Semestr letni 2018/19
Techniki obliczeniowe i symulacyjne TZ1D4025
Program szczegółowy wykładów
1. Informacje organizacyjne, treść przedmiotu, literatura, zasady zaliczenia. Rola komputera w procesie projektowania. Modelowanie matematyczne zjawisk fizycznych. Modele i makromodele, modele wielko- i małosygnałowe (2 godz.)
2. Zagadnienia interpolacji, aproksymacji, ekstrapolacji. Interpolacja wielomianowa funkcji jednej zmiennej. Aproksymacja średniokwadratowa funkcji jednej zmiennej. Dyskretna i szybka transformata Fouriera (2 godz.)
3. Analiza rozgałęzionych obwodów liniowych. Nieoznaczona macierz admitancyjna. Przykład obliczeniowy dla małosygnałowego modelu wzmacniacza m. cz. (2 godz.)
4. Metody numerycznego rozwiązywania układów równań liniowych. Przykłady: metoda eliminacji Gaussa, metoda iteracyjna Gaussa-Seidela. Metody numerycznego rozwiązywania równań nieliniowych i ich układów. Przykład: metoda stycznych (Newtona-Raphsona) (2 godz.)
5. Metoda zmiennych stanu. Metody numerycznego całkowania układów równań różniczkowych zwyczajnych I rzędu. Metoda Eulera. Inne metody (1 godz.)
6. Sprawdzian (1 godz.)
Program szczegółowy ćwiczeń w pracowni specjalistycznej
1. Zajęcia wstępne, zapoznanie się z programem ćwiczeń. Zapoznanie z programem Cadence OrCAD PCB Designer: program OrCAD Capture – edytor schematów, program PSpice A/D – graficzna analiza wyników symulacji (2 godz.).
2. Modelowanie i analiza układów elektronicznych w programie Cadence OrCAD PCB Designer w wersji Lite (6 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 (2 godz.).
5. Programowanie w języku Matlab (6 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
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.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
System oceniania – pracownia specjalistyczna
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– czynnie uczestniczyć w zajęciach;
– brać udział w opracowaniu zadanych sprawozdań z zajęć;
– wykazać się umiejętnością obsługi pakietu OrCAD Capture/PSpice: rysowanie schematu ideowego, otrzymanie podstawowych przebiegów czasowych i charakterystyk częstotliwościowych analizowanego obwodu, podpisywanie wykresów;
– wykazać się podstawowymi umiejętnościami obsługi programu Matlab: generowanie macierzy, podstawowe operacje macierzowe i tablicowe, łączenie macierzy, rysowanie wykresów 2D i 3D.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– opracować sprawozdanie, 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, analiza wpływu temperatury.
– wykazać się bardziej zaawansowanymi umiejętnościami obsługi programu Matlab: wykonywanie zaawansowanych operacji macierzowych, edycja wykresów, korzystanie z pętli, operacje wejścia-wyjścia, zapis na dysk i odczyt zawartości plików danych.
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.
– sprawnie korzystać ze wszystkich omawianych funkcji programu Matlab, tworzyć własne skrypty wykonujące złożone operacje matematyczne.
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. Politechniki Białostockiej, Białystok, 2010.
2. Brzózka J., Dorobczyński L.: Matlab. Środowisko obliczeń naukowo-technicznych, Wyd. MIKOM, Warszawa, 2008.
3. Dobrowolski A.: Pod maską Spice'a. Metody i algorytmy analizy układów elektronicznych. Wyd. BTC, Warszawa, 2004.
4. Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J.: Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 2015.
5. Rosłoniec S.: Wybrane metody numeryczne z przykładami zastosowań w zadaniach inżynierskich, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2008.
Literatura uzupełniająca
1. Białko M.: Analiza układów elektronicznych wspomagana mikrokomputerem, WNT, Warszawa, 1989.
2. Kamińska A., Pańczyk B.: Ćwiczenia z Matlab. Przykłady i zadania, Wyd. MIKOM, Warszawa, 2002.
3. Zachara Z., Wojtuszkiewicz K.: PSpice. Symulacje wzmacniaczy dyskretnych, Wyd. MIKOM, Warszawa, 2001.