Odborný internetový kurz
nazvaný Počítačové simulace
dynamických soustav připravilo
pro zájemce Výpočetní a informační
centrum ČVUT. Internetový
kurz je součástí rámcového
projektu podporovaného Evropským
sociálním fondem při Středočeském
kraji. Na přípravě
kurzu se podílel i Institut Svazu
průmyslu ČR a odborníci ze
zahraničí i z průmyslu. Cílem je
poskytnout zájemcům příležitost
doplnit si znalosti a praktické
dovedností potřebné k efektivnímu
využívání počítačových simulací.
Informační seminář o kurzu
a o způsobu výuky se koná ve
středu 24. října v Masarykově
koleji ČVUT. Bližší podrobnosti
najdete na http://virtual.cvut.cz/
vypocty/.
Kvalifikované počítačové simulace
snižují potřebu časově i finančně
náročné výroby a testování reálných
prototypů. Lze je použít i tam,
kde experimenty s reálnými prototypy
nelze uskutečnit s ohledem
na jejich nákladnost nebo nebezpečnost.
Při projektování soustav
simulace umožňují lépe předvídat
chování navrhovaných soustav,
uvážit větší počet návrhových alternativ
a důkladněji ověřit výsledky
návrhů. Při údržbě soustav simulace
dovolují předvídat možné zdroje
poruch, vzniklé poruchy rychleji
odstraňovat a snadněji odhalovat
jejich příčiny. Kvalifikované využívání
počítačových simulací tak
podnikům umožňuje uvádět na trh
inovativní výrobky ve vyšší kvalitě
a v kratších termínech. Důležitost
simulací v technické praxi přitom
stále vzrůstá s rostoucí složitostí
soustav i s požadavky na jejich
operační rychlost, na spolehlivost
a bezpečnost, na úsporu energie
a materiálů i na ochranu životního
prostředí. Přesto v osnovách technických
škol bývá simulacím dosud
věnován jen nedostatečný prostor.
PC se obvykle využívají jen k řešení
nenáročných učebnicových úloh.
Od studentů se přitom nejčastěji
očekává, že si na papíru odvodí
rovnice charakterizující dynamiku
simulované soustavy, k nim si pak
navíc stejným způsobem zkonstruují
blokové schéma, a to teprve
zadají např. do Simulinku.
Podobný blokově orientovaný
způsob modelování dynamiky
simulovaných soustav se při řešení
praktických úloh jeví jako velmi
neefektivní a bývá zdrojem častých
chyb i výpočetních problémů.
Poté, když díky mikroelektronice
cena strojového času počítačů
dramaticky klesla, ekonomickou
efektivnost simulačních výpočtů
určují náklady spojené s přípravou
výpočtů, s dohledem na jejich průběh
a s vyhodnocováním výsledků.
Dalším nedostatkem osnov většiny
technických škol je chybějící integrace
tradičního dělení dynamiky
na mechaniku, elektrické a magnetické
obvody, hydrauliku, přenos
tepla atd. Přitom se v dnešních
technických soustavách dynamické
jevy uplatňují současně, ať již
žádoucím nebo nežádoucím způsobem.
Připravovaný kurz naproti tomu
uvádí zájemce do snadného a systematického
způsobu modelování
dynamiky soustav, který žádnou
ruční formulaci rovnic nevyžaduje.
Místo blokového schématu představujícího
rovnice, uživatel do počítače
zadá v grafické podobě schéma
charakterizující přímo skutečnou
konfiguraci simulované soustavy.
Toto schéma sestaví stavebnicovým
způsobem z modelů částí, z nichž je
reálná soustava složena. Jednotným
způsobem jsou přitom respektovány
dynamické jevy různé fyzikální
podstaty. Jednotlivé části pak propojí
úsečkami představujícími obousměrné
energetické interakce mezi
jednotlivými částmi prostřednictvím
elektrických vodičů, hřídelů, úseků
potrubí apod.
Během kurzu se využívá simulační
program DYNAST, který pro uvedená
schémata zadaná přímo v grafické
podobě automaticky naformuluje
příslušné rovnice, vyřeší je
a požadované výsledky graficky
znázorní. Výpočetně velmi robustní
software, který je volně přístupný
na http://virtual.cvut.cz/dynastcz/,
nevyžaduje znalost žádného simulačního
jazyka. Lze jej ovládat zcela
intuitivně prostřednictvím grafických
dialogů. Je doprovázen knihovnami
modelů mnoha součástí z různých
technických disciplín a rozsáhlou
sbírkou příkladů řešených úloh
i řadou pomocných softwarových
nástrojů pro přípravu, dokumentaci
a animaci úloh.
Doc. Ing. Heřman Mann, DrSc.
Výpočetní a informační centrum
ČVUT
