Faglig innhold

Emnet gir en gjennomgang av prinsipper og lover som bestemmer dynamisk oppførsel til fysiske systemer og introduserer en enhetlig systematisk energibasert metode for utvikling av matematiske modeller for slike systemer. Med utgangspunkt i et generalisert sett av variable utvikles et sett med grunnleggende elementer som benyttes for modellering av mekaniske, elektriske, hydrauliske, termiske og sammensatte systemer. Grunnleggende om numeriske metoder for løsning av matematiske modeller på tilstandsrom form. Systemanalyse og numerisk simulering. Et bredt utvalg av systemer vil bli valgt ut for simulering og analyse. .

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studenten kunne demonstrere:

• forståelse av hva som menes med matematiske modeller av fysiske systemer, modellering, simulering og analyse, og de elementene som inngår i dette mht formulering og bruk som et verktøy ved problemløsning.
• kunnskap om bånd-graf metodens grunnlag, lover og elementer for bruk i ved formulering av matematiske modeller.
• forståelse av fysiske sammenhenger og komponenter og hvordan kunne identifisere disse i relasjon til bånd-graf metodens grunnlag, samt å kunne vurdere gyldighetsområdet for disse.
• bruk av bånd-graf metoden for modellering av mekaniske, elektriske, hydrauliske, termiske og termodynamiske systemer samt sammensatte systemer.
• utvikling av modellens ligninger på tilstandsromsform direkte fra bånd-grafen.
• hvordan identifisere og løse modelleringsproblemer mht ligningsstruktur, dvs implisitte systemer og/eller differensial-algebraiske systemer ved hjelp av kausalitetsanalyse og/eller modellmodifikasjon.
• forståelse av sentrale egenskaper ved numeriske integrasjonsmetoder og gjøre begrunnede valg av metode i forhold til den matematiske modellens egenskaper.
• hvordan en kan utvikle modeller for mer sammensatte multidisiplinære systemer og gjennomføre simuleringer for undersøkelse av dynamiske systemers egenskaper eller til støtte i problemløsning.
• bruk av co-simulering for etablering av store simuleringsmodeller
• bruk av relevant software som Matlab og 20-Sim for modellering, simulering og analyse av dynamiske systemer.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger, datalab samt prosjektarbeid. Emnet inngår også i et MSc-program for utenlandske studenter. All undervisning vil foregå på engelsk og være felles for sivilingeniør- og MSc-studentene.

Obligatoriske aktiviteter

• Obligatoriske øvinger
• Obligatorisk PC-lab

Forkunnskapskrav

Grunnleggende kunnskaper i mekanikk, dynamikk, fysikk, strømningsteknikk, elektriske kretser og termodynamikk.

Kursmateriell

Pedersen, E., Engja, H., Mathematical Modelling and Simulation of Physical Systems, Lecture Notes, UK-2020.

Studiepoengreduksjon