Modelování a simulace dynamických systémů

Znám a rozumím

1. Vysvětlete rozdíl mezi grafem signálových toků a grafem výkonových vazeb. Uveďte příklady obou. Proč je kauzalita zakódovaná v těch prvních překážkou pro systematické modelování složitějších systémů?
2. Klasifikujte veličiny ze základních fyzikálních domén (mechanický pohyb translační a rotační, elektrické a hydraulické systémy) na zobecněné toky (či zobecněné rychlosti) a zobecněná úsilí (či zobecněné síly).
3. Vysvětlete princip výkonové vazby. Ukažte příklad jednoduchého ale fyzikálně relevantního „slovního“ grafu výkonových vazeb (či krátce vazebního grafu) obsahujícího aspoň tři komponenty.
4. Vysvětlete, jaký význam má poloviční šipka ve vazebních grafech.
5. Popište princip prvku zobecněný zdroj. Které dvě (zobecněné) veličiny svazuje a jak? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén pro jeho dvě idealizované verze.
6. Popište princip prvku zobecněný spotřebič (či rezistor). Které dvě (zobecněné) veličiny svazuje a jak? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén.
7. Popište princip prvku zobecněný transformátor. Které (zobecněné) veličiny svazuje? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén a zahrňte i případy, kdy transformátor svazuje dvě různé fyzikální domény.
8. Popište princip prvku zobecněný gyrátor. Které (zobecněné) veličiny svazuje? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén.
9. Popište princip prvku zobecněná poddajnost. Které dvě (zobecněné) veličiny svazuje a jak? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén.
10. Popište princip prvku zobecněná setrvačnost. Které dvě (zobecněné) veličiny svazuje a jak? Jak se graficky značí ve vazebním grafu? Uveďte příklady z různých fyzikálních domén.
11. Nakreslete diagram zobrazující vztahy mezi zobecněnými veličinami typu zobecněný tok, zobecněné úsilí, zobecněná hybnost a zobecněná poloha (či souřadnice či posunutí). Doplňte informaci, jaké prvky realizují který z těchto vztahů.

Umím použít

1. Spočtěte modul transformátoru pro zadaný systém z elektrické, mechanické či hydraulické domény.
2. Použijte gyrátor pro modelování běžného kartáčového stejnosměrného motoru s permanentním magnetem. Pro zadané fyzikální parametry motoru určete modul gyrátoru.
3. Pro zadaný zdroj a spotřebič s jejich výkonovými (zatěžovacími) charakteristikami použijte zobecněný transformátor pro zajištění maximálního přenosu výkonu ze zdroje do spotřebiče.
4. Odvoďte vztah pro energii akumulovanou v prvku typu zobecněná setrvačnost, a to jak pro nelineární, tak i pro lineární prvek.
5. Odvoďte vztah pro energii akumulovanou v prvku typu zobecněná poddajnost, a to jak pro nelineární, tak i pro lineární prvek.