Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Symulacje fizyczne w środowisku wirtualnym

Koordynator przedmiotu:

Dr inż. Joanna Porter-Sobieraj, Prof. dr hab. inż. Krzysztof Marciniak

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Informatyka i Systemy Informacyjne

Grupa przedmiotów:

Wspólne

Kod przedmiotu:

1120-INCAD-MSP-0113

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2023/2024

Liczba punktów ECTS:

6

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. godziny kontaktowe – 98 h; w tym a) obecność na wykładach – 30 h b) obecność na ćwiczeniach – 30 h c) obecność na laboratoriach – 30 h d) konsultacje – 5 h e) obecność na egzaminie – 3 h 2. praca własna studenta – 80 h; w tym a) przygotowywanie się do ćwiczeń i kolokwiów, w tym rozwiązywanie prac domowych – 15 h b) przygotowywanie się do zajęć laboratoryjnych, w tym dokończenie implementacji i testowanie poszczególnych zadań/programów – 45 h c) zapoznanie się z literaturą, przygotowanie do egzaminu – 20 h Razem 178 h, co odpowiada 6 pkt. ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1. obecność na wykładach – 30 h 2. obecność na ćwiczeniach – 30 h 3. obecność na laboratoriach – 30 h 4. konsultacje – 5 h 5. obecność na egzaminie – 3 h Razem 98 h, co odpowiada 4 pkt. ECTS

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

1. obecność na laboratoriach – 30 h 2. przygotowanie do ćwiczeń i kolokwiów, w tym rozwiązywanie prac domowych – 15 h 3. przygotowywanie się do zajęć laboratoryjnych, w tym dokończenie implementacji i testowanie poszczególnych zadań/programów – 45 h Razem 90 h, co odpowiada 3 pkt. ECTS

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia30h
• Laboratorium30h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Algebra liniowa z geometrią, Analiza matematyczna, Równania różniczkowe, Znajomość podstawowych algorytmów i metod modelowania geometrycznego i grafiki komputerowej

Limit liczby studentów:

Bez limitu

Cel przedmiotu:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami konstruowania i implementacji modeli rzeczywistości wirtualnej, w szczególności symulacji ruchu i interakcji z użytkownikiem oraz analizowanie cech systemów symulacji i związanych z nimi artefaktów.

Treści kształcenia:

Wykład, ćwiczenia i laboratorium: Mechanika Newtona. Ruch ciała sztywnego. Wirowanie. Ruch w obecności ograniczeń: zasada d’Alamberta, mechanika Lagrange’a i Hamiltona. Układy wielu ciał. Systemy dynamiczne: model matematyczny, linearyzacja układów dynamicznych, stabilność układów dynamicznych, drgania. Systemy sterowania: model matematyczny, liniowe systemy sterowania, sterowanie układów o skalarnym wejściu i wyjściu. Programowanie dynamiczne, równanie Eulera, sterowanie optymalne.

Metody oceny:

Student może maksymalnie otrzymać 100 pkt. (40 pkt. za zadania laboratoryjne, 20 pkt. za pracę na ćwiczeniach i rozwiązania prac domowych, 10 pkt. za sprawdziany wejściowe i 30 pkt. za egzamin). Zajęcia laboratoryjne składają się z 4 zadań rozwiązywanych indywidualnie lub w grupach dwuosobowych. Przekroczenie terminu oddania zadania skutkuje odjęciem połowy punktów za to zadanie. Sprawdziany wejściowe składają się z jednego pytania z materiału przedstawionego na poprzednim wykładzie i są oceniane na maksymalnie 1 pkt. Zaliczenie ćwiczeń i laboratorium jest warunkiem dopuszczenia do egzaminu. Ocena końcowa jest wystawiana na postawie wyniku z egzaminu oraz wyników z laboratorium i ćwiczeń.

Egzamin:

tak

Literatura:

1. V.I. Arnold, Metody matematyczne mechaniki klasycznej, PWN, Warszawa 1981. 2. M. DeLoura, D. Treglia, Perełki programowania gier, Tom 1, 2 i 3, Helion, 2002. 3. J.G. de Jalon, E. Bayo, Kinematic and dynamic simulation of multibody systems, Springer Verlag New York 1994. 4. E.J. Haug, R.C. Deyo, Real-time integration methods for mechanical system simulation, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1991. 5. A.A. Shabana, Dynamics of Multibody Systems, Cambridge University Press.

Witryna www przedmiotu:

brak

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Posiada podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej i geometrii różniczkowej, posiada wiedzę z zakresu mechaniki i zna podstawy numerycznego modelowania zagadnień tej dziedziny
Weryfikacja: aktywny udział w ćwiczeniach, wejściówki, ocena prac domowych i zadań indywidualnych na laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_W01, I2CC_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Charakterystyka W02

Posiada wiedzę o przydatnych algorytmach numerycznych i kombinatorycznych modelowania przestrzeni konfiguracji takich jak bryła sztywna lub łańcuch kinematyczny
Weryfikacja: aktywny udział w ćwiczeniach, wejściówki, ocena prac domowych i zadań indywidualnych na laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W03

Posiada wiedzę o przydatnych algorytmach numerycznych i kombinatorycznych modelowania pól wektorowych i sterowania w przestrzeniach stanu
Weryfikacja: aktywny udział w ćwiczeniach, wejściówki, ocena prac domowych i zadań indywidualnych na laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W04

Posiada wiedzę o parametrach dynamiki interakcji użytkownika ze środowiskiem wirtualnym
Weryfikacja: aktywny udział w ćwiczeniach, wejściówki, ocena prac domowych i zadań indywidualnych na laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_W07**, I2CC_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG.o, III.P7S_WG, P7U_W

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi wykorzystać wiedzę matematyczną do analizy i optymalizacji rozwiązań z zakresu projektowania modeli rzeczywistości wirtualnej
Weryfikacja: ocena zadań wykonywanych na ćwiczeniach i zadań laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_U02, I2_U07, I2_U08, I2CC_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U02

Potrafi zaprojektować poprawną dynamicznie interakcję użytkownika z systemem czasu rzeczywistego
Weryfikacja: ocena zadań laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_U15**, I2_U16**, I2CC_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U03

Jest przygotowany do prac informatycznych w zespole badawczym w zakresie mechaniki klasycznej
Weryfikacja: aktywny udział w ćwiczeniach, wejściówki, ocena prac domowych i zadań indywidualnych na laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U04

Potrafi posługiwać się językiem angielskim w stopniu umożliwiającym komunikację w zakresie zagadnień rzeczywistości wirtualnej
Weryfikacja: .
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Krytycznie ocenia posiadaną wiedzę i odbierane treści
Weryfikacja: egzamin, dyskusja zadań indywidualnych na laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka K02

Jest świadomy roli wiedzy w rozwiązywaniu problemów i rozumie potrzebę zasięgania opinii ekspertów
Weryfikacja: egzamin, dyskusja zadań indywidualnych na laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: