozumienia przez studentów metod modelowania i symulacji komputerowej układów dynamicznych. Student pozna metody tworzenia i opisu różnego rodzaju systemów dynamicznych ciągłych i dyskretnych oraz rozwiązania układu równań różniczkowych i różnicowych stosowanych w opisie.

Wykłady /metody dydaktyczne: Wykład z podaniem informacji teoretycznych i analizą przykładów technicznych ilustrujących teorię systemów dynamicznych. Wykład z możliwym wykorzystaniem technik audiowizualnych; dyskusja; podanie zadań do samodzielnego rozwiązania i tematów do studiowania.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

1. POJĘCIA WSTĘPNE MODELOWANIA I SYMULACJI UKŁADÓW DYNAMICZNYCH

Opis układów dynamicznych równaniami stanu, układy liniowe i nieliniowe, ciągłe i dyskretne, reprezentacja częstotliwościowa. Problem stabilności systemów ciągłych i dyskretnych.

2. TRANSFORMACJE UKŁADÓW CIĄGŁYCH W DYSKRETNE

Metoda różnic skończonych, metoda biliniowa, stabilność systemów ciągłego i dyskretnego.

3. ALGORYTMY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ RÓŻNICZKOWYCH OPISUJĄCYCH PROCESY DYNAMICZNE

Algorytmy rozwiązywania równań liniowych, proste algorytmy całkowania równań nieliniowych, algorytmy przybliżone Rungego-Kutty.

4. ALGORYTMY WIELOKROKOWE ROZWIĄZANIA RÓWNAŃ RÓŻNICZKOWYCH

Algorytmy Adamsa-Bashfortha, Adamsa-Moultona, Geara, algorytm Rosenbrocka i Klopfensteina, zmiana rzędu i kroku , stabilność algorytmów wielokrokowych.

5. MODELE I MAKROMODELE DYNAMICZNE OBWODÓW ELEKTRONICZNYCH

Modele dynamiczne elementów i podukładów elektronicznych: obwód RLC, dioda, tranzystory, wzmacniacze operacyjne.

6. MODELE DYNAMICZNE MASZYN ELEKTRYCZNYCH

Modele maszyny bocznikowej prądu stałego, model maszyny szeregowej, implementacja modelu w Simulinku.

7. MODELE DYNAMICZNE MASZYN PRĄDU ZMIENNEGO

Model maszyny indukcyjnej w 2 różnych układach współrzędnych, implementacja modelu w Simulinku. Model silnika skokowego.

8. PROBLEMY STEROWANIA OBIEKTAMI I PROCESAMI

Schemat układu sterowania, analiza działania układu z pętlą regulacji, błędy dopasowania odpowiedzi do wartości zadanych, model sterowania zamkniętego systemu elektroenergetycznego.

9. MODELOWANIE PROCESÓW DYNAMICZNYCH

Modele procesów termicznych, zawartość cukru i insuliny we krwi, model rozprzestrzeniania się epidemii, model zmian populacji.

10. MODELOWANIE PROCESÓW ADAPTACYJNYCH

Pojęcia procesów adaptacyjnych, identyfikacja, predykcja, eliminacja szumów interferencyjnych, algorytm adaptacji LMS i RLS.

Ćwiczenia rachunkowe /metody dydaktyczne: : implementacja algorytmów modelowania systemów dynamicznych poprzez rozwiązywanie określonych zadań typu numerycznego.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

1. Opisy różnego typu układów dynamicznych równaniami stanu.

2. Analiza stabilności układów dynamicznych ciągłych i dyskretnych

3. Przykłady rozwiązań równań różniczkowych metodami przybliżonymi.

4. Budowa modeli dynamicznych różnych rozwiązań maszyn elektrycznych.

5. Analiza stanów nieustalonych w maszynach elektrycznych w różnych warunkach pracy.

6. Systemy sterowania z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego – analiza warunków pracy.

Ćwiczenia laboratoryjne/metody dydaktyczne: : implementacja algorytmów modelowania systemów dynamicznych przy uzyciu Simulinka, interpretacja wyników symulacji, organizacja badań i współdziałanie w grupie laboratoryjnej.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

1. Badanie różnych algorytmów rozwiązywania równań różniczkowych

2. Badanie modelu dynamicznego silnika prądu stałego obcowzbudnego i szeregowego

3. Badanie modelu silnika indukcyjnego i skokowego.

4. Badanie modelu systemu elektroenergetycznego z regulacją częstotliwości.

5. Badanie modeli wybranych procesów dynamicznych (cukier-insulina, epidemia, zmiany populacji).

6. Badanie systemów adaptacyjnych.

podstawowa

1. S. Osowski: Modelowanie i symulacja układów i procesów dynamicznych. Warszawa 2006.

2. A. Dąbrowski: Przetwarzanie sygnałów przy użyciu procesorów sygnałowych, WPP, Poznań 1998.

uzupełniająca:

1. W. Kwiatkowski: Wstęp do cyfrowego przetwarzania sygnałów, WAT, Warszawa, 1996.

2. Podręcznik użytkownika Matlaba – Simulinka. Warszawa 2008.

W1 / Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie modelowania i analizy zaawansowanych urządzeń i systemów elektrycznych i elektronicznych w stanach dynamicznych, oraz procesów dynamicznych o naturze innej niż techniczna. K_W01

W2 / Rozumie metodykę tworzenia i projektowania modeli złożonych układów i systemów dynamicznych, zna metody i narzędzia komputerowe do symulacji układów lub systemów dynamicznych. K_W07

U1 / Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł: potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie. K_U01

U2 / Potrafi opracować szczegółową dokumentację wyników realizacji eksperymentu, zadania projektowego lub badawczego; potrafi przygotować opracowanie zawierające omówienie tych wyników. K_U03

K1 / Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role. K_K03

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: sprawdzianu z wiedzy teoretycznej i praktycznej.

Zaliczenie, sprawdzające wiedzę (W1, W2) i umiejętności (U1, U2), przeprowadzane jest w formie pisemnej. Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładu jest zaliczenie ćwiczeń. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie wyników prac kontrolnych przeprowadzanych na każdych zajęciach w formie 5-minutowego testu (U1, U2, W1, W2) oraz jako większego sprawdzianu (45-minutowego) w formie zadań do samodzielnego rozwiązania (U1, U2). ). Kompetencje społeczne są sprawdzane na zajęciach laboratoryjnych i ćwiczeniach rachunkowych.

Skala ocen: dostatecznie (3) – student zna i rozumie większość wyłożonych zagadnień, umie rozwiązywać najprostsze zadania rachunkowe, rozumie treść najważniejszych twierdzeń; dobrze (4) – student zna i rozumie znaczną większość wyłożonych zagadnień, umie formułować i rozwiązywać najprostsze zadania rachunkowe oraz interpretować ich wyniki za pomocą twierdzeń; bardzo dobrze (5) – student zna i rozumie wszystkie wyłożone zagadnienia, umie formułować i rozwiązywać zadania rachunkowe oraz interpretować ich wyniki za pomocą twierdzeń; dość dobrze (3,5) i ponad dobrze (4,5) – pośrednio między dostatecznie i dobrze oraz między dobrze i bardzo dobrze.

Brak