Detail předmětu
Modelování a simulace
IMS Ak. rok 2023/2024 zimní semestr 5 kreditů
Úvod do modelování a simulace systémů. Analýza a klasifikace systémů. Abstraktní a simulační modely. Spojité, diskrétní a kombinované modely. Petriho sítě a simulace. Validace a verifikace modelů. Generování, transformace a testování pseudonáhodných čísel. Stochastické modely a modely systémů hromadné obsluhy. Metoda Monte Carlo. Simulace číslicových systémů. Spojitá simulace, numerické metody, jazyk Modelica. Principy a použití simulačních systémů. Řízení simulačních experimentů, vizualizace a vyhodnocování výsledků simulace.
Garant předmětu
Koordinátor předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
- 4 hod. seminář
- 9 hod. projekty
Bodové hodnocení
- 70 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
- 10 bodů půlsemestrální test (písemná část)
- 20 bodů projekty
Zajišťuje ústav
Přednášející
Cvičící
Stránky předmětu
Cíle předmětu
Cílem je seznámit studenty se základními metodami a nástroji pro modelování a simulaci spojitých, diskrétních a kombinovaných systémů.
Znalost principů modelování a simulace. Schopnost vytvořit simulační model spojitého, diskrétního a kombinovaného systému. Znalost principů simulačních systémů.
Proč je předmět vyučován
Principy a algoritmy vyučované v tomto předmětu jsou často používané v praxi, například pro simulaci elektrických obvodů nebo obsluhy v obchodech. Získané znalosti jsou použitelné také v řadě dalších aplikací, například v počítačových hrách.
Doporučené prerekvizity
- Algoritmy (IAL)
- Diskrétní matematika (IDM)
- Lineární algebra (ILG)
- Matematická analýza 1 (IMA1)
- Matematická analýza 2 (IMA2)
- Pravděpodobnost a statistika (IPT)
- Signály a systémy (ISS)
- Základy programování (IZP)
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Základy numerické matematiky, pravděpodobnost a statistika, základy programování.
Technické vybavení
- volně dostupné: GCC, Octave, Scilab, SIMLIB/C++, OpenModelica
Literatura studijní
- Rábová Z. a kol: Modelování a simulace, VUT Brno, 1992, ISBN 80-214-0480-9
- Peringer P.: Modelování a simulace, studijní opora, FIT/ESF, 2006-2012
- Soubor materiálů prezentovaných na přednáškách je dostupný na WWW.
- Law A., Kelton D.: Simulation Modelling and Analysis, McGraw-Hill, 1991, ISBN 0-07-100803-9
- Modelica - A Unified Object-Oriented Language for Systems Modeling -
Language Specification, Version 3.4, Modelica Association, 2017
Literatura referenční
- Fishwick P.: Simulation Model Design and Execution, PrenticeHall, 1995, ISBN 0-13-098609-7 Law A., Kelton D.: Simulation Modelling and Analysis, McGraw-Hill, 1991, ISBN 0-07-100803-9 Ross, S.: Simulation, Academic Press, 2002, ISBN 0-12-598053-1
- Cellier F., Kofman E.: Continuous System Simulation. Springer 2000.
Osnova přednášek
- Úvod do modelování a simulace systémů. Analýza a klasifikace systémů. Základní pojmy z teorie systémů.
- Klasifikace modelů: konceptuální, abstraktní a simulační modely. Základní metody modelování spojitých a diskrétních systémů.
- Simulační jazyky, přehled základních prostředků pro popis modelů a experimentů. Základní principy implementace simulačních systémů.
- Generování, transformace a testování pseudonáhodných čísel. Stochastické modely a metoda Monte Carlo.
- Modelování paralelních procesů. Petriho sítě.
- Modely systémů hromadné obsluhy. Diskrétní simulační modely.
- Algoritmy řízení simulace, práce s modelovým časem.
- Celulární automaty a jejich použití pro simulaci.
- Modelování spojitých systémů. Přehled používaných numerických metod a jejich vlastnosti. Základy jazyka Modelica.
- Kombinované modely, stavové podmínky a stavové události. Základy modelování číslicových systémů.
- Speciální kategorie modelů, modely heterogenních systémů, optimalizace parametrů modelů.
- Analytické řešení modelů systémů hromadné obsluhy.
- Vyhodnocování a vizualizace výsledků simulace. Ověřování správnosti modelů, validace a verifikace modelů.
Osnova seminářů
- diskrétní simulace: použití Petriho sítí
- spojitá simulace: převody rovnic, bloková schemata, příklady
Osnova ostatní - projekty, práce
Individuální výběr vhodného problému, jeho analýza, vytvoření modelu, provedení simulačních experimentů a vyhodnocení výsledků.
Průběžná kontrola studia
Projekt, půlsemestrální zkouška, závěrečná zkouška (písemná). Podmínky zápočtu: Alespoň 10 bodů z těch, které můžete získat během semestru.
Účast na přednáškách v tomto předmětu není kontrolována. Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů, půlsemestrálním testem a závěrečnou zkouškou. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 30 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.
Podmínky zápočtu
Alespoň 10 bodů z těch, které můžete získat během semestru.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BIT, 3. ročník, povinný
- Program BIT (anglicky), 3. ročník, povinný
- Program IT-BC-3, obor BIT, 3. ročník, povinný