Mathematische Tools

 

Ingenieurwissenschaftliche Modelle und Methoden werden in der beruflichen Praxis immer seltener mittels klassischer Programmiersprachen umgesetzt. Es kommen Softwarewerkzeuge zum Einsatz die eine anwendungsnahe Modellierung von Aufgabenstellungen gezielt unterstützen. In dieser Veranstaltung wird vermittelt auf welchen Ebenen Softwaretools hier eine Unterstützung anbieten können. So wird vermittelt, dass beim Lösen von Aufgaben entweder analytische Ansätze verfolgt werden können oder numerische Methoden zu Einsatz kommen können oder müssen. Aber auch die Integration analytischer Lösungen in konventionelle Programme wird vorgestellt. Für immer noch anzutreffende grafische Lösungsverfahren werden ebenfalls Werkzeuge vorgestellt. Es wird herausgearbeitet, wo die Grenzen der Anwendbarkeit oder zumindest Problemstellungen existieren. Aber auch das 'Wie' der Bedienung wird vorgestellt indem grafische Programmierung dem Generieren von 'Steuerdateien' gegenübergestellt wird. Zentrales Tool im Modul wird Matlab sein. Die meisten der oben genannten Aspekte können hier demonstriert werden. So steht mit Simulink eine grafische Oberfläche zur 'Programmierung' zur Verfügung und es kann die Generierung von C-Code aus Matlab vorgestellt werden. Darüberhinaus können die umfangreiche Kommentierungs- und Testfunktionen vorgestellt werden. Daneben sollen auch bewusst andere Tools, zumindest vorgestellt werden, damit klar wird, dass es nicht um die Leistungsfähigkeit eines Tools geht, sondern um den Einsatz von Konzepten. Inhalt des Moduls werden auch Beispiele aus unterschiedlichen ingenieurwissenschaftlichen Bereichen sein. Dabei wird deutlich gemacht, dass nicht zwingend die Disziplin sondern die immer wiederkehrenden Lösungsansätze und Modellierungsformen einen zentralen Punkt einnehmen. Bei diesem Überblick können dann auch kurz weitere Tools vorgestellt werden.

 

Beispiele:

* Modellierung und Lösung von Aufgaben mit analytischer Geometrie: Geometrie-Softwaretools GeoGebra

* Mechanik/Kinematik/Dynamik: Bibliotheken zur numerischen Mathematik vieler Programmiersprachen: C, Matlab Symbolische Mathematikpakete wie MalhCAD. Maple, Mathematica. Wolfram Alpha.MuPAD

* Die signalbasierte Beschreibung und Simulation zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter Modelle und Prozesse (Regelung) Datenflußgesteuerte Simulationsysteme wie LabView, SIMULINK,

* Die ereignisbasierte Beschreibung und Simulation ereignisdiskreter Modelle und Prozesse (Automaten) Signalgesteuerte Automatensimulation wie Statechart Tools. Stateflow

* Die Beschreibung und Simulation eindimensionaler und mehrdimensionaler gekoppelter Differentialgleichungen (Elektrizitätslehre, Mehrkörper-Systeme) SimScape Electronics, Simscape Multibody

 

Vorlesung:

Vorlesung und Übung Mathematische Tools werden grundsätzlich im Wintersemester angeboten statt. Alle Unterlagen finden Sie im Moodle-Kurs der Vorlesung. Um Zugang zum Moodle-Kurs zu erhalten, ist eine Anmeldung zur Vorlesung auf TUMonline nötig. Neue Unterlagen zur Vorlesung und Übung werden jeweils Dienstags veröffentlicht.
Um Studierenden auch im Sommersemster die Möglichkeit zu geben, die Prüfungsleistung "Hausaufgaben" zu bearbeiten und sich auf die Klausur im SoSe 2021 vorzubereiten, stellen wir auch im Sommersemester einen Moodle-Kurs Kurs zur Verfügung. Er enthält die Vorlesungs- und Übungsinhalte des Wintersemesters 2020/21. Um dem Moodle-Kurs beizutreten, melden Sie sich in TUMonline zum Kurs "Mathematische Tools (SoSe nur Online)" an.

Bitte bereiten Sie einen eigenen Rechner für Vorlesung und Übung vor, auf dem Matlab 2020a installiert ist!

Übung:

Die Unterlagen finden Sie im Moodle-Kurs der Vorlesung.

Während des Semesters werden regelmäßig Hausaufgaben ausgegeben, die zur Abschlussnote zählen. Details dazu finden Sie ebenfalls auf Moodle. Die erste Hausaufgabe wird bereits am 13.04.2021 ausgegeben, melden Sie sich daher bitte rechtzeitig zur Veranstaltung an, um Zugriff zu erhalten!

Sprechstunde:

Mittwochs, 15:00, online per Zoom. Details zur Teilnahme auf Moodle.

Dozenten

Prof. Dr. Tim C. Lüth

Betreuer:

Alexandra Mercader, M. Sc.

Samuel Detzel, M. Sc.

Yilun Sun, M. Sc.