Kursplan för Modellering och simulering

Kursplan fastställd 2021-02-08 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnModelling and simulation
  • KurskodESS101
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPSYS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeAutomation och mekatronik, Elektroteknik
  • InstitutionELEKTROTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 35117
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0107 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH		4,5 hp
  • 26 Okt 2022 fm J
  • 05 Jan 2023 fm J
  • 21 Aug 2023 fm J
0207 Laboration 3 hp
Betygsskala: UG		3 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper i dynamiska system, reglerteknik, linjära transformer, mekanik och elektriska kretsar.

Syfte

Modellering och simulering är viktiga verktyg som stöder ingenjörer i utvecklingen av komplexa system, från tidig studie av systemkoncept (när systemet kanske inte finns ännu) att modellbaserad styrning och optimering av systemprestanda. Användningsområden där modellering och simulering är grundläggande verktyg är - bara för att nämna några - reglerteknik, fordonsteknik, biomedicinsk teknik, mekanik och kemiteknik.
Syftet med kursen är att ge solid teoretisk grund och praktiska metoder för att systematiskt utveckla matematiska modeller av tekniska system från grundläggande fysikaliska lagar och från experimentella data och att använda dem för simuleringen.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Syftet med kursen är att införa metoder och principer för att konstruera matematiska modeller av dynamiska system och numeriskt simulera dem.

I kursen ingår modelleringsmetoder baserade på grundläggande fysikaliska principer samt systemidentifiering, det vill säga, baserat på mätdata från givare. Numeriska simuleringsmetoder studeras, med särskild tonvikt på noggrannhet och stabilitet.
  • Använda metoder och verktyg för att utveckla matematiska modeller för dynamiska system med hjälp av grundläggande fysikaliska lagar.
  • Studera avancerade former av differentialekvationer som används för modellering. 
  • Studera principer för parameterskattning med hjälp av mätdata.
  • Använda metoder och verktyg för att utveckla matematiska modeller för dynamiska system från mätdata.
  • Studera och genomföra några numeriska metoder för simulering.

Innehåll

Kursen behandlar följande ämnen:

  • Bakgrund om dynamiska system och differentialekvationer
  • Lagranges metod för modellering av mekaniska system (principer och former)
  • Differential-algebraiska ekvationer (definition, behandling, index och indexreduktion)
  • Newtons metod
  • Systemidentifiering: 
    • Maximum likelihood och minsta kvadratmetoden 
    • Parameteruppskattning för dynamiska system
  • Numeriska metoder för differentialekvationer
    • Explicita Runge-Kutta metoder. Stabilitet och ordning.
    • Implicita Runge-Kutta metoder. Stabilitet och ordning
  • Advanced topics: sensitivity of simulations

    Organisation

    Kursen omfattar ca 20 föreläsningar, övningar samt 3 obligatoriska inlämningsuppgifter.

    Litteratur

    1. S. Gros: Lecture notes (kompendium)
    2. T. Glad, L. Ljung: Modellbygge och simulering (Studentlitteratur). English version available. - Supplementary material.
    3. Griffiths, Higham: Numerical Methods for Ordinary Differential Equations, Springer, 2010 (freely available for download from Chalmers online Library)

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Examination sker genom skriftlig tentamen, betygskala TH, samt godkända inlämningsuppgifter.

    Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.