Аналого-цифровое моделирование систем, содержащих объекты различной физической природы

УДК 621.38.06

Н.И. Мережин

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ ОБЪЕКТЫ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

Пакет программ VTB (Virtual Test Bed) [1] предназначен для численного моделирования систем, содержащих объекты различной физической природы, во временной области. В основу положен обобщенный метод резистивных ассоциированных моделей (resistive companion modeling method, RCM), основанный на использовании способов численного интегрирования. Этот метод сформировался в процессе построения процедур численного анализа электрических цепей, где составные части объединяются посредством соединения внешних выводов различных объектов одной электрической физической природы проводниками. Электрические объекты относительно внешних выводов описываются токами, так называемыми, продольными переменными, и напряжениями между выводами объектов - это поперечные переменные.

При моделировании систем, содержащих объекты различной физической природы, для описания любых объектов аналогично используют внешние переменные, которые также подразделяют на продольные и поперечные переменные. Например, для механических линейных систем это соответственно сила и скорость, для механических вращающихся систем это момент и частота вращения, для гидравлических систем это скорость потока и давление и т.д. Для смешанных систем используют совокупность нескольких пар переменных, например для двигателей: напряжение - ток, частота вращения - момент. При таком подходе способ формирования уравнений, описывающих поведение системы и численные методы их решения аналогичны численному анализу электрических цепей.

При аналого-цифровом [2-3] моделировании комбинированных систем необходимо использовать специализированную вычислительную систему, состоящую из компьютера, контроллера и моделирующих объектов, имеющих различную физическую природу. Контроллер, в свою очередь, состоит из универсальных плат ввода/вывода аналоговых сигналов и адаптера, который преобразует электрические сигналы плат ввода/вывода в необходимые физические переменные, подводимые и измеряемые на моделирующих объектах. Изменение физической природы объектов приводит к необходимости замены только адаптера без изменения алгоритмов обмена информацией и алгоритмов моделирования. В работе было проведено моделирование электронных и электромеханических систем.

Литература

1. Gokdere L.U., Brice Ch.W., Dougal R.A. A Virtual Test Bed for Power Electronic Circuits and Electric Drive Systems. Computers in Power Electronics (COMPEL 2000) in Blacksburg, VA, July 16-18, 2000.

2. Денисенко В.В., Мережин Н.И., Попов В.П. Аналого-цифровое моделирование интегральных схем. "Электронное моделирование", 1985 - Т 7, N 6, с.79-80.

3. Денисенко В.В., Мережин Н.И., Попов В.П. Методы и средства аналогоцифрового моделирования интегральных схем. "Электронное моделирование", 1986.- Т 8, Ш,с.50-52.