Semestr zimowy 2018/2019
Semestr zimowy 2019/2020
Techniki obliczeniowe i symulacyjne TS1D3021
Program szczegółowy wykładów (15 godz.)
1. Wstęp, treść przedmiotu, literatura, zasady zaliczenia. Rola komputera w procesie projektowania. Modelowanie matematyczne zjawisk fizycznych. (2 godz.)
2. Modele i makromodele, modele wielko- i małosygnałowe. Zagadnienia interpolacji, aproksymacji, ekstrapolacji. Wielomiany – zalety i wady. Interpolacja i aproksymacja wielomianowa funkcji jednej zmiennej. (2 godz.)
3. Aproksymacja średniokwadratowa funkcji jednej zmiennej. Współczynnik korelacji. Dyskretna i szybka transformacja Fouriera (DFT i FFT). (2 godz.)
4. Analiza rozgałęzionych obwodów liniowych. Nieoznaczona macierz admitancji węzłowych. Przykład obliczeniowy dla małosygnałowego modelu wzmacniacza malej częstotliwości. (2 godz.)
5. Metody numerycznego rozwiązywania układów liniowych równań algebraicznych. Metoda eliminacji Gaussa, Gaussa-Jordana, rozkład [L] [U]. Metoda iteracyjna Gaussa-Seidela. (2 godz.)
6. Metody numerycznego rozwiązywania równań nieliniowych i ich układów. Metoda bisekcji, złotego podziału, Newtona-Raphsona (metoda stycznych). (2 godz.)
7. Metoda zmiennych stanu. Metody numerycznego całkowania układów równań różniczkowych zwyczajnych I rzędu: metoda Eulera, metoda Heuna, metody Rungego-Kutty. Algorytmy Adamsa-Bashfortha, inne algorytmy. (2 godz.)
8. Sprawdzian. (1 godz.)
Program szczegółowy ćwiczeń w pracowni specjalistycznej (30 godz.)
1. Zajęcia wstępne, zapoznanie się z programem ćwiczeń (2 godz.).
Zapoznanie z programem Cadence OrCAD PCB Designer:
• program OrCAD Capture – edytor schematów,
• program PSpice A/D – graficzna analiza wyników symulacji.
2. Modelowanie i analiza układów elektronicznych w programie Cadence OrCAD PCB Designer w wersji Lite (10 godz.).
- Analiza zmiennoprądowa (AC).
- Analiza stałoprądowa (DC).
- Analiza czasowa (Transient).
- Analiza temperaturowa.
- Analiza parametryczna.
3. Sprawdzian umiejętności posługiwania się oprogramowaniem PSpice A/D (2 godz).
4. Zapoznanie ze środowiskiem Matlab. Wprowadzenie, demonstracja działania. Okno komend, edytor skryptów, biblioteki oprogramowania (toolboxy). Reprezentacje liczb. Podstawy składni języka Matlab (4 godz.).
5. Programowanie w języku Matlab (10 godz.).
- Macierz, wektor, indeksowanie elementów.
- Tworzenie macierzy, operacje na macierzach i ich elementach.
- Tworzenie skryptów, zapis skryptów na dysku.
- Funkcje matematyczne.
- Generowanie wykresów 2D i 3D o różnych postaciach.
- Operacje na plikach dyskowych.
6. Sprawdzian umiejętności posługiwania się oprogramowaniem Matlab (2 godz.).
Rodzaj przedmiotu
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot:
EK1 - ma uporządkowaną wiedzę obejmującą podstawowe metody matematyczne i numeryczne niezbędne do opisu i analizy elementów i analogowych obwodów elektronicznych;
EK2 - zna możliwości obliczeniowe i symulacyjne pakietów PSpice i Matlab;
EK3 - potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania symulacyjnego z zastosowaniem programów PSpice lub Matlab;
EK4 - potrafi wykorzystać pakiety PSpice oraz Matlab do obliczeń i symulacji komputerowych w zakresie analizy prostych obwodów elektrycznych i elektronicznych.
Kryteria oceniania
System oceniania – wykład
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– potrafić rozwiązać wybrane proste przykłady obliczeniowe z wykorzystaniem podstawowych metod matematycznych i numerycznych, z dopuszczeniem popełnienia niezbyt istotnych błędów rachunkowych lub niecałkowitego wykonania zadania.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– potrafić rozwiązać wybrane proste przykłady obliczeniowe z wykorzystaniem podstawowych metod matematycznych i numerycznych;
– potrafić wykorzystać poznane metody matematyczne do analizy prostych obwodów elektrycznych.
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
– wykazać się uporządkowaną wiedzą teoretyczną na temat podstawowych metod matematycznych i numerycznych omawianych podczas wykładów.
System oceniania – pracownia specjalistyczna
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– czynnie uczestniczyć w zajęciach, opracować sprawozdania z ćwiczeń z wynikami wszystkich wymaganych zadań;
– wykazać się umiejętnością obsługi pakietu OrCAD Capture/PSpice: rysowanie schematu ideowego, otrzymanie podstawowych przebiegów czasowych i charakterystyk częstotliwościowych analizowanego obwodu, podpisywanie wykresów;
– wykazać się umiejętnością obsługi pakietu Matlab: podstawowe operacje macierzowe, napisanie prostego programu i zapisanie go w postaci skryptu, generowanie wykresów 2D;
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– opracować zadane sprawozdania zawierające wyczerpujący opis wykonanych zadań, interpretację otrzymanych wyników i wnioski;
– wykazać się umiejętnością obsługi pakietu OrCAD Capture/PSpice: modyfikacje otrzymanych charakterystyk, wydobywanie z nich szczegółowych informacji.
– wykazać się umiejętnością obsługi pakietu Matlab: generowanie wykresów 3D, korzystanie z dostępnych funkcji matematycznych;
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
– wykazać ponadprzeciętną aktywność podczas zajęć oraz dążenie do sporządzenia bardzo dobrej dokumentacji z przebiegu zajęć;
– wykazać się umiejętnością wykorzystania pakietu OrCAD Capture/PSpice do analizy parametrycznej.
– wykazać się umiejętnością wykorzystania pakietu Matlab do wybrania wskazanych danych ze stosunkowo złożonego pliku dyskowego w formacie tekstowym i wygenerowanie wykresu na podstawie tych danych.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
Literatura
Literatura podstawowa
1. Aniserowicz K.: Projektowanie układów elektronicznych wspomagane komputerem, Oficyna Wyd. PB, Białystok 2010.
2. Białko M.: Analiza układów elektronicznych wspomagana mikrokomputerem, WNT, Warszawa 1989.
3. Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J.: Metody numeryczne, WNT, Warszawa 2006.
4. Krupka J., Morawski R. Z., Opalski L. J.: Wstęp do metod numerycznych dla studentów elektroniki i technik informacyjnych, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1999.
5. Rosłoniec S.: Wybrane metody numeryczne z przykładami zastosowań w zadaniach inżynierskich, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.
Literatura uzupełniająca
1. Dobrowolski A.: Pod maską Spice'a. Metody i algorytmy analizy układów elektronicznych. Wyd. BTC, Warszawa 2004.
2. Król A., Moczko J., PSpice. Symulacja i optymalizacja układów elektronicznych, Nakom, Poznań, 2000.
3. Wojtuszkiewicz K., PSpice: przykłady praktyczne, Mikom, Warszawa, 2000.
4. Mrozek B., Mrozek Z., MATLAB i Simulink: poradnik użytkownika, Helion, Gliwice, 2018.
5. Brzózka J., Dorobczyński L., Matlab: środowisko obliczeń naukowo-technicznych, Mikom, 2008.
6. Kamińska A., Pańczyk B., Ćwiczenia z ... Matlab. Przykłady i zadania, Mikom, 2002.