(:requiretuid:)

Einführung in Computational Engineering – Vorlesung 10

Autorin: Rebecca Schieren

Folien zur Vorlesung 10: Link
Aufzeichnung der Vorlesung 10: Link
Übung 9: Link

Teilschritte einer Simulationsstudie


Problemspezifikation

Im ersten Schritt der Simulationsstudie, der Problemspezifikation, wird als erstes die Aufgabe der Simulation formuliert und deren Ziele festgelegt. Des Weiteren werden für die Simulation Kriterien festgelegt und Daten erhoben.

Modellierung

Die Modellierung ist der zweite Schritt in der Simulationsstudie. Hier wird die Realität in einem Modell abgebildet. Dazu wird die Struktur des Modells festgelegt, Modellgleichungen aufgestellt und das Modell anschließend noch vereinfacht. Der Ausgangspunkt der Modellbildung ist die Festlegung der Zustandsvariablen. Die Systemstruktur besteht aus den Eingangsgrößen, dem Systemzustand, den Ausgangsgrößen und Parametern.

Implementierung

Im dritten Schritt der Simulationsstudie wird für das jeweilige Modell ein Berechnungsverfahren ausgewählt bzw. entwickelt. Anschließend werden Modell und Berechnungsverfahren programmiert und die Berechnungsergebnisse visualisiert. Als Visualisierung bieten sich Zeitverlauf, Phasenraumplot, Spezialvisualisierungen und Animationen an. Falls Notwendig erfolgt noch eine Laufzeitoptimierung des Programms.

Validierung

Bei der Validierung wird überprüft, ob die Simulationsergebnisse auf die Realität übertragbar sind. Siehe dazu Vorlesung 1. Des Weiteren dient sie der Fehlersuche, der Konsistenzüberprüfung und dem Daten- und Parameterabgleich. Die Validierung ist notwendig, da wärend der Simulationsstudie verschiedene Fehler auftreten können. Unter anderem Modellierungsfehler, Approximationsfehler der iterativen Berechnungsverfahren, Rundungsfehler und Implementierungsfehler.

Anwendung

Die Simulationsergebnisse können dazu genutzt werden, das reale Verfahren anzupassen durch Variation der Parameter und der Struktur und zur Optimierung bzw. Vorhersage.

Blockorientierte Darstellung

Die Blockorientierte Darstellung kann zur Implementierung in Programmen wie z.B. Matlab bzw. Simulink genutzt werden. Es ist eine Darstellung für Differntialgleichungen n-ter Ordnung als Graph, bei dem die einzelnen Knoten die Komponenten der Rechenvorschriften der Differentialgleichung sind.

Die Komponenten haben in der Regel einen oder mehrere Eingänge und einen Ausgang.
Im folgenden werden die verschiedenen Komponenten erklärt:

  • Zustandsvariablen:

  • Parameter oder Eingaben:

  • Faktoren:

  • Produkt über alle Eingangsvariablen:

  • Summe über alle Eingangsvariablen - rechts in der Simulinkdarstellung:

  • Gain (Multiplikation mit einer Konstanten) - rechts in der Simulinkdarstellung:

  • Schaltfunktionen:

  • Integration (rechts in der Simulinkdarstellung):

  • Differentiation:

Feedback

Bei Fehlern oder Anregungen zu dieser Seite schicken Sie bitte eine Email an
rebecca.schieren@stud.tu-darmstadt.de.

  

zum Seitenanfang