Vorlesung Prof. Dr. Sorin A. Huss Übungen Dr. Abdulhadi Shoufan Prof. Dr. Huss

Aktuell

• 14.07.08 Die Klausurergebnisse hängen neben A322 aus.
• 10.07.08 Die Klausur findet in C205 statt.
• 21.06.08 Wie es in der zweiten Folie jeder Musterlösung steht, findet die Klausur am 11.07.08 um 9:45 Uhr statt. Die Klasur dauert 90 Min. Es werden keine Hilfsmittel zugelassen. Für die Teilnahme an der Klausur senden Sie bitte UNBEDINGT ein Email an Abdulhadi Shoufan bis zum 30.06.08. Geben Sie Ihren Nach- und Vornamen, Ihre Matrikelnummer und Ihren Fachbereich an. Als Wiederholer geben Sie außerdem an, wann Sie die Klausur das letzten Mal geschrieben und mit welcher Note Sie sie absolviert haben.
• 14.05.08 Die Vorlesung am 28.05.08 fällt aus.
• 15.04.08 Die Übung findet immer donnerstags (nicht dienstags) statt, sorry für den Tippfehler.
• 25.03.08 Am 2.4.08 findet die Vorlesung einmalig in S202/C110 statt.

Lernziele

Technische Systeme sind häufig dadurch gekennzeichnet, dass die gleichzeitige Verarbeitung zeitkontinuierlicher und ereignisdiskreter Signale von zentraler Bedeutung für die Gesamtfunktionalität ist. Gemischt analog/digitale Schaltungen fallen ebenso in diese Systemklasse wie heterogene Systeme, d.h. Systeme, die Bestandteile unterschiedlicher physikalischer Domänen beinhalten und mit Methoden aus den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik kooperativ zu entwickeln sind.
Zielsetzung dieser Vorlesung ist die Einführung in die Modellierungsmethodik und in eine einheitliche Repräsentation von Modellen zeitkontinuierlich bzw. ereignisdiskret arbeitender Komponenten. Dabei wird als Repräsentationssprache der neue IEEE-Standard 1076.1 VHDL-AMS eingeführt und anhand einer Vielzahl von Anwendungsbeispielen aus unterschiedlichen Ingenieursdisziplinen verdeutlicht. Übungen mit einem kommerziellen VHDL-AMS-Simulationssystem runden das Angebot ab.

Die Vorlesung richtet sich an Studenten der Informatik mit Studienschwerpunkt in Informatik IV sowie interessierte Elektrotechnik- und Maschinenbau-Studenten.

Inhalte

Stoffplan

1. Einleitung (Folie)
   • Entwurfsablauf
   • Betriebsdomänen analoger Schaltungen
   • Abstraktionsebenen
   • Simulation als Entwurfsmethode
2. Verhaltensspezifikation (Folie)
   • Algebraische Gleichungen
   • Differentialgleichungen
   • Differential- und algebraische Gleichungen
   • Numerische Lösungsverfahren
     • Iterationsverfahren
     • Integrationsverfahren
   • Modellbildung
     • Strukturelle Beschreibung
     • Netzliste als bipartiter Graph
     • Blockorientierte Beschreibung
3. Grundlagen von VHDL (Folie)
   • Grundlegende Konzepte
   • Umgebungsunabhängige Modellierung
   • Umgebungsabhängige Modellierung
4. Einführung in VHDL-AMS (Folie)
   • Neue Klassen von Datenobjekten
   • Interface-Beschreibung
   • Verhaltensbeschreibung
     • Modellspezifikation
     • Lösbarkeit
     • Initialisierung und Diskontinuitäten
     • Implizite "quantities"
     • Beispiele
   • Modellausführung
     • Simulationszyklus
     • Toleranzgruppen
   • Beispiele
5. Spezifikation heterogener Systeme (Folie)
   • Grundlagen der Mechanik starrer Körper
   • Translationale Bewegung starrer Körper
   • Drehbewegung starrer Körper
   • Physikalische Analogien
   • Methoden zur Modellbildung
     • Modellierung physikalischer Relationen
     • Methoden zur Interpolation und Approximation
     • Funktionsstruktur
   • Zusammenfassung
6. Methoden zur Modellbildung (Folie, Beispiele)
   • Einleitung
   • Einordnung von Modellen
   • Physikalische Relationen
   • Verhaltensmodellierung
   • Strukturmodellierung
   • Interpolation und Approximation
   • DESS & DEVS Modell
   • Systemsimulation
   • Demonstrator: Modell eines Tiefenmessers

Übungen

• 1. Übung: Musterlösung
• 2. Übung: Musterlösung
• 3. Übung: Musterlösung
• 4. Übung: Musterlösung
• 5. Übung: Musterlösung
• 6. Übung: Musterlösung
• 7. Übung: Musterlösung
• 8. Übung: Musterlösung (Bitte Beachte die Aktualisierung der Musterlösung von Übung 8: Folien ab 21 sind am 26.06 angehängt)
• 9. Übung: Musterlösung
• (Klausur SS05): Musterlösung
• (Klausur SS03): Musterlösung

Informationen zr Übung

• Die erste Übung findet am Donnerstag den 10.04.08 im Hörsaal S202/C120 statt.
• Die Übungsaufgaben teilen sich in Rechenaufgaben und Simulationsaufgaben.
• Übungsblätter werden jeweils spätestens ein Tag vor dem Übungstermin zum Herunterladen auf dieser Seite bereitgestellt.
• Die Übungsaufgaben müssen nicht vorgerechnet und können - in der Regel- erst nach einer Einführung im Hörsaal bearbeitet werden.
• Musterlösungen werden nach der Übung als PDF-Folien auf dieser Seite zur Verfügung gestellt.

Zusatzmaterial

Die aufgelisteten Links können nur aus unserem lokalen Netz geöffnet werden:

• Intranet link to the user's manual of Eldo Simlator
• Intranet link to the user's manual of ADVance MS Simulator
• Intranet link to the user's manual of EZwave

Literatur

• Sorin A. Huss: Model Engineering In Mixed-Signal Circuit Design. Kluwer Academic Publishers, Boston, 2001. ISBN 0-7923-7598-X
• J.-M. Bergé, O. Levia, J. Rouillard (eds.): Modeling in analog design. Kluwer Academic Publishers, London, 1995. ISBN 0-7923-9569-7
• K. E. Brenan, S. L. Campell, L. R. Petzold: Numerical solution of initial-value problems in differential-algebraic equations. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 1989. ISBN 0-89871-353-6
• F. E. Cellier: Continuous system modeling. Springer-Verlag, New York, 1991. ISBN 0-387-97502-0
• H. Elmqvist et al.: Modelica - A Unified Object-Oriented Language for Physical Systems Modeling: Language Specification.http://www.modelica.org
• H. Elmqvist et al.: Modelica - A Unified Object-Oriented Language for Physical Systems Modeling: Tutorial and Rationale.http://www.modelica.org
• IEEE Computer Society: IEEE Standard VHDL Language Reference Manual (Integrated with VHDL-AMS changes), balloted IEEE Std 1076.1, preliminary report, 1997. http://www.vhdl.org/analog/
• H.A. Mantooth, M. Fiegenbaum: Modeling with an analog hardware description language, Kluwer Academic Publishers, London, 1995. ISBN 0-7923-9516-6
• Mentor Graphics Corporation: AccuSim II HDL-A/DEV User's and Reference Manual, Unpublished work of Mentor Graphics Corporation, 1994
• A. Vachoux, J.-M. Bergé, O. Levia, J. Rouillard (eds.): Analog and mixed-signal hardware description languages, Kluwer Academic Publishers, London, 1997. ISBN 0-7923-9875-0

Vorraussetzungen zur Teilnahme

Vordiplom oder Bachelor

Vorlesungssprache

Deutsch