Cihaz və sistemlərin funksional analizi və modelləşdirilməsiSillabus

Fənn kodu

MM-1004

Kredit

6

Tələbənin iş yükü

180

Semestr

Payız semestri

Akademik il

2025-2026

Fənnin tipi

Məcburi

Təhsil forması

Əyani

Tədris dili

Azərbaycan

Auditoriyadaxili saatlar

Mühazirə:30 Seminar:15

Auditoriyadan kənar saatlar

TSİ:81 MRTSİ:54

“Cihaz və sistemlərin funksional analizi və modelləşdirilməsi” fənni magistratura səviyyəsində təhsil alan tələbələrə müxtəlif təyinatlı cihaz və sistemlərin funksional strukturlarının təhlili və istismar zamanı əlverişli tətbiqi imkanlarını mənimsətmək məqsədilə təqdim olunur. Fənnin tədrisinin əsas məqsədi sistem yanaşması əsasında cihazların funksional bloklara bölünməsi, giriş-çıxış parametrlərinin təhlili və davranış modellərinin qurulması üçün nəzəri və tətbiqi üsulları öyrətməkdir. Kurs çərçivəsində magistrantlar funksional diaqram və sxemlərin tərtibi, qarşılıqlı əlaqəli elementlər arasında münasibətlərin müəyyənləşdirilməsi və texniki qərarların optimallaşdırılması üzrə peşəkar biliklərə yiyələnirlər. Bu fənni öyrənməzdən əvvəl tələbələrin cihazqayırma texnologiyası, elektron nəzarət üsulları, metrologiyanın əsasları və sənaye cihazlarının istismarı üzrə ilkin vərdişlərə malik olması zəruridir. “Ölçmə proseslərinin avtomatlaşdırılması” və “Ölçmə nəticələrinin emalı” kimi kurslarla birbaşa əlaqəli olan bu fənn, tələbələrə həm istehsalat, həm də istismar mühitində cihazların işləmə prinsiplərini modelləşdirmək və texniki qərarları elmi şəkildə əsaslandırmaq üçün güclü baza yaradır.

• mühazirə
• seminar
• təqdimatlar
• interaktiv müzakirə
• problem-based learning

1. 1

   CLO 1: FTN 1 (Funksional təhlil və dekompozisiya): Cihaz və sistemlərin iş prinsiplərini təhlil edərək muasir metodologiyalara (IDEF0, SysML, UML və s.) uyğun iyerarxik funksional blok-sxemləri və dekompozisiya modellərini qurmağı bacarır.

2. 2

   CLO 2: FTN 2 (Riyazi modelləşdirmə və dinamika): Cihaz və sistemlərin müxtəlif rejimdəki funksional asılılıqlarını, statik və dinamik davranışlarını ifadə edən riyazi, məntiqi və diferensial modelləri işləyib hazırlayır.

3. 3

   CLO 3: FTN 3 (Simulyasiya və kompüter analizi): Mürəkkəb texniki sistemlərin funksional imkanlarını ixtisaslaşdırılmış proqram mühitində (MATLAB/Simulink, LabVIEW, Ansys və s.) simulyasiya edir və xarici təsirlər altında sistemin cavab reaksiyalarını qiymətləndirir.

4. 4

   CLO 4: FTN 4 (Etibarlılıq və imtina analizi): Sistemlərin funksional etibarlılığını qiymətləndirir, imtinatörədici amillərin təhlili metodları (FMEA, FTA və s.) vasitəsilə kritik elementləri müəyyənləşdirir və xətaya dözümlülük modellərini tətbiq edir.

5. 5

   CLO 5: FTN 5 (Optimizasiya və sintez): Təhlil edilən cihaz və sistemlərin funksional parametrlərini keyfiyyət və effektivlik kriterilərinə uyğun optimallaşdırır, optimal sistem arxitekturasını və fəaliyyət alqoritmlərini sintez edir.

1. 1.
   Giriş: Fənnin əsas anlayışları.

   Sistem anlayışı və funksional səviyyələr

2. 2.
   Cihaz və sistemlərin əsas xüsusiyyətləri. Mühazirə

   Cihazların funksional bloklara ayrılması

3. 3.
   Cihaz və sistemlərdə komponent əsaslı analiz və struktur modelləriMəşğələ

   Cihaz və sistemlərdə komponent əsaslı analiz mürəkkəb strukturları müstəqil funksional elementlərə bölərək hər bir alt-sistemin parametr və davranışını ayrı-ayrılıqda tədqiq etməyə imkan verir. Struktur modelləri isə bu komponentlər arasındakı qarşılıqlı əlaqələri, siqnal axınlarını və iyerarxik asılılıqları riyazi və ya blok-sxem şəklində təsvir edərək sistemin ümumi iş prinsipini əks etdirir.

4. 4.
   Cihaz və sistemlərin funksional analizində riyazi modelləşdirmə.Mühazirə

   Cihaz və sistemlərin funksional təhlilində riyazi modelləşdirmə obyektin fiziki proseslərini və iş prinsiplərini diferensial, cəbri və ya mühit tənlikləri vasitəsilə analitik formaya gətirməyə imkan verir. Bu yanaşma sistemin müxtəlif istismar şəraitindəki funksional davranışını, siqnal çevrilmələrini və iş rejiminin optimallığını virtual mühitdə dəqiq qiymətləndirməyə şərait yaradır.

5. 5.
   Cihaz və sistemlərin elektrik və mexaniki sistemlərin modelləri. Mühazirə

   Cihaz və sistemlərdə elektrik və mexaniki sistemlərin modelləri bu sahələrdəki fiziki prosesləri — cərəyan, gərginlik, qüvvə və yerdəyişmə kimi kəmiyyətlər arasındakı asılılıqları diferensial və ya cəbri tənliklərlə ifadə edir. Elektromexaniki analoqiyalar əsasında qurulan bu modellər müxtəlif fiziki təbiətli elementlərin qarşılıqlı təsirini vahid riyazi strukturda birləşdirərək sistemin ümumi dinamikasını təhlil etməyə imkan verir.

6. 6.
   Cihaz və sistemlərdə analoq qurğuların modelləri. Məşğələ

   Cihaz və sistemlərdə analoq qurğuların modelləri kəsilməz siqnalların çevrilməsi, gücləndirilməsi və süzülməsi kimi fiziki prosesləri riyazi diferensial və ya cəbri tənliklərlə ifadə edir. Bu modellər gücləndiricilər, filtrlər və sensorlar kimi analoq elementlərin tezlik və keçid xarakteristikalarını, həmçinin xətti və qeyri-xətti rejimdəki davranışlarını proqnozlaşdırmağa imkan verir.

7. 7.
   Cihaz və sistemlərdə termal və hidravlik sistemlərin modelləşdirilməsi. Mühazirə

   Cihaz və sistemlərdə termal və hidravlik sistemlərin modelləşdirilməsi istilik ötürülməsi, maye axını və təzyiq paylanması kimi fiziki prosesləri kütlə və enerjinin saxlanması qanunlarına əsaslanan diferensial tənliklərlə ifadə edir. Bu modellər istilik rejimlərini, hidrodinamik itkiləri və sistemin dinamik reaksiyalarını proqnozlaşdıraraq qurğuların optimal layihələndirilməsini və təhlükəsiz istismarını təmin edir.

8. 8.
   Cihaz və sistemlərin vəziyyət dəyişənləri və vəziyyət tənlikləri. Mühazirə

   Cihaz və sistemlərdə vəziyyət dəyişənləri sistemin daxili enerji halını və dinamikasını tam səciyyələndirən minimal kəmiyyətlər çoxluğudur. Vəziyyət tənlikləri isə bu dəyişənlərin zamana görə törəmələrini giriş və daxili vəziyyətlərlə əlaqələndirən birinci dərəcəli diferensial tənliklər sistemi olub, mürəkkəb çoxölçülü sistemlərin təhlilini matris formasında asanlaşdırır.

9. 9.
   Matris formalı təqdimatlar və idarəolunmaMəşğələ

   Matris formalı təqdimatlar mürəkkəb çoxölçülü sistemlərin vəziyyət tənliklərini, giriş və çıxış əlaqələrini kompakt vektor-matris şəklində ifadə etməyə imkan verir. Bu struktur idarəolunma təhlilində sistemin dinamik davranışını proqnozlaşdırmaq, sabitliyini qiymətləndirmək və optimal idarəetmə alqoritmlərini (məsələn, vəziyyət əks-əlaqəli tənzimləyiciləri) layihələndirmək üçün əsas vasitədir.

10. 10.
    Sistemin keçid funksiyası və impuls.Mühazirə

    Laplas çevirmələri, sistem nəticələrinin analizi

11. 11.
    Sistemin sabitliyi və dayanıqlıq meyarları.Mühazirə

    Sistemin sabitliyi giriş siqnalı və ya kənar həyəcanlanmalar nəticəsində müvazinət vəziyyətindən çıxarılan sistemin zaman keçdikcə yenidən əvvəlki və ya yeni qərarlaşmış halına qayıtmaq qabiliyyətidir. Dayanıqlıq meyarları (məsələn, Raus-Hurvits, Mixaylov və ya Naykvist) differsial tənlikləri kökləmədən sistemin xarakteristik tənliyi və ya tezlik xarakteristikaları əsasında onun sabit olub-olmadığını dəqiq müəyyən etməyə imkan verir.

12. 12.
    Sistemin sabitliyi üzrə Routh-Hurvitz, Bode, Nyquist kriteriyaları Məşğələ

    Routh-Hurwitz meyarı sistemin xarakteristik tənliyinin köklərini tapmadan, tənliyin əmsallarından qurulan matris və cədvəl əsasında sistemin cəbri sabitliyini müəyyən etməyə imkan verir. Bode və Nyquist meyarları isə sistemin açıq dövrə tezlik xarakteristikalarına (amplitud və faza) əsaslanaraq qapalı sistemin dayanıqlığını və sabitlik ehtiyatını (faza və amplitud üzrə) qrafiki üsulla qiymətləndirir.

13. 13.
    Qeyri-xətti sistemlər və lineallaşdırma. Mühazirə

    Qeyri-xətti modellər və lokal analiz

14. 14.
    Qeyri-xətti modellər və lokal analizlərin aparılma şərtləriMəşğələ

    Qeyri-xətti modellər superpozisiya prinsipinə tabe olmayan, kənarlaşma və sistem cavabının mütənasib olmadığı mürəkkəb dinamik prosesləri real fiziki şəraitə uyğun ifadə edir. Lokal analizlər isə sistemi müəyyən bir tarazlıq nöqtəsi ətrafında xəttiləşdirmək (məsələn, Teylor sırası vasitəsilə) və kiçik kənarlaşmalar zamanı sistemin sabitlik və dinamik xarakteristikalarını təhlil etmək üçün aparılır.

15. 15.
    MATLAB/Simulink-də modelləşdirmə. Mühazirə

    Seçilmiş Sistem modelinin qurulması

16. 16.
    LabVIEW və alternativ proqramlarda modelləşdirməMühazirə

    LabVIEW virtual cihazlar və vizual proqramlaşdırma mühiti (G dili) vasitəsilə ölçmə, məlumat toplama və real vaxt rejimində sistem modelləşdirilməsi üçün geniş istifadə olunur. MATLAB/Simulink, Python və COMSOL kimi alternatif proqramlar isə mürəkkəb riyazi alqoritmlərin simulation olunması, verilənlərin analitik emalı və fiziki sahələrin bütöv modelləşdirilməsində üstünlük təşkil edir.

17. 17.
    Cihaz və sistemlərin funksional analizi və modelləşdirilməsi sahəsində virtual cihaz modelləriMəşğələ

    Cihaz və sistemlərin funksional analizi və modelləşdirilməsində virtual cihaz modelləri aparat təminatını proqram inteqrasiyası ilə əvəz edərək ölçmə, emal və vizuallaşdırma proseslərini vahid kompyuter mühitində həyata keçirməyə imkan verir. Bu modellər real fiziki cihazların davranışını simulyasiya edir, analoq və rəqəmsal siqnalların emalını çevik şəkildə dəyişməyə və təhlil xərclərini minimuma endirməyə şərait yaradır.

18. 18.
    Sistemin optimallaşdırılması və parametrlərinin təhlili. Mühazirə

    Əsas giriş parametrlərin seçilməsi.

19. 19.
    Fiziki sistemlərin modelləşdirilməsi - mexaniki və elektrik sistemlərində modelləşdirməMühazirə

    Fiziki sistemlərin modelləşdirilməsi mexaniki və elektrik sistemlərində kütlə, sərtlik, müqavimət və tutum kimi fiziki parametrlər arasındakı dinamik əlaqələri diferensial tənliklər vasitəsilə ifadə etməyə imkan verir. D'Alamber və Kirxhof qanunlarına əsaslanan bu üsul mexaniki (qüvvə-sürət) və elektrik (gərginlik-cərəyan) dəyişənləri arasında analoqiya quraraq müxtəlif fiziki mühitlərin vahid sistem şəklində təhlilini təmin edir.

20. 20.
    Metroloji ölçmə vasitələrində funksional analiziMəşğələ

    Metroloji ölçmə vasitələrində funksional analiz ölçmə zəncirini təşkil edən elementlərin siqnal çevrilməsi, xəta paylanması və daxil olan informasiyanın emalı kimi proseslərini riyazi və struktur baxımından tədqiq etməyə imkan verir. Bu analitik üsul ölçmə vasitəsinin hassaslığını, dəqiqlik sinfini, dinamik xarakteristikalarını və kənar təsirlərə qarşı davamlılığını qiymətləndirərək metrloji adekvatlığı təmin edir.

21. 21.
    Cihaz və sistemlərin parametrik analizi və optimallaşdırmaMühazirə

    Real sistemlərin model-ləşdirilməsinin əsasları.

22. 22.
    Yekun. Məşğələ

    Cihaz və sistemlərin funksional analizi və modelləşdirilməsi sahəsində gələcək perespektivlər.

1. 1. O. P. Mürsəliyev, İ. M. Əsgərov, M. B. Eyniyev. Sistemlərin dayanıqlığı: Matlab/Simulinkdə modelləşdirmə, Bakı, AzTU nəşriyyatı, 2015
2. 2. V. Babak et al. – Information-Measuring Systems: Theory and Application, Springer,(yeni pəncərədə açılır)
3. 3. K. A. Məmmədova, Y. N. Əliyeva, Robot sistemlərin proqram təminatı: dərs vəsaiti, ADNSU, 2022
4. 4. P. Rosario – Metrology and Measurement Uncertainty(yeni pəncərədə açılır)
5. 5. Mürsəliyev O.P. – Sistem analizi və modelləşdirilməsi, 2019,(yeni pəncərədə açılır)
6. 6. Axundov A.Ə., Rəhimov R.M. Metrologiya, eksperimentin üsulları və texnologiyası. Bakı, 1991.
7. 7. Modeling and Analysis of Dynamic Systems — Ramin S. Esfandiari & Bei Lu. Əsas mövzular: mexaniki, elektrik, maye, istilik sistemlərinin modelləri və analizi. Amazon
8. 8. System Dynamics: Modeling, Analysis, Simulation, Design — Ernest Doebelin. Həmçinin qarışıq tipli sistemlər (thermal, fluid, electrical) üçün modelləşdirmə və simulyasiya üsulları. Routledge
9. 9. Mechatronic Systems: Analysis, Design and Implementation — El Kébir Boukas & Fouad M. AL Sunni. Mexatronik sistemlərin analizi, tərtibi və tətbiqi; cihaz/sistem modellərinin praktik nümunələri. SpringerLink
10. 10. Guide to Modeling and Simulation of Systems of Systems — Bernard P. Zeigler & Hessam S. Sarjoughian. Daha kompleks sistemlər, “system of systems” yanaşması, simulyasiya və modelləşdirmə əsasları.