Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Modelowanie systemów mechanicznych
Koordynator przedmiotu:
dr. inż. / Andrzej T. Chwiej / starszy wykładowca
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechanika i Budowa Maszyn
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
MS2A_11
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2013/2014
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykłady: liczba godzin według planu studiów (zajęcia na uczelni): - 15, przygotowanie do zaliczenia: - 10, razem: - 25; Ćwiczenia: liczba godzin według planu studiów (zajęcia na uczelni): - 15, przygotowanie do zajęć: - 10, zapoznanie ze wskazaną literaturą, przygotowanie do kolokwium: - 5, razem: - 30; Laboratorium: liczba godzin według planu studiów -: 15, przygotowanie do zajęć: 10, napisanie sprawozdania: 5, razem - 30; Razem przedmiot - 85.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykład - 15 h, Ćwiczenia - 15 h, Laboratoria - 15 h; Razem - 45 h = 1,8 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
-
Limit liczby studentów:
Wykład: min. 15; Ćwiczenia: 20 - 30; Laboratoria: 8 - 12
Cel przedmiotu:
Uzyskanie wiedzy na temat metodyki budowy matematycznych modeli układów dynamicznych (w tym także mechatronicznych), ich walidacji i identyfikacji parametrycznej oraz z technikami ich symulacji i optymalizacji parametrycznej konstrukcji mechanicznych Student potrafi zbudować model, dokonać doboru metod symulacji i dokonać wstępnej analizy wyników jego symulacji numerycznej dla średnio złożonych dyskretnych układów dynamicznych, sformułować zagadnienie optymalizacji parametrycznej modelu (dokonać jego identyfikacji parametrycznej) oraz zsyntetyzować układ mechatroniczny dla danego modelu.
Treści kształcenia:
W1 - Cele modelowania. Modele: materialny, fizyczny, matematyczny i obliczeniowy. Proces budowy modelu. Identyfikacja parametrów i walidacja modelu. Zagadnienie weryfikacji modelu. Modele deterministyczne i probabilistyczne. Modele dyskretne i ciągłe. Modele różniczkowe (zagadnienia zmiennych stanu i zmiennych zależnych). W2 - Modele sieciowe (zdarzeniowe i energetyczne). Modele bezpostaciowe. Modele wielodyscyplinarne. Modele o zmiennej strukturze. Analogie mechaniczno-hydrauliczno-termiczno-elektryczne. Przepływ mocy w układach fizycznych. Matematyczny opis obiektów przetwarzających energię. Rozwiązywalność modeli sieciowych. Generowanie równań różniczkowych modeli sieciowych. W3 - Modele układów dynamicznych a modele układów mechatronicznych. Automatyczna regulacja a sterowanie. W4 - Prezentacja wyników. Metody płaszczyzny fazowej. Zagadnienia nieliniowe. Elementy drgań chaotycznych. W5 - Układy wielomasowe. Przegląd systemów oprogramowania modelowania i symulacji (MatLab, Modelica, Dymola, 20-sim, Adams). W6 – Elementy budowy modeli probabilistycznych. W7 - Kształtowanie elementów maszyn w oparciu o modelowanie i symulację. C1 - Analityczne rozwiązywanie prostych modeli matematycznych opartych na równaniach różniczkowych. C2 - Budowa prostych modeli sieciowych. C3 - Budowa złożonych modeli układów mechanicznych, hydraulicznych i elektrycznych. C4 - Generowanie równań różniczkowych modelu sieciowego. C5 - Generowanie równań układów o zmiennej strukturze. C6 - Kształtowanie elementów maszyn w oparciu o symulacje modeli dynamicznych. L1 - Zapoznanie ze środowiskiem obliczeniowym MatLaba (2). L2 - Dobór metody całkowania (ODE, DAE, Stiff). Dobór kroku całkowania (2). L3 - Symulacja drgań układów liniowych o 1 i dwu stopniach swobody (2). L4 - Symulacje nieliniowych modeli różniczkowych (4). L5 - Wpływ warunków początkowych na przebieg procesu. Symulacja warunków brzegowych (2). L6 - Prezentacje wyników symulacji. (1). L7 - Wykorzystanie płaszczyzny fazowej do analizy zmęczeniowej. Modele chaotyczne (2).
Metody oceny:
Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną z części teoretycznej (kolokwium z wykładów), zadaniowej (kolokwium zadaniowe + ocena pracy domowej + ocena aktywności bieżącej) oraz oceny z laboratorium (średnia z 7 wejściówek i sprawozdań z poszczególnych tematów). 3 nieobecności na ćwiczeniach lub na laboratorium uniemożliwiają zaliczenie przedmiotu.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. D.Karnopp, D.Margolis, R.Rosenberg: System DynamicsJohn Wiley & Sons Inc,Hoboken 2006 (wyd. 4); 2. D.Karnop: Wehicle Stability, Marcel Dekker Inc. New York, 2004 (wyd 2); 3. Awrejcewicz J.: Matematyczne modelowanie systemów. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007; 4. Balcerak A.: Walidacja Modeli Symulacyjnych - Źródła Postaw Badawczych-Prace Naukowe Instytutu Organizacji i Zarządzania Politechniki Wrocławskiej,Wyd. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003; pp 27-44.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
Program studiów opracowany na podstawie programu nauczania zmodyfikowanego w ramach Zadania 38 Programu Rozwojowego Politechniki Warszawskiej.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W01_02
Jest zaznajomiony z teoretycznymi podstawami budowy interdyscyplinarnych, bezpostaciowych modeli układów dynamicznych i zasadami symulacji dyskretnych układów dynamicznych za pomocą technik numerycznych adekwatnych do rozpatrywanego zagadnienia.
Weryfikacja: W1, W2, W3, W4 – Kolokwium z teorii, C1 - C6 Kolokwium zadaniowe, L2 – L4: (wejściówka + sprawozdanie z laboratorium).
Powiązane efekty kierunkowe: M2A_W01_02
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W01
Efekt W03_03
Zna metodykę syntezy układów mechatronicznych odpowiadających interdyscyplinarnym modelom dynamicznym. Zna metodykę wykorzystywania symulacji układów dynamicznych do celów analizy wytrzymałościowej.
Weryfikacja: L6 (wejściówka + sprawozdanie z laboratorium).
Powiązane efekty kierunkowe: M2A_W03_03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03
Efekt W07_01
Jest zaznajomiony z zasadami syntezy strukturalnej układów mechatronicznych w oparciu o technikę modelowania sieciowego.
Weryfikacja: C - Praca domowa.
Powiązane efekty kierunkowe: M2A_W07_01
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U08_03
Potrafi samodzielnie opracowywać i przygotować do symulacji model matematyczny złożonego układu interdyscyplinarnego.
Weryfikacja: C2 – C6: Kolokwium zadaniowe.
Powiązane efekty kierunkowe: M2A_U08_03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U08
Efekt U09_01
Potrafi wykorzystać wyniki symulacji do kształtowania elementów konstrukcji mechanicznych.
Weryfikacja: C7 - Kolokwium zadaniowe.
Powiązane efekty kierunkowe: M2A_U09_01
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09