Программное обеспечение для моделирования

Программное обеспечениедлямоделированияосновано на процессемоделированияреального явления с помощью набора математических формул. Это, по сути,программа, которая позволяет пользователю наблюдать за операцией с помощью моделирования, фактически не выполняя эту операцию. Оно широко используется дляпроектированияоборудования таким образом, чтобы конечный продукт был максимально приближен к проектным характеристикам без дорогостоящих технологических модификаций. ПО для моделирования часто используется в играх, но оно также имеет важные промышленные приложения. В тех случаях, когда неправильная эксплуатация техники является дорогостоящей, например, в случаесамолетов,атомных электростанцийилихимических заводов, макет реальной панели управления подключается кмоделированию физической реакции в реальном времени, что дает ценный опыт обучения в безопасных условиях.
Современные компьютерные программы могут моделировать поведениеэнергосистем,погодные условия,электронные схемы,химические реакции,мехатронику,тепловые насосы,системы управления с обратной связью,ядерные реакциии дажесложные биологические процессы. В теории любые явления, которые могут быть сведены к математическим данным и уравнениям, могут быть смоделированы на компьютере. Моделирование может быть сложным, потому что большинство природных явлений подвержены почти бесконечному числу влияний. Одним из способов разработки полезных моделей является определение наиболее важных факторов, влияющих на достижение целей моделирования. Кромеимитации процессов, моделирование также используется для проверки новых теорий. Создав теориюпричинно-следственных связей, теоретик можеткодифицироватьэти связи в видекомпьютерной программы. Если программа затем ведет себя так же, как и реальный процесс, есть хороший шанс, что предлагаемые отношения верны.
Основные пакеты моделирования делятся на две категории:дискретно-событийноеи непрерывное моделирование. Дискретное моделирование событий используется для моделирования статистических событий, например, прибывающие в очередь клиенты банка. Правильно соотносявероятностиприбытия с наблюдаемым поведением, модель может определить оптимальное количество очередей, чтобы поддерживать время ожидания очереди на заданном уровне.Непрерывные симуляторыиспользуются для моделирования широкого спектрафизических явлений, таких какбаллистические траектории,дыханиечеловека, реакцияэлектродвигателя,радиочастотнаяпередача данных, выработка энергиипаровой турбинойи т. д. Моделирование используется при первоначальномпроектировании системыдля оптимизации выбора компонентов иконтроллера, а также в системах проектирования на основе моделей для генерации встроенного управляющего кода. Работа непрерывного моделирования в реальном времени используется для обучения операторов и настройки автономного контроллера.
Существует четыре основных известных подхода к моделированию: метод планирования событий, сканирование активности, взаимодействие процессов и трехфазный подход, для сравнения можно отметить следующее:
Метод планирования событий проще и имеет только две фазы, что позволяет программе работать быстрее, так как нет сканирования условных событий. Подход сканирования активности также проще, чем трехфазный метод, поскольку он не имеет календаря и поддерживает экономное моделирование. Однако этот подход гораздо медленнее, чем трехфазный, поскольку он рассматривает все виды деятельности как условные. Трехфазный подход должен сканировать расписание для связанных действий, а затем сканирует все условные действия, которые замедляют его. На самом деле трехфазность используется враспределенных системах,операционных системах,базах данных.
Программное обеспечение длямоделирования электронных схемиспользуетматематические моделидля воспроизведения поведения реальногоэлектронного устройстваили схемы. По сути, это компьютерная программа, которая превращает компьютер в полностью функционирующую лабораторию электроники. Электронные симуляторы интегрируютредактор схем,симулятор SPICEи экранные формы сигналов. Имитируя поведение схемы перед ее фактическим построением, она значительно повышает эффективность и дает представление о поведении и стабильности электронных схемных конструкций. Большинство симуляторов используют движок SPICE, который имитируетаналоговые,цифровыеисмешанные схемыA/Dисключительной мощности и точности. Они также обычно содержат обширные библиотеки моделей и устройств. Хотя эти имитаторы обычно имеют возможности экспорта напечатные платы, они не являются существенными для проектирования и тестирования схем, что является основным применением моделирования электронных схем.
Существуют как строгоаналоговыесимуляторы электронных схем, так и симуляторы смешанного режима, которые включают в себя как аналоговые, так исобытийно-управляемыевозможности цифрового моделирования. Весьанализ смешанных сигналовможет быть проведен с помощью одной интегрированной схемы. Все цифровые модели в имитаторах смешанного режима обеспечивают точнуюспецификациювременираспространенияи временных задержек подъема/падения.
Алгоритм, управляемый событиями, предоставляемый симуляторами смешанного режима, является универсальным и поддерживает нецифровыетипы данных. Например, элементы могут использовать вещественные или целочисленные значения для имитации функцийцифрового сигнального процессораили выборочныхфильтров данных. Поскольку алгоритм, управляемый событиями, работает быстрее, чем стандартное матричное решениеSPICE, время моделирования для моделей схем, управляемых событиями, значительно сокращается по сравнению с аналоговыми моделями.
Смешанное моделирование осуществляется на трех уровнях:
Точные представления используются главным образом при анализе проблемцелостности сигналовилиний передачи, когда требуется тщательный контроль характеристикввода-выводаИС. Первые два метода моделирования используютSPICEдля решения задач, в то время как третий метод, цифровые примитивы, использует возможности смешанного режима. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и целевое применение. Фактически, многие модели (особенно те, которые используюттехнологию A/D) требуют сочетания всех трех подходов.
Чтобы правильно понять работупрограммируемого логического контроллера (ПЛК), необходимо потратить значительное время напрограммирование,тестированиеиотладкупрограмм ПЛК. Системы ПЛК по своей сути дороги, особенно время их простоя. Кроме того, если ПЛК запрограммирован неправильно, это может привести к потере производительности и опасным условиям.Программное обеспечениедля моделирования ПЛК является ценным инструментом в понимании и изучении ПЛК. Моделирование ПЛК предоставляет пользователям возможность писать, редактировать и отлаживать программы, написанные с использованиемформата тегов, которые являются мощным методом программирования ПЛК, но также и более сложным. Моделирование ПЛК интегрирует основанные на тегах программы лестничной логики с3D интерактивной анимациейдля улучшения опыта обучения пользователя.