450-6015/01 – Modelování, identifikace a simulace v technické kybernetice (MISTK)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity10
Garant předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
OZA77 doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 28+0
kombinovaná Zkouška 28+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Absolvent předmětu je schopen vytvářet matematické modely, identifikovat systémy, provádět simulace a optimalizovat chování systémů v reálných podmínkách. Umí spolehlivě uplatnit své odborné znalosti v rámci oboru Technická kybernetika profesionálním přístupem s použitím inovativních metod. Je schopen provádět komplexní odbornou analýzu technických úloh. Je schopen samostatně vyhledávat důležité informace týkající se zkoumané problematiky, studovat odbornou literaturu, interpretovat ji a aplikovat na řešení daného problému. Znalosti získané v tomto předmětu umožňují absolventovi zaměřit se na vlastní tvůrčí vědeckou činnost v rámci svého studia ve zvoleném oboru.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Projekt

Anotace

V tomto předmětu se posluchači seznámí s vybranými pokročilými metodami používanými v oblasti modelování, identifikace a simulace s využitím moderních výkonných SW prostředků používaných v této oblasti jako standardy v celosvětovém měřítku. Rozsah předmětu reflektuje požadavky na znalosti a schopnosti absolventa doktorského studia v dané oblasti, konkrétně od tvorby obecného multifyzikálního nelineárního modelu přes jeho simulační ověření a případnou optimalizaci až po zařazení modelu do řídicí struktury. Absolvent předmětu je schopen vytvářet matematické modely, identifikovat systémy, provádět simulace a optimalizovat chování systémů v reálných podmínkách. Znalosti získané v tomto předmětu umožňují absolventovi zaměřit se na vlastní tvůrčí vědeckou činnost v rámci svého studia ve zvoleném oboru. Z hlediska typu modelování bude hlavní důraz kladen na tzv. fyzikální modelování. Přístup je vhodný i pro soustavy, kde dochází k prolínání několika fyzikálních oblastí (multifyzika). Popis fyzikálního řízeného procesu sestává obecně z jedné nebo více parciálních diferenciálních rovnic (PDR). Jedním z dílčích témat v tomto předmětu je proto i aplikace metody konečných prvků (MKP) vedoucí na sestavení konečnoprvkového modelu ve vybraném SW prostředí, zejména pro multifyzikální problémy. Po sestavení a identifikaci modelu bude demonstrováno použití pokročilých technik modelování, známých pod názvy PIL, SIL a HIL, které se používají těsně před nasazením řídicích systémů na reálný řízený proces. Přirozenou problematikou, která úzce souvisí se zaměřením tohoto předmětu, je optimalizace systémů. V předmětu proto budou demonstrovány vybrané pokročilé metody globální optimalizace s omezením, a to analytické i heuristické (za všechny např. PSO, HBMO, ABC, BA, BCO), aplikované do oblasti teorie řízení.

Povinná literatura:

Mikleš, Ján, Fikar, Miroslav: Process Modelling, Identification, and Control. ISBN 978-3-540-71969-4. Springer Berlin Heidelberg New York. Craig A. Kluever: Dynamic Systems: Modeling, Simulation, and Control. ISBN 978-1118289457. Wiley. Bernard P. Zeigler,‎ Herbert Praehofer,‎ Tag Gon Kim: Theory of Modeling and Simulation. ISBN 978-0127784557. Academic Press.

Doporučená literatura:

Martin Arnold, Werner Schiehlen: Simulation Techniques for Applied Dynamics. ISBN 978-3-211-89547-4 Springer Wien New York. Darrell W. Pepper,‎ Juan C. Heinrich: The Finite Element Method: Basic Concepts and Applications with MATLAB, MAPLE, and COMSOL, Third Edition (Series in Computational and Physical Processes in Mechanics and Thermal Sciences). ISBN 978-1498738606. CRC Press. Katalin Popovici‎ Pieter J. Mosterman: Real-Time Simulation Technologies: Principles, Methodologies, and Applications (Computational Analysis, Synthesis, and Design of Dynamic Systems). ISBN 9781138077553, CRC Press.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Konzultace zadaných individuálních projektů.

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1) Model-based design a rychlé prototypování řídicích systémů. 2) Úvod do fyzikálního modelování systémů. Multifyzikální úlohy. 3) Modelování a identifikace multifyzikálních systémů v prostředí Simscape. 4) Modelování a identifikace multifyzikálních systémů v prostředí Comsol Multiphysics a Autodesk Inventor. 5) Modelovací techniky MIL, SIL, PIL, HIL. Integrace vytvořeného modelu do řídicí struktury s použitím prostředi Matlab+Simulink a REXYGEN . 6) Pokročilé metody globální optimalizace s omezujícími podmínkami. Projekty: Každý student obdrží zadání samostatné práce zaměřené na řešení ucelené případové studie týkající se jednoho nebo více témat probíraných v tomto předmětu.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (P0714D150001) Kybernetika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0714D150001) Kybernetika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0714D150001) Kybernetika P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0714D150001) Kybernetika K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku