Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook...
Transcript of Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook...
![Page 1: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/1.jpg)
Univerzita Karlova v Praze, 1. lékařská fakulta, Laboratoř biokybernetiky a počítačové podpory výuky
Zkušenosti z výuky X33MOS
Filip Ježek
![Page 2: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/2.jpg)
X33MOS
• Modelování a simulace • ČVUT FEL, katedra kybernetiky • Ing, 3 .semestr, Biomedicínské inženýrství • Povinný předmět
• Podobné předměty: Matlab/Simulink • Stabilita, linearizace, z-transformace,
identifikace…
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 3: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/3.jpg)
Proč Modelica
• Praktická zkušenost s modelováním • Jednoduchý návrh jednoduchých modelů • Mnoho možných praktických uplatnění • Univerzalita • Open-source vývojové prostředí • Průběžný nástup do průmyslu
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 4: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/4.jpg)
Cíle výuky
• Primární: – Co je modelování a k čemu je užitečné – Základy fyzikálního modelování v Modelica – Přehled dalších oblastí modelování
• Sekundární – Analytické schopnosti, inženýrský přístup – Přehled fyziologie – Práce v týmu, psaní technických zpráv – Testování OpenModelica
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 5: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/5.jpg)
Modelica
• Objektově orientovaný • Multidoménový (elektrické, mechanické,
elektronické, hydraulické...) • Otevřený
– Vyvíjí Modelica Association jako open-source
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 6: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/6.jpg)
Ukázka prvního cvičení – motivace
Modelica pro simulace
![Page 7: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/7.jpg)
Ukázka prvního cvičení – motivace
Modelica pro simulace
![Page 8: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/8.jpg)
Ukázka prvního cvičení – motivace
Modelica pro simulace
![Page 9: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/9.jpg)
Ukázka akauzality – kulička na pružině
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 10: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/10.jpg)
Ukázka akauzality – kulička na pružině
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 11: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/11.jpg)
Ukázka akauzality – kulička na pružině
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 12: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/12.jpg)
Ukázka akauzality – kulička na pružině
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 13: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/13.jpg)
Probíraná témata z jazyka Modelica
• Akauzalita, principy rovnic • Konektory, fyzikální domény • Derivace, vícenásobné derivace, aproximace
parciálních derivací, pole • Události, diskrétní a hybridní simulace • Inicializace • Možnosti exportu a propojení s Matlabem • Expandable konektory • Objektový návrh, základy dědičnosti • Základy grafických anotací
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 14: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/14.jpg)
Co jsme vynechali
• Pokročilá dědičnost • Externí metody • Detaily kompilace • Pokročilá nastavení numerického solveru • Procedurální metody: algorithm a function • Pokročilé možnosti anotací, správa jednotek • Packages • Optimalizační metody
Modelica pro simulace
![Page 15: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/15.jpg)
Nejčastější problémy
• Nepochopení výhod akauzálního objektového návrhu, tvorba kauzálně, „simulinkovitě“
• Nepochopení fyzikálního principu, bez nadhledu
• Nepochopení charakteru toku v tokových konektorech
• Chyby ve zdrojových článcích • Software
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 16: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/16.jpg)
Software
• OpenModelica.org – OMEdit – (OMOptim) – OMNotebook
• Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 17: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/17.jpg)
Semestrální práce
• V týmu 2-3 studenti • Celkem 22 prací • Témata:
– Reimplementace simulinkového modelu – Implementace modelu dle článku – Model týkající se diplomky – Vlastní zadání
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 18: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/18.jpg)
• Nerudová, Anýž: Model pulzujícího srdce – PV křivka srdečního
objemu a tlaku během kontrakce
– akauzální zapojení
Modelica pro simulace
Ukázky ze semestrálních prací
![Page 19: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/19.jpg)
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
• Debre, Hlaváč, Cupal, Kučera: Model kardiovaskulárního systému s karotidovým baroreflexem – Reimplementace
Simulink modelu – Rozsáhlý model dvou
skupin – možnosti integrace dvou
subsystémů vyvíjených nezávisle
Ukázky ze semestrálních prací
![Page 20: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/20.jpg)
• Nedvědová, Doležalová:
ECMO – Pokročilý model
zabývající se výměnou krevních plynů v oxygenátoru
– využívá principy Modelica.Fluid
– Physiolibrary
Ukázky ze semestrálních prací
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 21: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/21.jpg)
• Ondřej Hajný: Model kosterního svalstva horní končetiny – Knihovna MultiBody,
vlastní rozšíření – 3D vizualizace
Modelica pro simulace
Ukázky ze semestrálních prací
![Page 22: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/22.jpg)
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
• Váchová, Kika, Horálková: Teoretický model jako základ pro vytvoření zjednodušeného mechanického modelu kardiovaskulárního systému – Využití modelu před
konstrukcí reálného zařízení
– Nástřel vlastností reálného modelu
Ukázky ze semestrálních prací
![Page 23: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/23.jpg)
Výsledky předmětu
• 80% studentů předmět dokončilo (z 50) • 10% nenastoupilo • V průběhu vzdalo 10%
– Časová náročnost obávanějších předmětů • Zkoušku nakonec složili všichni • Úroveň semestrálních prací nás překvapila
• => pokud se tomu chvíli věnujete, není to
těžké
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 24: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/24.jpg)
Závěr
• Studenti se během jednoho semestru naučili používat jazyk Modelica
• Nejvíce během semestrálních prací, tj. cca týden
• Nejdůležitější je matematické pochopení a přehledná struktura
• Modelica nabízí, ale nevyžaduje
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace
![Page 25: Zkušenosti z výuky X33MOScreativeconnections.cz/2012_ModelicaSeminar/Jezek... · – OMNotebook •Dymola – 7.4 Demo – Pro semestrální práce sponzorské license Filip Ježek](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070903/5f6a44c96056b011ec7df1a6/html5/thumbnails/25.jpg)
DÍKY ZA POZORNOST
Filip Ježek - Zkušenosti z výuky X33MOS – Modelica pro simulace