Detail předmětu

Modelování a simulace I

FSI-RDO-A Ak. rok: 2025/2026 Zimní semestr

Tento předmět se zabývá modelováním dynamických systémů na počítači. Systémy mohou být popsány obyčejnými diferenciálními rovnicemi (ODE), diferenciálně-algebraickými rovnicemi nebo např. pomocí stavového automatu. Hlavním pracovním nástrojem je prostředí MATLAB/Simulink, součástí výkladu jsou i některé jeho pokročilejší vlastnosti a funkce. Teoretické poznatky jsou v laboratorním cvičení demonstrovány na konkrétních reálných modelech řízených z prostředí Simulink pomocí I/O karty MF624.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Vstupní znalosti

Vektory a matice. Obyčejné diferenciální rovnice. Matematika a fyzika v rozsahu předchozího studia. Znalost programovacího prostředí MATLAB z předchozího studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení předmětu se řídí standardní bodovou škálou 0–100 bodů. Součástí hodnocení je jeden test a semestrální projekt. Účast na cvičeních je povinná. Docházka a aktivita ve cvičeních jsou kontrolovány v souladu s kritérii hodnocení stanovenými pro cvičení.

Učební cíle

Studenti se seznámí s modelováním dynamických systémů (mechanických, elektromechanických a řízených) na počítači. V průběhu kurzu získají znalosti a dovednosti v následujících oblastech:

  • Lineární dynamické systémy a jejich analýza
  • Modelování v prostředí MATLAB/Simulink
  • Modelování řízených soustav
  • Praktická zkušenost s řízením reálné soustavy prostřednictvím I/O karty z prostředí MATLAB/Simulink

Tento kurz kombinuje teoretické poznatky s praktickým využitím v inženýrských aplikacích.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-STI-Z: Fundamentals of Mechanical Engineering, bakalářský, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova


  1. Přímá a inverzní kinematika (fkine, ikine)

  2. Denavit-Hartenbergovy (DH) parametry

  3. Robotic Toolbox a robot UR5

  4. Praktický úkol na fkine/ikine

  5. Kvaterniony

  6. Kinematika a dynamika kolových vozidel

  7. Dynamika a kinetostatika mechanismů (opakování LR2)

  8. SimScape (opakování)

  9. SimScape Multibody

  10. Řešení n rovnic o m neznámých, metoda nejmenších čtverců (OLS)

  11. Identifikace systémů I.

  12. Identifikace systémů II.

  13. Feedforward řízení

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Osnova

• Základy práce s I/O kartou MF624 v prostředí MATLAB/Simulink.
• Řízení DC motoru s enkodérem z prostředí Simulink pomocí I/O karty MF624. Návrh PID regulátoru pro řízení rychlosti a polohy.
• Zpracování zadaného projektu.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Osnova


  1. Přímá a inverzní kinematika (fkine, ikine)

  2. Denavit-Hartenbergovy (DH) parametry

  3. Robotic Toolbox a robot UR5

  4. Praktický úkol na fkine/ikine

  5. Kvaterniony

  6. Kinematika a dynamika kolových vozidel

  7. Dynamika a kinetostatika mechanismů (opakování LR2)

  8. SimScape (opakování)

  9. SimScape Multibody

  10. Řešení n rovnic o m neznámých, metoda nejmenších čtverců (OLS)

  11. Identifikace systémů I.

  12. Identifikace systémů II.

  13. Feedforward řízení