Modelowanie Cyfrowe

Data:
16.04.2008r.
Wydanie: I
Załącznik
Symbol:
Z-5.4-1-1
Strona:
Status:
obowiązujący
1/1
KARTA PRZEDMIOTU
KARTA PRZEDMIOTU
Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Rok akademicki: 2008/2009
Nazwa przedmiotu:
MODELOWANIE
CYFROWE
Kierunek:
INFORMATYKA
Kod/nr
Specjalność:
Tryb studiów:
STUDIA NIESTACJONARNE II-GO STOPNIA (WIECZOROWE)
Rodzaj przedmiotu:
(podstawowy)
Instytut/ Katedra:
Semestr:
Prowadzący przedmiot:
Prowadzący zajęcia:
Instytut Informatyki
2i3
Dr inŜ. Marcin Skowronek
Liczba godzin
Liczba pkt ECTS
7 – sem. 2; 3 – sem. 3
Wykład: Dr inŜ. Marcin Skowronek
Wykład: 30 sem. 2
Ćwiczenia: Dr inŜ. Marcin Skowronek
Ćwiczenia: 15 sem. 2
Laboratorium:
Laboratorium: 30 sem. 3
Dr inŜ. Marcin Skowronek
Projekt:
Dr inŜ. Henryk Josiński
Seminarium:
Dr inŜ. Ewa Starzewska Karwan
Dr inŜ. Łukasz Wyciślik
Projekt:
Seminarium:
Powiązanie ze standardami i cel kształcenia
Kształcenie w zakresie zastosowań informatyki. Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z problemami modelowania cyfrowego, algorytmami wykorzystywanymi w modelach układów ciągłych i zdarzeń dyskretnych oraz w zapisie badań symulacyjnych.
Studenci poznają równieŜ wykorzystywane do tego celu środki programowe.
Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne
Analiza matematyczna, Podstawy programowania
Modele matematyczne układów dynamicznych. Modele, modelowanie i symulacja. Klasyfikacja metod modelowania. Cele i etapy modelowania. Modele układów dynamicznych.
Metody opisu układów ciągłych: równania róŜniczkowe, funkcje przejścia, schematy blokowe, równania stanu. Metody opisu układów dyskretnych: równania róŜnicowe, równania
stanu. Przykłady wyznaczania opisu dyskretnego. Układy nieliniowe – linearyzacja. Punkty
równowagi.
Modele cyfrowe układów ciągłych. Elementy modelu cyfrowego. Charakterystyka środków
programowych do budowy modeli układów ciągłych. Schematy róŜnicowe do znajdowania
Załącznik
Data:
16.04.2008r.
Wydanie: I
Status:
obowiązujący
Symbol:
Z-5.4-1-1
Strona:
2/1
KARTA PRZEDMIOTU
rozwiązania przybliŜonego. Metody numerycznego rozwiązywania równań róŜniczkowych.
Metody jednokrokowe, metody wielokrokowe. Zmiana rzędu i kroku całkowania. Oszacowanie lokalnego błędu obcięcia.
Automatyzacja procesu badań modelowych. Zadanie optymalizacji parametrycznej jako
przykład definiowania celu modelowania. Algorytmy rozwiązywania zadań optymalizacji
parametrycznej.
Modele układów zdarzeń dyskretnych. Układy zdarzeń dyskretnych. Charakterystyki
opisu i oceny układów zdarzeń dyskretnych. Modelowanie upływu czasu. Generacja liczb
losowych. Koncepcje budowy modeli układów zdarzeń dyskretnych. Biblioteka CSL++,
elementy biblioteki, przykład budowy modelu cyfrowego. Środowisko OMNet++: opis
topologii układu, elementy biblioteki symulacyjnej, implementacja algorytmu symulacyjnego, przykład budowy modelu.
Treść/Tematy: Ćw./L./P./Sem.
Cwiczenia:
Rozwiązywanie równań róŜniczkowych liniowych, rozwiązanie liniowego równania stanu,
właściwości macierzy eAt.
Właściwości i wyznaczanie oryginału transformaty L-C, zastosowanie transformaty L-C do
rozwiązywania równań róŜniczkowych.
Wyznaczanie równań stanu układów opisanych funkcją przejścia lub równaniem róŜniczkowym. Określanie warunków początkowych zmiennych stanu. Określanie wartości zmiennych
wyjściowych
Program Simnon: opis modelu, zapis badań modelowych, przykłady budowy modelu.
Budowa modeli z wykorzystaniem środowiska pakietu Simulink.
Przykłady rozwiązywania zadań optymalizacji parametrycznej z wykorzystaniem środowiska Matlab/Simulink.
Generacja liczb losowych o dowolnym rozkładzie i przykłady budowy modeli układów
zdarzeń dyskretnych.
Laboratorium:
W ramach laboratorium rozwiązywane są typowe zadania modelowania z wykorzystaniem
róŜnych narzędzi programowych. Ćwiczenia laboratoryjne realizowane są w 4 godzinnych
jednostkach czasowych. W oddzielnym terminie odbywają się sprawdziany końcowe.
1. Program Simnon – odpowiedzi i portrety fazowe układów dynamicznych. Opis układów
za pomocą równań stanu. Rejestracja odpowiedzi czasowych i portretów fazowych.
Przykłady definiowania makropoleceń.
2. Modelowanie w środowisku Matlab. Elementy środowiska. Polecenia wprowadzania
macierzy do przestrzeni roboczej. Rozwiązywanie układu liniowych równań
algebraicznych. Wykreślanie przebiegów dwu- i trój-wymiarowych. Definiowanie Mplików skryptowych i funkcyjnych. Wykreślanie charakterystyk częstotliwościowych.
Opis i modelowanie układów dynamicznych z wykorzystaniem funkcji całkujących ode23,
ode45.
3. Modelowanie w środowisku Matlab/Simulink. Elementy pakietu Simulink. Tworzenie
schematów operacyjnych układów o podanych funkcjach przejścia. Definiowanie Mplików skryptowych i funkcyjnych. Realizacja zadanych zadań modelowania.
4. Rozwiązywanie zadań optymalizacji parametrycznej z wykorzystaniem środowiska
Matlab-Simulink. Zapis badań modelowych poszukujących rozwiązania zadania optymali-
Załącznik
Data:
16.04.2008r.
Wydanie: I
Status:
obowiązujący
Symbol:
Z-5.4-1-1
Strona:
3/1
KARTA PRZEDMIOTU
zacji parametrycznej.
5. Biblioteka CSL++ – modele układów zdarzeń dyskretnych w koncepcji wyboru
działania. Elementy biblioteki CSL++, budowa modeli układów zdarzeń dyskretnych.
6. Środowisko OMNet++. Implementacja algorytmu symulacyjnego podanych układów
zdarzeń dyskretnych.
Metody dydaktyczne
Wykład tradycyjny uzupełniany materiałami dostępnymi na stronie przedmiotu. Materiały
dotyczą danych tabelarycznych, bardziej złoŜonych schematów działania lub algorytmów,
skrótowych opisów prezentowanych narzędzi programowych oraz zrealizowanych za
pomocą tych narzędzi opisów przykładowych modeli i badań modelowych.
Na stronie przymiotu dostępne są równieŜ materiały pomocnicze do ćwiczeń tablicowych
oraz opisy zadań wykonywanych w ramach ćwiczeń laboratoryjnych.
Forma egzaminu/zaliczenia przedmiotu
Wykład zaliczany jest na podstawie zaliczenia ćwiczeń tablicowych (sem. 2) i testu
końcowego na ostatnim wykładzie
Ćwiczenia tablicowe zaliczane są na podstawie 2 sprawdzianów. Warunki uzyskania
zaliczenia ćwiczeń tablicowych to: pozytywne oceny (≥3) ze sprawdzianów.
Ćwiczenia laboratoryjne oceniane są na podstawie przygotowania do ćwiczeń, aktywności na ćwiczeniu i sprawozdań. Warunkiem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń.
Minimalne wymagania do egzaminu /zaliczenia
Zaliczenie ćwiczeń tablicowych i sprawdzianu końcowego oraz zaliczenie laboratorium
z oceną co najmniej dostateczną.
Literatura (podstawowa)
1. M. Skowronek: Modelowanie cyfrowe. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 2008.
2. M. Skowronek –red.: Zadania z modelowania cyfrowego. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 2005.
(uzupełniająca)
3. OMNet++ 3.2. User manual. http://www.omnetpp.org/doc/manual/usman.html
4. Tyszer J.: Symulacja cyfrowa. WNT, Warszawa 1990.
5. Matlab 7 – Programing. The Math Works Inc., 2007.
6. Simulink 7 – Rusing Simulink. The Math Works Inc., 2007.
7. Fishman G. S.: Discrete-Event Simulation: Modeling, Programming, and Analisis.
Springer-Verlag, New York 2001.
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis Dyrektora Instytutu/Kierownika Katedry)