sciaga韎ted by TOM2


1.Wyja艣ni膰 poj臋cia: system, model, modelowanie, symulacja.

SYSTEM jest to sk艂adaj膮ca si臋 z element贸w funkcjonalna ca艂o艣膰, wyodr臋bniona z otoczenia, na kt贸r膮 otoczenie wp艂ywa za po艣rednictwem wielko艣ci wej艣ciowych i kt贸ra oddzia艂uje na otoczenie za po艣rednictwem wielko艣ci wyj艣ciowych.

MODEL jest to tw贸r sztuczny, pod pewnymi wzgl臋dami podobny do badanego systemu, wyra偶aj膮cy jego istotne z punktu widzenia badacza cechy. Model jest przeznaczony do poznania systemu.

MODELOWANIE to og贸艂 dzia艂a艅 zmierzaj膮cych do zbudowania modelu odzwierciedlaj膮cego istotne procesy badanego systemu (technika analizy system贸w bazuj膮ca na modelach).

SYMULACJA to realizacja praktyczna techniki badania systemu rzeczywistego na podstawie modelu matematycznego przy u偶yciu komputera wyposa偶onego w specjalny program zwany programem symulacyjnym.

2.Wymie艅 i om贸w fazy symulacji komputerowej.

A) Konstruowanie modelu:

- okre艣lenie cel贸w modelowania

- wyb贸r kategorii modelu

- okre艣lenie struktury modelu

- sprawdzenie poprawno艣ci formalnej

B) Komputerowa realizacja modelu:

- przekszta艂cenie uk艂adu r贸wna艅 w program komputerowy (symulacyjny)

- uruchomienie programu symulacyjnego (usuniecie b艂臋d贸w)

C) Weryfikacja Modelu: por贸wnanie wynik贸w modelowania z zachowaniem si臋 systemu rzeczywistego, sprawdzenie poprawno艣ci heurystycznej (czy wyniki, kt贸re otrzymamy s膮 bliskie tym, kt贸re chcieli艣my otrzyma膰) i pragmatycznej.

Kategorie poprawno艣ci pragmatycznej:

- replikatywna

- predykcyjna

- strukturalna

D) Eksperymenty na modelu:

- okre艣lenie programu bada艅

- przeprowadzenie eksperyment贸w

Opracowanie wynik贸w(sprawozdanie)

3.Poda膰 definicj臋 modelu matematycznego. Do jakiej grupy modeli nale偶膮 modele matematyczne?

MODEL MATEMATYCZNY - nale偶y do grupy modeli abstrakcyjnych. Jest zbiorem regu艂 i zale偶no艣ci, na podstawie kt贸rych mo偶na przewidzie膰 (w drodze oblicze艅) zachowanie si臋 uk艂adu.

4.Wymieni膰 i om贸wi膰 r贸偶ne postaci modeli matematycznych.

R脫WNANIE R脫呕NICZKOWE RZ臉DU N -otrzymuje si臋 je przez napisanie g艂贸wnego r贸wnania r贸wnowagi w uk艂adzie i ustalenie zale偶no艣ci fizycznych zachodz膮cych mi臋dzy elementami w funkcji jednej zmiennej niezale偶nej np. w uk艂adzie mechanicznym od po艂o偶enia x. Aby rozwi膮zanie by艂o jednoznaczne konieczna jest znajomo艣膰 warunk贸w pocz膮tkowych.

UK艁AD N R脫WNA艃 R脫呕NICZKOWYCH RZ臉DU 1-GO - otrzymuje si臋 przez napisanie r贸wna艅 r贸wnowagi i ustalenie zale偶no艣ci mi臋dzy elementami w funkcji zmiennych stanu i ich pochodnych.

TRANSMITANCJA OPERATOROWA - jest to stosunek transformaty Laplace'a odpowiedzi do transformaty wymuszenia przy znanych warunkach brzegowych 0x01 graphic

Transformata Laplace'a sygna艂u x(t) jest to funkcja X(s) dana wzorem:

0x01 graphic

transformata Laplace'a przekszta艂ca uk艂ad r贸wna艅 r贸偶niczkowych w uk艂ad r贸wna艅 liniowych

R脫WNANIE MACIERZOWE ZMIENNYCH STANU - w uproszczonym zapisie ma posta膰:

X'=Ax+Bu

Y= Cx+Du gdzie : x-wektor zmiennych stanu, u-wektor wymusze艅, x'-wektor pochodnych zmiennych stanu; A, B, C, D - macierze. 艁atwo otrzymuje si臋 r贸wnanie macierzowe z uk艂adu r贸wna艅 r贸偶niczkowych rz臋du pierwszego po zapisaniu zmiennych w odpowiedniej kolejno艣ci.

5.Poda膰 klasyfikacje modeli matematycznych. Wyja艣ni膰 r贸偶nic臋 pomi臋dzy modelem liniowym a nieliniowym.

1. na charakter modelowanego systemu: statyczne / dynamiczne

2.na stosowalno艣膰 zasady superpozycji: liniowe / nieliniowe

3. na charakter zmiennych: deterministyczne / stochastyczne

4. na zmienno艣膰 parametr贸w modelu: stacjonarne / niestacjonarne

5. na czynnik odniesienia: ci膮g艂e w czasie / dyskretne w czasie

6. na warto艣膰 zmiennych: ci膮g艂e w stanie / dyskretne w stanie

7. na liczb臋 zmiennych niezale偶nych: o parametrach skupionych / roz艂o偶onych

W modelu liniowym wielko艣膰 wyj艣ciowa jest suma cz艂on贸w liniowych wielko艣ci wej艣ciowych. W modelu nieliniowym zmienna wyj艣ciowa nie jest superpozycj膮 cz艂on贸w liniowych wielko艣ci wej艣ciowych, a ich dowoln膮 kombinacji.

MODEL LINIOWY oparty na liniowej zale偶no艣ci badanych zjawisk. Stosunkowo 艂atwy do rozwi膮zania na drodze analitycznej. Pozwala na utworzenie modelu w postaci r贸wna艅 liniowych (algebraicznych albo r贸偶niczkowych). Mo偶liwo艣膰 wykonania podstawowych operacji algebraicznych (+ - * :)pozwala na wyb贸r elementu zerowego przy wektorowym opisie wej艣cia, wyj艣cie lub stanu systemu.

MODEL NIELINIOWY wyst臋puje do艣膰 cz臋sto ze wzgl臋du na z艂o偶ono艣膰 badanych system贸w i niemo偶liwo艣膰 zapisania zale偶no艣ci mi臋dzy nimi za pomoc膮 funkcji liniowych, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej poprawno艣ci modelu. Niestety rozwi膮zanie takie jest trudne i dlatego stosuje si臋 linearyzacj臋 tego modelu.

6.Na czym polega r贸偶nica mi臋dzy modelem

a) statycznym i dynamicznym

Model w kt贸rym wielko艣ci s膮 zmienne w czasie i zale偶ne od ich warto艣ci w poprzednich chwilach czasu nazywamy dynamicznymi. W przeciwnym wypadku mamy model statyczny.

b)stochastycznym i deterministycznym

Model jest deterministyczny je偶eli znajomo艣膰 warto艣ci odpowiednich zmiennych w danej chwili pozwala okre艣li膰 ich warto艣膰 w chwili p贸藕niejszej lub te偶 w pewnej chwili wcze艣niejszej

Modele stochastyczne opisuj膮 zjawiska procesy losowe inaczej funkcje losowe

7.Om贸wi膰 poszczeg贸lne etapy procesu tworzenia modelu matematycznego.

A) wyb贸r typu modelu: cyfrowy-analogowy, fizyczny-funkcjonalny itd.

B) okre艣lenie struktury modelu (typ zmiennych-przep艂ywu, spadku; posta膰 r贸wna艅)

Wyb贸r kategorii modelu (liniowy-nieliniowy; stacjonarny -niestacjonarny itd.)

Wyb贸r zmiennych istotnych dla danego procesu(spadku, przep艂ywu)

Zmienna spadku - s膮 miar膮 r贸偶nicy stan贸w na dw贸ch ko艅cach elementu - r贸偶nica potencja艂贸w.

Zmienna przep艂ywu - s膮 miar膮 wielko艣ci fizycznej kt贸ra przechodzi przez element uk艂adu - pr膮d przez rezystor.

Sformu艂owanie r贸wna艅 opisuj膮cych badany proces (r贸wnanie r贸wnowagi, sp贸jno艣ci).

R贸wnanie r贸wnowagi - zale偶no艣ci wyra偶aj膮ce r贸wnowag臋, kt贸ra musi istnie膰 dla ca艂ego uk艂adu i wszystkich jego poduk艂ad贸w - pr膮dy w w臋藕le.

R贸wnanie sp贸jno艣ci opisuje zale偶no艣膰 mi臋dzy zmiennymi ze wzgl臋du na struktur臋 po艂膮cze艅 element贸w uk艂adu - napi臋cia w oczku.

Napisanie zale偶no艣ci fizycznych zachodz膮cych mi臋dzy poszczeg贸lnymi elementami uk艂adu (pr膮dem-napi臋ciami; si艂膮-przyspieszeniem).

C) wyznaczenie warto艣ci parametr贸w modelu

D) sprawdzenie poprawno艣ci formalnej

Poprawno艣膰 logiczna i metodologiczna.

Poprawno艣膰 przekszta艂ce艅 matematycznych

Istnienie rozwi膮zania

Jednoznaczno艣膰 rozwi膮zania

Stopie艅 uwarunkowania uk艂adu r贸wna艅 (wra偶liwo艣膰 na zmiany parametr贸w)

Dok艂adno艣膰 cyfr znacz膮cych

8.Jakie s膮 typy zmiennych wyst臋puj膮cych w modelach matematycznych??

Deterministyczne i losowe, Ci膮g艂e i dyskretne, Ostre i rozmyte

Zmienna spadku - s膮 miar膮 r贸偶nicy stan贸w na dw贸ch ko艅cach elementu - r贸偶nica potencja艂贸w

Zmienna przep艂ywu - s膮 miar膮 wielko艣ci fizycznej, kt贸ra przechodzi przez element uk艂adu - pr膮d przez rezystor

9. Zalety symulacji komp w por. do innych metod.
Elastyczno艣膰, 艂atwo艣膰 wprowadzania zmian w strukturze modelu; 艂atwo艣膰 wprowadzania r贸偶nych rodzaj贸w wymusze艅 i zak艂贸ce艅; mo偶liwo艣膰 zadawania wymusze艅 ekstremalnych bez obawy uszkodzenia modelu; niski koszt i kr贸tki czas przygotowania symulacji; wiarygodno艣膰 wynik贸w symulacji.

10. Metody modelowania dynamicznych uk艂ad贸w ci膮g艂ych.
- metoda klasyczna
- metoda operatorowa
- zmiennych stanu
- energetyczna (rowna艅 Lagrange'a)- zastosowanie zasady Hamiltona

11. Metody rozwiazywania rownan modelu matematycznego:

- analityczna (ograniczona tylko do najprostszych postaci r贸wna艅 liniowych, bez wi臋kszego znaczenia praktycznego)
- numeryczna (realizowana za pomoc膮 komputera wyposa偶onego w odpowiedni program zwany pakietem symulacyjnym, powszechnie stosowana w praktyce)

12. Om贸wi膰 metod臋 zmiennych stanu. Poda膰 definicje wektora zmiennych stanu.

Metoda zmiennych stanu polega na opisaniu modelu za pomoc膮 zmiennych stanu czyli takich parametr贸w, kt贸re opisuj膮 pewn膮 w艂asno艣膰 charakterystyczn膮 dla wydzielonego elementu systemu. Metoda ta jest stosowana w przypadku uk艂ad贸w liniowych. Stan chwilowy obiektu liniowego opisuj膮 r贸wnania zmiennych stanu:

wektor zmiennych stanu (sygna艂贸w wewn臋trznych), wektor pochodnych zmiennych stanu, wektor zmiennych wyj艣ciowych (sygna艂贸w odpowiedzi), wektor wymusze艅 (sygna艂贸w 藕r贸d艂owych)

A,B,C,D- macierze o sta艂ych wsp贸艂czynnikach.

Wektor zmiennych stanu - najmniejszy liczebnie zbi贸r zmiennych stanu, taki 偶e je艣li znany jest stan w chwili t0 tzn. wektor x(t0) oraz przebiegi czasowe wielko艣ci wej艣ciowych u(t) i z(t) w przedziale <t0,t> to mo偶na wyznaczy膰 przebiegi czasowe wszystkich zmiennych stanu i zmiennych wyj艣ciowych w tym przedziale.

14. Na czym polega metoda operatorowa modelowania uk艂ad贸w ci膮g艂ych i jakie s膮 ograniczenia w jej stosowaniu?

Transformat膮 Laplace'a sygna艂u x(t) jest funkcja X(s) dana wzorem

X(s) = ca艂ka(od 0 do niesko艅czono艣ci) x(t)*e<-st>*dt

Transmitancja operatorowa - stosunek transformaty odpowiedzi do transformaty wymuszenia przy za艂o偶eniu zerowych warunk贸w pocz膮tkowych. G(s) = Y(s) / U(s)

Transformata Laplace'a przekszta艂ca uk艂ad r贸wna艅 r贸偶niczkowych w uk艂ad r贸wna艅 algebraicznych:

s*X(s) - x(0) = A*X(s) + B*U(s)

Y(s) = C*X(s) + D*U(s)

Z kt贸rego mo偶na 艂atwo wyznaczy膰 X(s) i Y(s):

X(s) = (s*1-A)<-1> * (x(0) + B*U(s))

Y(s) = C*(s*1-A)<-1> * (x(0) + B*U(s)) + D*U(s)

Oraz transmitancje

G(s) = C*(s*1-A)<-1> * B + D

lub zwi臋藕le:

Metoda operatorowa polega na obliczeniu transformaty Laplace'a sygna艂u ci膮g艂ego x(t), kt贸ra jest funkcj膮 X(s) dana wzorem:

X(s)=鈭 x(t)e-st dt, ca艂ka jest w granicach o zera do niesko艅czono艣ci.

15. Co to jest transmitancja operatorowa uk艂adu? Poda膰 przyk艂ad transmitancji uk艂adu oscylacyjnego?

Transmitancja operatorowa - stosunek transformaty odpowiedzi do transformaty wymuszenia przy za艂o偶eniu zerowych warunk贸w pocz膮tkowych. G(s) = Y(s) / U(s)

16. Poda膰 regu艂y upraszczania modeli matematycznych.

1. Identyfikacja relatywnie ma艂ych wyraz贸w modelu wyj艣ciowego

2. Utworzenie modelu uproszczonego przez usuni臋cie wyraz贸w relatywnie ma艂ych.

3. Ocena zgodno艣ci - wyznaczenie warto艣ci wyraz贸w odrzuconych na podstawie rozwi膮zania modelu uproszczonego i sprawdzenie, czy s膮 faktycznie ma艂e w por贸wnaniu z wyrazami uwzgl臋dnionymi w modelu uproszczonym.

17. Poda膰 definicje wsp贸艂czynnika uwarunkowania uk艂adu. Uk艂ady dobrze i 藕le uwarunkowane.

Stopie艅 uwarunkowania uk艂adu okre艣la si臋 ilo艣ciowo za pomoc膮 wsp贸艂czynnika uwarunkowania d:

Def. Wsp贸艂czynnik uwarunkowania d:

D = abs(位 (max) / 位 (min))

Gdzie 位 (max) , 位 (min) - warto艣ci w艂asne macierzy podstawowej uk艂adu, odpowiednio maksymalna i minimalna.

Je艣li d >>1 to uk艂ad jest 藕le uwarunkowany.

Uk艂ad jest dobrze uwarunkowany je偶eli jego rozwi膮zanie istnieje, jest jednoznaczne i w spos贸b ci膮g艂y zale偶y od wsp贸艂czynnik贸w.

Upraszczanie modeli matematycznych jest efektywne tylko dla uk艂ad贸w dobrze uwarunkowanych.

Rozwi膮zania uk艂ad贸w 藕le uwarunkowanych s膮 bardzo wra偶liwe na zmiany warto艣ci parametr贸w r贸wna艅.

18. Wymieni膰 i om贸wi膰 kategorie poprawno艣ci modeli matematycznych.

poprawno艣膰 logiczna i metodologiczna - czy sformu艂owanie zale偶no艣ci geometryczne i algebraiczne maja sens, czy jest odpowiednio dobrany model to uk艂adu rzeczywistego

poprawno艣膰 przekszta艂ce艅 algebraicznych

istnienie rozwi膮zania

jednoznaczno艣膰 rozwi膮zania

stopie艅 uwarunkowania uk艂adu r贸wna艅 - jaka jest wra偶liwo艣膰 uk艂adu na zmiany parametr贸w

dok艂adno艣膰 rozwi膮zania - liczba cyfr znacz膮cych

19. Jakiego typu r贸wnania opisuje uk艂ad dynamiczny ci膮g艂y o parametrach skupionych? Poda膰 przyk艂ad.

Typy r贸wna艅 opisuj膮cych uk艂ad ci膮g艂y:

R贸wnania r贸wnowagi - zale偶no艣ci wyra偶aj膮ce r贸wnowag臋, kt贸ra musi istnie膰 dla ca艂ego uk艂adu i wszystkich jego poduk艂ad贸w.- bilans pr膮d贸w w w臋藕le obwodu, r贸wnanie r贸wnowagi sil

R贸wnania sp贸jno艣ci - opisuj膮ce zale偶no艣ci mi臋dzy zmiennymi ze wzgl臋du na struktur臋 po艂膮cze艅 element贸w uk艂adu

Przyk艂ad: bilans napiec w oczku obwodu, r贸wnania spadku ci艣nie艅

20. Wymieni膰 i poda膰 zale偶no艣ci definiuj膮ce elementy idealne: konserwatywne/dyssypatywne (magazynuj膮ce/rozpraszaj膮ce energie) w procesach, mechanicznych/elektrycznych.

PROCESY ELEKTRYCZNE

Rozpraszanie:

op贸r elektryczny R

U(t)=R*i(t); 螖W=strata_energii=Ca艂ka od t1 do t2[R*i^2(t)]dt

Magazynowanie:

Cewka indukcyjna L U(t)=L*(di(t)/dt);
Wm=1/2 *L*i^2

Kondensator C i(t)=C*(du(t)/dt);
We=1/2 * Cu^2

PROCESY MECHANICZNE

Rozpraszanie:

T艂umienie D f(t)=D*v(t) => tarcie wiskotyczne; f(t)=const => tarcie suche;

Magazynowanie:

Masa M f(t)=m*(dv/dt); W=(1/2)mv^2

Spr臋偶ysto艣膰 K v(t)=k*(df(t)/dt); f(t)=s*x(t); s=1/k „s” to sztywno艣膰; W=(1/2)kf<2>;

Moment bezw艂adno艣ci J u(t)=J*(d蠅/dt); W=(1/2)J蠅^2(t)

21. Sterowalno艣膰 - Uk艂ad jest sterowalny wzgl臋dem danego wej艣cia ui je艣li mo偶liwe jest przeprowadzenie uk艂adu w sko艅czonym czasie z danego stanu w stan zerowy w wyniku oddzia艂ywania poprzez to wej艣cie.

Warunek sterowalno艣ci:

Je艣li uk艂ad jest opisany r贸wnaniami zmiennych stanu to badamy macierz A i jeden wektor kolumnowy macierzy B), uk艂ad dynamiczny jest sterowalny wzgl臋dem i-tego wej艣cia je艣li wektor bi oraz wektor Abi s膮 liniowo niezale偶ne czyli wtedy gdy spe艂niony jest warunek:
| bi Abi| 0x01 graphic
0 Gdzie bi jest i-t膮 kolumn膮 macierzy B.

Obserwowalno艣膰 - uk艂ad jest obserwowalny wzgl臋dem danego wyj艣cia yi je艣li na podstawie znajomo艣ci tego wyj艣cia mo偶na okre艣li膰 ca艂kowity stan uk艂adu w dowolnej chwili z przesz艂o艣ci.

Warunek obserwowalno艣ci:

Je艣li uk艂ad jest opisany r贸wnaniami zmiennych stanu to badamy macierz A i jeden wektor wierszowy macierzy C. Je艣li wektory 0x01 graphic
0x01 graphic
(czyli te dwa wektorki s膮 niezale偶ne liniowo) to uk艂ad dynamiczny jest obserwowalny.

22. Linearyzacja statyczna - polega na ograniczaniu zakresu zmian danej zmiennej do prostoliniowej cz臋艣ci charakterystyki statycznej.

Linearyzacja dynamiczna - polega na zast膮pieniu nieliniowej charakterystyki statycznej lini膮 prost膮 styczn膮 do niej w wybranym punkcie pracy. S艂uszna tylko przy ma艂ych odchyleniach od punktu pracy
23. Uk艂ad dynamiczny ci膮g艂y o parametrach roz艂o偶onych (zmienne niezale偶ne to czas i wsp贸艂rz臋dne po艂o偶enia) opisuje si臋 za pomoc膮 r贸wna艅 r贸偶niczkowych cz膮stkowych.

Przyk艂ad:

0x01 graphic

0x01 graphic

24. Pole elektrostatyczne w obszarze zawieraj膮cym 艂adunki El.

R贸wnanie Poissona:
0x01 graphic
, gdzie

0x01 graphic
, jest to wektor symboliczny kt贸ry we wsp贸艂rz臋dnych prostok膮tnych ma tak膮 posta膰,

V to „pole wektorowe”

0x01 graphic
to g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa 艂adunku el.

0x01 graphic
to przenikalno艣膰

25. Pole magnetostatyczne bez pr膮d贸w zewn臋trznych

R贸wnanie Laplace'a :

Albo dla skalarnego potencja艂u pola magnetycznego w obszarach bez pr膮du:

0x01 graphic

Albo dla wektorowego potencja艂u pola w obszarach bez pr膮du:

0x01 graphic
gdzie A to potencja艂 magnetyczny wektorowy

26. Metody wyznaczania rozk艂ad贸w p贸l:

Analityczne: rozwi膮zanie uk艂adu r贸wna艅 r贸偶niczkowych cz膮stkowych metod膮:

rozdzielania zmiennych

odbi膰 zwierciadlanych

odwzorowa艅 konforemnych

r贸wna艅 ca艂kowych;

Graficzne: polega na rysowaniu linii si艂 pola;

Modelowanie fizyczne rozk艂adu pola: (na papierze przewodz膮cym; w wannie elektrolitycznej; za pomoc膮 obwod贸w siatkowych)

Metody numeryczne: przybli偶one rozwi膮zywanie zagadnie艅 polowych przez przekszta艂cenie r贸wnania r贸偶niczkowego cz膮stkowego w uk艂ad r贸wna艅 algebraicznych rozwi膮zywany przez komputer.

27. 殴r贸d艂a pola w zagadnieniach elektrostatyki:

S膮 3 mo偶liwo艣ci:

- okre艣lenie g臋sto艣ci obj臋to艣ciowej 艂adunku 蟻 [C/m3];

- okre艣lenie g臋sto艣ci powierzchniowej 艂adunku 蟽[C/m2];

- okre艣lenie warto艣ci 艂adunku elektrycznego q [C] dla danego punktu.

殴r贸d艂a pola w zagadnieniach magnetostatyki:

Mog膮 by膰 zdefiniowane:

- w obszarach - jako pr膮dy przestrzenne (obj臋to艣ciowe) lub magnesy trwa艂e;

- na kraw臋dziach - jako pr膮dy powierzchniowe;

- w wierzcho艂kach - jako pr膮dy liniowe.

28. W jaki spos贸b def si臋 warunek brzegowy pierwszego rodzaju (Dirichleta) w zagadnieniach elektrostatyki/magnetostatyki Elektrostatyka: jest definiowany przez podanie:

- warto艣ci potencja艂u U0 na brzegu obszaru

- warto艣ci potencja艂u U0 w dowolnym punkcie obszaru.

Wa偶ne jest, aby by艂 zdefiniowany minimum jeden warunek brzegowy Dirichleta dla ca艂ego problemu aby rozwi膮zanie by艂o jednoznaczne!!

Magnetostatyka def si臋 przez podanie:

- warto艣ci potencja艂u A0 na brzegu obszaru

- warto艣ci potencja艂u A0 w punkcie

29. Warunki uk艂 3D aby go zast膮pi膰 uk艂 cylindrycznym

Struktury musz膮 mie膰 o艣 symetrii obrotowej, dodatkowo rozpatruj膮c w dodatniej p贸艂p艂aszczy藕nie zr uk艂adu wsp. Cylindrycznych zr胃 przestrzeni 3D zak艂ada si臋 偶e nie wyst臋puj膮 w funkcji k膮ta 胃 zmiany: kszta艂tu obszaru, w艂a艣ciwo艣ci 艣rodowiska, 藕r贸de艂 pola

30. Warunki uk艂 3D aby go zast膮pi膰 uk艂 p艂askim

Uk艂ad tr贸jwymiarowy mo偶na zast膮pi膰 uk艂adem p艂askim rozpatrywanym w p艂aszczy藕nie xy uk艂adu wsp贸艂rz臋dnych prostok膮tnych xyz przy za艂o偶eniu 偶e w kierunku osi z nie wyst臋puj膮 zmiany: kszta艂tu obszaru, w艂a艣ciwo艣ci 艣rodowiska ani 藕r贸de艂 pola.

31.Wymienic etapy rozwi膮zywania zagadnie艅 polowych w programie QF

1) Definiowanie problemu

2) Utworzenie modelu struktury geometrycznej obiektu.

3) Definiowanie w艂asno艣ci 艣rodowiska i 藕r贸de艂 pola dla poszczeg贸lnych obszar贸w(blok贸w), brzeg贸w obszar贸w(kraw臋dzi), oraz pojedynczych punkt贸w(w臋z艂贸w).

4) Generowanie siatki element贸w sko艅czonych.

5) Rozwi膮zanie problemu.

6) Wizualizacja rozwi膮zania.

32. W jaki spos贸b dokonuje si臋 dyskretyzacji obszaru w metodzie r贸偶nic sko艅czonych?

W celu znalezienia rozk艂adu funkcji polowej A=A(x,y) w pewnym obszarze 鈩(o zadanych warto艣ciach brzegowych As na jego brzegu S), dzieli si臋 badany obszar na siatk臋 prostok膮tn膮 o kroku ca艂kowania 鈭唜=鈭唝=h;yk=k鈭唝; xi=i鈭唜 (rys.slajd 82 ).Warto艣膰 funkcji polowej w danym w臋藕le i,k jest 艣redni膮 arytmetyczn膮 warto艣ci tej funkcji we wszystkich czterech w臋z艂ach s膮siaduj膮cych z w臋z艂em i,k (nie wiem czy tyle wystarczy)

33. Na czym polega iteracyjna metoda rozwi膮zywania uk艂. r贸wna艅 r贸偶nicowych w metodzie r贸偶nic sko艅czonych?

Punkt startowy (iteracja 0) w臋z艂om granicznym przypisuje si臋 znane warto艣ci brzegowe, w臋z艂om pozosta艂ym- warto艣ci dowolne, np odpowiadaj膮ce kolejno艣ci numerowania w臋z艂贸w:V1=1, V2=2 itd.

Kolejne iteracje- warto艣膰 funkcji polowej w danym w臋藕le obliczana jest jako 艣rednia z warto艣ci funkcji polowej z poprzedniej iteracji dla wszystkich 4 w臋z艂贸w s膮siaduj膮cych z danym w臋z艂em.

Iteracje powtarza si臋, a偶 przyrost warto艣ci funkcji w ka偶dym w臋藕le b臋dzie mniejszy od za艂o偶onej liczby 蔚 鈭=max| Vi,k(j+1)- Vi,k(j)|<=蔚 (komentarz: Vi-nr_punktu(j)-nr_iteracji)

34. Om贸wi膰 藕r贸d艂a b艂臋d贸w w metodzie r贸偶nic sko艅czonych i sposoby ich zmniejszania.

殴r贸d艂a:

1)Zast膮pienie r贸wnania r贸偶niczkowego r贸偶nicowym

2) Dyskretyzacja obszaru.

3) Przybli偶one rozwi膮zanie uk艂adu r贸wna艅

Sposoby zmniejszania:

1 i 2 - zag臋szczenie siatki(zmniejszenie kroku dyskretyzacji)

3 - zwi臋kszenie liczby iteracji

35. Na czym polega istota metody element贸w sko艅czonych? Om贸wi膰 g艂贸wne zagadnienia tej metody.

Podzia艂 rozpatrywanego obszaru (o z艂o偶onej strukturze i skomplikowanym kszta艂cie) na sko艅czon膮 liczb臋 elementarnych podobszar贸w (jednorodnych, o bardzo prostym kszta艂cie)-tj. utworzenie sieci element贸w sko艅czonych.

Ka偶dy element posiada w臋z艂y, z kt贸rymi zwi膮zane s膮 szukane warto艣ci funkcji polowej.

Rozk艂ad funkcji polowej nad danym elementem aproksymuje si臋 za pomoc膮 tzw. funkcji interpolacyjnych.

„Wsp贸艂czynnikami” funkcji interpolacyjnych s膮 tzw. funkcje kszta艂tu (funkcje bazowe) natomiast „zmiennymi” s膮 warto艣ci w臋z艂owe funkcji polowej.

Poszukuje si臋 takiego rozwi膮zania zbioru funkcji interpolacyjnych dla wszystkich element贸w, kt贸re minimalizuje funkcjona艂 energetyczny, tzn. odpowiada minimalnej energii uk艂adu.

Znaleziony zbi贸r funkcji interpolacyjnych dla wszystkich element贸w stanowi odcinkow膮 aproksymacj臋 zmiennej pola w rozpatrywanym obszarze.

36. Na czym polega dyskretyzacja obszaru w metodzie element贸w sko艅czonych? Kszta艂ty element贸w sko艅czonych w przestrzeni 2D i 3D.

Dyskretyzacja obszaru analizy pola- utworzenie sieci element贸w sko艅czonych:

Podzia艂 rozpatrywanego obszaru (o z艂o偶onej strukturze i skomplikowanym kszta艂cie) na sko艅czon膮 liczb臋 elementarnych podobszar贸w (jednorodnych, o bardzo prostym kszta艂cie)

Rodzaje element贸w sko艅czonych:

Zagadnienia 1D: odcinek, odcinek 3-w臋z艂owy;

Zagadnienia 2D: tr贸jk膮t, prostok膮t, czworok膮t, tr贸jk膮t 6-w臋z艂owy;

Zagadnienia 3D: czworo艣cian(4 w臋z艂y), graniastos艂up(8 w臋z艂贸w), sze艣cio艣cian

Brzegi element贸w sko艅czonych s膮:

- punktami - Zagadnienia 1D

- odcinkami linii prostych - Zagadnienia 2D

- p艂aszczyznami - Zagadnienia 3D

37. Om贸wi膰 zalety i wady metody element贸w sko艅czonych.

Zalety:

1) Uniwersalna

2) Efektywna w przypadku obszar贸w o bardzo skomplikowanych kszta艂tach.

3) Umo偶liwia analiz臋 p贸l w 艣rodowiskach nieliniowych, niejednorodnych i anizotropowych

Wady:

1) Obszar musi by膰 ograniczony.

2) B艂臋dy: dyskretyzacji i aproksymacji.

38. Modele matematyczne uk艂ad贸w dyskretnych.

Modelem matematycznym uk艂adu dyskretnego s膮 r贸wnania r贸偶nicowe rz臋du n.

Posta膰 og贸lna:

0x01 graphic

X[n] i y[n] to zmienne dyskretne.

39.Poda膰 twierdzenie o pr贸bkowaniu. Co to jest cz臋stotliwo艣膰 graniczna Nyquista?

Sygna艂 ci膮g艂y x(t) jest jednoznacznie okre艣lony przez swoje warto艣ci dyskretne xd(nT), n=0,卤1,卤2, ..., je艣li cz臋stotliwo艣膰 pr贸bkowania fs spe艂nia warunek: fs>2fM

gdzie fM oznacza cz臋stotliwo艣膰 najwy偶szej harmonicznej sygna艂u x(t)

Cz臋stotliwo艣膰 pr贸bkowania fs=2fM nazywa si臋 cz臋stotliwo艣ci膮 graniczn膮 Nyquista.

40. Jakiego typu r贸wnania stosuje si臋 do opisu matematycznego uk艂ad贸w dyskretnych?

- r贸wnania r贸偶nicowe

- dyskretne r贸wnania zmiennych stanu:

x[n+1]=Ax[n]+Bu[n]

y[n]=Cx[n]+Du[n]

- transmitancja dyskretna: T(z)=Y(z)/U(z)

Y(z) - transformata Z odpowiedzi; U(z)-transformata Z wymuszenia

41.Podstawowe elementy schemat贸w blokowych uk艂ad贸w dyskretnych.

-w臋z艂y sumacyjne

- w臋z艂y zaczepowe(rozga艂臋zienia)

- bloki wzmocnienia sygna艂u y[n]=a x[n]

- bloki jednostkowego op贸藕nienia y[n]=x[n-1]



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
sciaga by jacek, UE IiE ISIZ, Prezentacje - Sroka, Sroczka, sizm i simeb materia艂y exam
budownictwo ogolne sciaga by dzik
budownictwo ogolne sciaga by dzik ksiazka
Sciaga1 by MSun
Sciaga1 by MSun
ZJ sciaga by aple4 vol2
socjologia 艣ciaga by MD, GP2, Semestr 2, Socjologia
Sciaga2 by MSun
wody sciaga by przemodan, edukacja, wyk艂ady i notatki, geologia
Samorz膮d 艣ci膮ga by Krupa, GP2, Semestr 2
13 sposob贸w na 艣ci膮ganie by bonecollector
Generatory sciaga by PP
ZJ sciaga by aple4
艣ci膮ga miue ver by Bhp
艣ci膮ga AIRPO by Dyklu
艣ci膮ga samorz膮d by Burza, GP2, Semestr 2
sciaga luc MOD by POTAK, Elektronika i telekomunikacja WAT, Semestr V, SKM, Wyk艂ad
sciaga mcik by bumer, Studia, Studia rok I

wi臋cej podobnych podstron