Teorie dynamických soustav, modelování a experiment (FSI-RZE)

Akademický rok 2012/2013
Garant: prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu je osvojení si systémového přístupu k řešení inženýrských problémů s využitím znalostního, výpočtového a experimentálního modelování se zaměřením na dynamické vlastnosti technických soustav.
Výstupy studia a kompetence:
Znalosti: získání poznatků o strukturách, vlastnostech a chování oborově různých soustavách, především technických., poznatků o přístupech a metodách pro řešení deformačně-napjatostních, stabilitních a spolehlivostních problémů na těchto soustavách, především výpočtovým a experimentálním modelováním v součinnosti se statistickými metodami. Získání základních znalostí o deterministickém chaosu v chování dynamických nelineárních soustav. Dovednosti: schopnost správně a věcně formulovat problémy na technických soustavách, získání základních informací, co to znamená „umění modelovat“, efektivní využívání různých způsobů modelování při řešení problémů, získání dovednosti dívat se na veškeré procesy v soustavách ve smyslu potenciální možnosti výskytu deterministického a stochastického chaosu.
Prerekvizity:
Úvodní předmět pro studium aplikované mechaniky. Požadují se znalosti matematiky a předmětů mechaniky (t.j. statiky, kinematiky, dynamiky a pevnosti a pružnosti) v rozsahu záhladních předmětů I. až III. ročník studia) a doporučuje se znalost základů programování.
Obsah předmětu (anotace):
Kurz poskytuje přehled základních poznatků z těchto oblastí: teorie systémů, struktury světa techniky, teorie modelování, teorie experimentu, návrhu technických objektů, teorie statistického zpracování dat, teorie mezních stavů, teorie deterministického chaosu, teorie synergetiky. Poskytuje možnost komplexního pohledu na technický život technických objektů.
Metody vyučování:
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení:
Klasifikovaný zápočet: * test ze znalostí základních pojmů, * vypracování a obhájení semestrálního projektu
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Podmáínky k udělení zápočtu: aktivní účest na cvičeních, dobré výsledky při průběžných kontrolách během semestru, vyřešení náhradních úloh v případě omluvené neúčasti. Konkrétní podobu plnění těchto požadavků stanovuje učitel v prvním týdnu semestru.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Systémová metodologie (systémový přístup, systémové myšlení, systémové metody a postupy……
2. Vymezení pojmu soustava a systém, členění soustav podle různých kritérií.
3. Dynamické soustavy – členění (lineární, nelineární, autonomní, neautonomní), vlastnosti, chování, stabilita.
4. Technické objekty jako dynamické soustavy – komplexní pohled na techniku.
5. Komplexní pojednání o modelování (vymezení, historie, axiomy, atributy, zobecněná struktura).
6. Komplexní pojednání o modelování (výpočtové modelování –analytické, numerické, umělointeligentní).
7. Komplexní pojednání o modelování (tvorba výpočtových modelů, simulace, identifikace, optimalizace).
8. Komplexní pojednání o technickém experimentu (vymezení, členění, zobecněná struktura, dekompozice.
9. Komplexní pojednání o technickém experimentu (měřící metody obecně a v mechanice těles, diagnostika).
10. Komplexně o návrzích technických objektů (sériové a paralelní inženýrství, počítačové podpory, logistika)
11. Teorie a aplikace mezních stavů v technice (vymezení, zobecněná struktura, členění mezních stavů).
12. Teorie a aplikace matematické statistiky (vymezení, zobecněná struktura a členění statistických metod.
13. Deterministický chaos (vymezení, cesty k chaosu, chaotické chování nelineárních soustav, synergetika).
Literatura - základní:
1. Habr, J., Vepřek, J.: Systémová analýza a syntéza, 1986,
2. Vlček, J.: Metody systémového inženýrství, 1984
3. Ondráček,E.,Janíček,P.: Výpočtové modely v technické praxi, , 0
4. Janíček, P.: Ondráček. E.: Řešení problémů modelování, (skriptum), 1995.
5. Janíček, P.: Systémové pojetí vybraných oborů pro techniky, 2006
Literatura - doporučená:
1. Ondráček,E.,Janíček,P.: Výpočtové modely v technické praxi, , 0
2. Janíček,P.,Ondráček,E.: Řešení problémů modelováním, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2A-P prezenční studium M-MAI Matematické inženýrství -- kl 3 Volitelný (nepovinný) 2 1 Z
M2A-P prezenční studium M-MET Mechatronika -- kl 3 Volitelný (nepovinný) 2 1 Z
M2A-P prezenční studium M-IMB Inženýrská mechanika a biomechanika -- kl 5 Povinně volitelný 2 1 Z