Analiza sistemov

Opis predmeta

V okviru predmeta podrobneje obravnavamo teoretične in praktične vidike modeliranja in analize električnih vezij ter bioloških, optičnih in mehanskih sistemov. Uvodoma opredelimo najpomembnejše lastnosti in družine sistemov ter osnovne pojme, povezane z modeliranjem, simulacijo, analizo ter sintezo sistemov. Pri modeliranju električnih vezij boste spoznali vozliščno metodo ter splošne postopke za zapis enačb uporovnih in dinamičnih električnih vezij. Pri modeliranju bioloških, optičnih in mehanskih sistemov boste spoznali pripadajoče fizikalne zakonitosti in njihovo uporabo za opis sistemov z linearnimi ali nelinearnimi diferencialnimi enačbami. Analiza linearnih sistemov bo obsegala obravnavo v časovnem in frekvenčnem prostoru, klasični pristop preko reševanja diferencialnih enačb višjega reda ali enačbe prehajanja stanj, obravnavo z uporabo prenosne funkcije in konvolucije ter obravnavo s pomočjo Laplaceove preslikave in bločnih diagramov. Spoznali boste postopke za analizo stabilnosti, vodljivosti in spoznavnosti sistemov ter linearizacijo nelinearnih sistemov. Obravnavali bomo osnovne postopke za analizo časovno diskretnih sistemov ter diskretizacijo časovno zveznih sistemov. Snov je izdatno podkrepljena s številnimi primeri modeliranja naravnih in umetnih sistemov ter pripadajočo analizo z analitičnimi in numeričnimi orodji programskega jezika Python.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 1. stopnja

Cilji in kompetence

Ilustrirati razširjenost oz. multidisciplinarnost področja zveznih sistemov.

Prikazati področje analize sistemov.

Podati osnovne koncepte analize zveznih sistemov.

Podati postopke analize sistemov v prostoru stanj.

Ilustrirati področje analize sistemov na primeru bioloških in optičnih sistemov.

Predstaviti nekatera programska orodja in njihovo uporabnost v podporo obravnavani tematiki.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih so predstavljene teoretične osnove obravnavanih poglavij skupaj s prikazom rešitev enostavnih ilustrativnih primerov. Snov se utrjuje na avditornih vajah. Praktično delo poteka v okviru laboratorijskih vaj, kjer študenti za vsako nalogo pripravijo poročila.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

klasificirati linearne sisteme in opisati njihove osnovne lastnosti,
uporabiti sistemski pristop obravnave linearnih električnih vezij,
analizirati lastnosti linearnih sistemom v časovnem prostoru, frekvenčnem prostoru in prostoru stanj,
uporabiti postopke analize linearnih sistemov za modeliranje in vrednotenj bioloških in optičnih sistemov,
uporabiti nekatere obstoječe knjižnice programskih jezikov Matlab in Python za numerično analizo linearnih sistemov.

Temeljni viri in literatura

Charler M. Close, Dean K. Frederick, Jonathan C. Newell, Modeling and Analysis of Dynamic Systems, Wiley; 3. izdaja, 2001, ISBN – 0-471-39442-4, (COBISS.SI-ID – 2484564).
Hoppensteadt F.C., Peskin C. Modeling and Simulation in Medicine and the Life Sciences, Springer; 2. izdaja, 2004, ISBN – 0-387-95072-9, (COBISS.SI-ID – 4448596).
Miran Bürmen, Analiza sistemov: rešeni primeri numeričnih nalog v programskem jeziku Python, 2020, https://lipa.fe.uni-lj.si/courses/as/numericni-primeri.zip, (COBISS.SI-ID 72258819).
Miran Bürmen, Analiza sistemov: zgoščeni zapiski predavanj v obliki prosojnic, 2022, https://lipa.fe.uni-lj.si/courses/as/zapiski-prosojnice.zip, (COBISS.SI-ID 72257795).
Miran Bürmen, Uvod v programski jezik Python, 1. izd. Ljubljana: Založba FE, 2016. III, ISBN 978-961-243-318-5, (COBISS.SI-ID 287674112).
Tomaž Vrtovec in Boštjan Likar, Teorija linearnih sistemov: rešeni primeri in vaje, Založba FE, 2007, ISBN – 978-961-243-076-4, (COBISS.SI-ID – 236318976).
Preostalo študijsko gradivo izvajalcev predmeta v spletni učilnici (https://ucilnica-fe.uni-lj.si/).