Continuous modelling and simulation plays an important role in engineering as well as natural sciences, particularly in combination with discrete event simulation (which is commonly referred to as hybrid systems simulation). The focus of the course will be on hybrid systems. The multi-disciplinary research field of hybrid systems has emerged over the last decade and lies at the boundaries of computer science, control engineering and applied mathematics.

The hybrid phenomena captured by such models are manifested in a great diversity of applications such as real-time systems, embedded software, robotics, mechatronics, aeronautics, and process control. The high-profile and safety-critical nature of such applications has fostered a large and growing body of work on formal methods for hybrid systems: to which belongs verification and also simulation as an experimental technique. The latter is the focus of this course.

Contents

• Block Diagrams
• Numerical Integration
• Hybrid Automata
• Composition of Hybrid Automata
• Stability in Hybrid Automata
• Hybrid Petri-Nets
• Execution of hybrid models
• Discrete, Event Execution and the Hysteresis effect
• Simulation Systems: Modelica, Ptolemy, Charon, Simulink/Stateflow

Goals

The intention of the course is to provide an overview of methods in continuous and hybrid systems modeling and simulation. The focus is on different modeling paradigm.

Role in the program

Part of the programs on computer science, computational engineering, technical computer science, and bioinformatics and systems biology.

Art

Wahlobligatorisch

Position

MS course

Effort

Umfang

3 Leistungspunkte credit point which correspondes to 90 hours work.

Erforderliche Arbeiten

• Lecture "Continuous and Hybrid Systems Modeling and Simulation", 2 SWS (30 hours)
• Exercises 1 SWS (15 hours)
• Self Study (30 hours)

Bewertung und Abschluß

Formale Voraussetzung zum Erwerb der Leistungspunkte

Ein Schein wird vergeben, wenn eine kleine Projektaufgabe erfüllt wurde

Benotung

Muendliche Prüfung, oral examination

Abschluß

Das Modul wird mit einem benoteten Zertifikat der Universität Rostock abgeschlossen.

Durchführung

Angebot

Das Modul wird im Wintersemester angeboten. Spaetestens alle 2 Jahre.

Dauer

Die Präsenzveranstaltung erstreckt sich über das ganze Wintersemester, über einen Zeitraum

von 15 Wochen.

Zugangsvoraussetzungen

Vorausgesetzte Kenntnisse und Fertigkeiten

Informatik-Grundkenntnisse, Grundkenntnisse in der theoretischen Informatik, elementare Programmierkenntnisse, elementare Grundkenntnisse der Modellierung und Simulation.

Absolvierte Module

Zur Teilnahme an diesem Modul sind keine vorher absolvierten Module erforderlich. Hilfreich ist der Besuch Modul Modellierung und Simulation.

Zielgruppe

Studenten der Diplomstudiengänge Informatik, Technische Informatik, Computational Engineering (5. Semester).

Unterlagen und Materialien

Zentrale Empfehlungen:

• Francois Cellier: Continuous System Modeling. Springer, 1992
• Thomas A. Henzinger. The Theory of Hybrid Automata.
• Karl Henrik Johansson. Hybrid Systems Course Spring 2000, Berkeley.
• Rajeev Alur Minicourse on Hybrid Systems: Modeling and Verification Presented at Dynamics and Verification Workshop, Brusells, July 2001

Sonstiges:

Es gibt ein Skriptum, das aus den in der Vorlesung gezeigten Präsentationsfolien und einer Sammlung exemplarischer Kontrollfragen besteht.