Detail předmětu

Modelování a simulace I

FSI-RDOAk. rok: 2026/2027

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

čeština

Počet kreditů

6

Příslušnost k typu studijního programu

bakalářský

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

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

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Hodnocení předmětu probíhá podle standardní bodové škály 0–100 bodů. Pro získání zápočtu je nutné splnit následující podmínky:

  • Získat alespoň 20 bodů z 40 možných z testu ve cvičeních.
  • Získat alespoň 20 bodů z úlohy v laboratořích.

Zkouška je hodnocena maximálně 60 body.

Účast na cvičeních je povinná. Kontrola docházky a výuky probíhá na základě kritérií hodnocení stanovených 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.

Základní literatura

DUTTON, Ken, Steve THOMPSON a Bill BARRACLOUGH. The Art of Control Engineering. Harlow: Addison-Wesley, 1997. 813 s. ISBN 0-201-17545-2. (EN)
PELÁNEK, Radek. Modelování a simulace komplexních systémů: Jak lépe porozumět světu. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2011. 236 s. ISBN 978-80-210-5318-2 (CS)
STEJSKAL, Vladimír a Michael VALÁŠEK. Kinematics and Dynamics of Machinery. New York: Marcel Dekker, Inc., 1996. 494 s. ISBN 0-8247-9731-0 (EN)
ÅSTRÖM, Karl Johan a Björn WITTENMARK. Computer-Controlled Systems: Theory and Design. 2nd ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1990. ISBN 0-13-168600-3. (EN)

Doporučená literatura

Grepl, R.: Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics, BEN - technická literatura, ISBN 978-80-7300-226-8 (CS)
ISERMANN, Rolf. Mechatronic Systems: Fundamentals. London: Springer, 2005. 624 s. ISBN 1-85233-930-6. (EN)
KARBAN, Pavel. Výpočty a simulace v programech Matlab a Simulink. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2006, 220 s. ISBN 80-251-1301-9. (CS)
NOSKIEVIČ, Petr. Modelování a identifikace systémů. 1. vyd. Ostrava: MONTANEX, 1999. 276 s. ISBN 80-7225-030-2. (CS)
VALÁŠEK, Michael a kol. Mechatronika. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1995. ISBN 80-01-01276-X.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-MET-P bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Bastl, Ph.D.
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.
Ing. Martin Appel, Ph.D.
Ing. Jan Králík, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod
  2. Numerické metody integrace
  3. Lineární dynamický systém 1. a 2. řádu
  4. Řešení ODE v MATLABu
  5. Simulink I.
  6. Simulink II.
  7. SimScape
  8. StateFlow
  9. RT systémy, HW, SW
  10. Modelování tření
  11. Úvod do odhadu parametrů
  12. Fraktály a jiné krásné diskrétní systémy



Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michael Šulc
Ing. Martin Formánek, Ph.D.

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

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Králík, Ph.D.
Ing. Ondřej Richter
Ing. Michal Bastl, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod
  2. Numerické metody integrace
  3. Lineární dynamický systém 1. a 2. řádu
  4. Řešení ODE v MATLABu
  5. Simulink I.
  6. Simulink II.
  7. SimScape
  8. StateFlow
  9. RT systémy, HW, SW
  10. Modelování tření
  11. Úvod do odhadu parametrů
  12. Fraktály a jiné krásné diskrétní systémy

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz