Podręcznik dotyczy modelowania i symulacji układów i procesów dynamicznych przy wykorzystaniu programu Simulink. Na jego treść składają się trzy podstawowe części: budowa modeli dynamicznych układów przy wykorzystaniu opisu równaniami różniczkowymi zwyczajnymi, algorytmy numeryczne rozwiązania równań różniczkowych oraz modelowanie adaptacyjne procesów.

Książka jest bogato ilustrowana przykładami numerycznymi dotyczącymi zarówno obwodów elektrycznych, elektromechanicznych, jak i różnego rodzaju procesów nieelektrycznych. Przedstawione wyniki, uzyskane za pomocą programu Simulink, ułatwiają zrozumienie i przyswojenie niełatwej wiedzy modelowania procesów dynamicznych. Po każdym rozdziale zamieszczono zadania i problemy do samodzielnego rozwiązania. Ostatni rozdział zawiera propozycję badań symulacyjnych i opis szczegółowy ćwiczeń dotyczących układów przedstawionych w treści podręcznika. Oddzielny rozdział pracy poświęcono programowi Simulink, w którym przedstawiono jego podstawowe bloki oraz zagadnienia związane z jego użytkowaniem.

Podręcznik stanowi ogólne ujęcie tematyki modelowania procesów dynamicznych. Może znaleźć zastosowanie w nauczaniu modelowania matematycznego dowolnych systemów dynamicznych nie tylko na uczelniach technicznych, lecz także na innych uczelniach, np. szkoły ekonomiczne, uniwersytety.

Spis treści:

Przedmowa

1. POJĘCIA WSTĘPNE MODELOWANIA I SYMULACJI UKŁADÓW DYNAMICZNYCH
1.1. Wprowadzenie
1.2. Podstawowe typy modeli
1.3. Stacjonarność procesów

2. OPIS UKŁADÓW I PROCESÓW DYNAMICZNYCH RÓWNANIAMI STANU
2.1. Pojęcia wstępne
2.2. Opis dynamiczny układów nieliniowych ciągłych
2.3. Opis dynamiczny układów liniowych ciągłych
2.4. Opis dynamiczny układów dyskretnych
2.5. Transformacje układu ciągłego w dyskretny
2.5.1. Transformacja w dziedzinie czasu
2.5.2. Transformacja w dziedzinie częstotliwości
2.6. Zadania i problemy

3. ALGORYTMY NUMERYCZNE ROZWIĄZANIA RÓWNAŃ STANU
3.1. Rozwiązanie numeryczne liniowych równań stanu
3.1.1. Aproksymacja Padego
3.1.2. Dokładne wzory całkowania liniowych równań stanu
3.2. Proste algorytmy całkowania przybliżonego
3.3. Algorytmy Rungego-Kutty
3.4. Algorytmy wielokrokowe całkowania
3.4.1. Algorytm Adamsa-Bashfortha
3.4.2. Algorytm Adamsa-Moultona
3.4.3. Algorytm Geara
3.4.4. Algorytm przewidywania i korekcji w algorytmach wielokrokowych
3.4.5. Zmiany rzędu i długości kroku w algorytmach wielokrokowych
3.4.6. Stabilność algorytmów wielokrokowych
3.5. Algorytm Klopfensteina
3.6. Algorytm Rosenbrocka
3.7. Zbiór funkcji do całkowania równań stanu w Simulinku
3.8. Zadania i problemy

4. MODELE DYNAMICZNE OBWODÓW ELEKTRYCZNYCH I ELEKTRONICZNYCH
4.1. Równania stanu obwodów elektrycznych 85
4.2. Analogi elektryczne wybranych elementów mechanicznych 94
4.3. Makromodele dynamiczne elementów elektronicznych . 97
4.3.1. Model dynamiczny diody 98
4.3.2. Model dynamiczny tranzystora bipolarnego 99
4.3.3. Model dynamiczny tranzystora unipolarnego . 100
4.3.4. Makromodel wzmacniacza operacyjnego 103
4.4. Zadania i problemy . 109

5. MODELE DYNAMICZNE URZĄDZEŃ ELEKTROMECHANICZNYCH I ELEKTROENERGETYCZNYCH
5.1. Model dynamiczny silnika obcowzbudnego prądu stałego
5.2. Model dynamiczny silnika szeregowego
5.3. Model dynamiczny silnika indukcyjnego
5.3.1. Równanie silnika w układzie współrzędnych związanym ze stojanem
5.3.2. Równanie silnika w układzie współrzędnych wirującym ze stałą prędkością synchroniczną
5.4. Model dynamiczny maszyny synchronicznej
5.5. Model dynamiczny silnika krokowego
5.6. Model głośnika elektrodynamicznego
5.7. Makromodel systemu elektroenergetycznego z automatyczną regulacją częstotliwości
5.8. Zadania i problemy

6. MODELOWANIE WYBRANYCH PROCESÓW NIEELEKTRYCZNYCH
6.1. Modelowanie procesów cieplnych
6.1.1. Przewodzenie ciepła
6.1.2. Konwekcja
6.1.3. Promieniowanie
6.1.4. Pojemność cieplna
6.1.5. Dynamiczne systemy cieplne
6.2. Model dynamiczny reaktora chemicznego z ciągłym przepływem składników
6.3. Modelowanie zmian zawartości cukru i insuliny we krwi
6.4. Model dynamiczny rozprzestrzeniania się epidemii
6.5. Modelowanie dynamiki zmian populacji
6.6. Zadania i problemy

7. MODELOWANIE SYSTEMÓW ADAPTACYJNYCH
7.1. Podstawowe struktury układów adaptacyjnych
7.2. Modelowanie adaptacyjne z użyciem układu SOI
7.2.1. Struktura systemu adaptacyjnego SOI
7.2.2. Adaptacja w trybie offline ? algorytm LMS
7.2.3. Adaptacja w trybie online ? algorytm LMS
7.3. Układ NOI jako model układu adaptacyjnego
7.3.1. Algorytm LMS adaptacji
7.3.2. Algorytm RLS adaptacji
7.4. Algorytm adaptacyjny Kalmana
7.4.1. Przedstawienie problemu
7.4.2. Transformacja opisu do postaci dyskretnej równań stanu
7.4.3. Filtracja dyskretna Kalmana
7.5. Zadania i problemy

8. WPROWADZENIE DO JĘZYKA SYMULACYJNEGO SIMULINK
8.1. Budowa modelu układu dynamicznego w Simulinku
8.1.1. Elementy źródłowe w Simulinku
8.1.2. Elementy końcówkowe
8.1.3. Elementy liniowe ciągłe
8.1.4. Elementy dyskretne
8.1.5. Operacje matematyczne
8.1.6. Elementy łączeniowe
8.1.7. Obsługa bloków Simulinka
8.2. Symulacja rozwiązania w dziedzinie czasu
8.3. Przykład numeryczny

9. BADANIA SYMULACYJNE ? PROPOZYCJA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Bibliografia
Skorowidz