Средства для математического моделирования.
Рассмотрено три системы для моделирования САУ это:
- SamSim
- MSC.ADAMS
- Control System Toolbox
- Simulink
Программа SamSim предназначена для моделирования линейных и нелинейных цепей в системах автоматического управления (САУ). Может быть использована для предварительного моделирования САУ, отработки и исследования численных методов расчёта.
С помощью этой программы возможно:
- построение любых схем моделей из элементов, предлагаемых
библиотеками,
- задание параметров интегрирования и параметров элементов схемы,
- сохранение в файле и считывание из файла модели (схемы и её параметров),
- построение зависимостей от времени в любых точках схемы,
- построение фазовых портретов для любых схем,
- построение частотных характеристик и годографов для любых линейных схем,
- представление результатов расчёта в графической и табличной форме,
- сохранение результатов расчёта в текстовом файле, графиков
в bmp- и jpg-файле,
- экспорт результатов расчёта в MS Excel,
- вывод на печать схемы модели и её параметров, результатов расчёта.
Рис. 1. Рабочее окно программы SamSim
2.1. MSC.Adams.
MSC.Adams — широко используемое программное средство для виртуального моделирования сложных машин и механизмов.
MSC.Adams заменяет дорогостоящие и длительные натурные эксперименты быстрым и подробным компьютерным моделированием. С помощью MSC.Adams быстро создается полностью параметризированная модель изделия: она строится непосредственно в препроцессоре или импортируется из наиболее популярных CAD-систем. Задав связи компонентов модели, приложив нагрузки, определив параметры кинематического воздействия и запустив расчет, можно получить данные, полностью идентичные результатам натурных испытаний системы. Таким образом, представление о работе изделия складывается еще до начала раскроя металла или отливки пластика для изготовления опытного образца.
MSC.Adams позволяет исследовать десятки, сотни и даже тысячи вариантов конструкции, выбирать лучший, совершенствовать и совершенствовать будущее изделие, затрачивая на это во много раз меньше времени и средств, чем при традиционном подходе.
MSC.Adams может использоваться для улучшения конструкций всего, что движется: от простых механических и электромеханических устройств до автомобилей и самолетов, железнодорожной техники и космических аппаратов.
Основой MSC.ADAMS являются высокоэффективный препроцессор и набор решателей.
Рис. 2. Примеры моделирования в MSC.ADAMS.
Рис. 3. Рабочее окно программы MSC.ADAMS и структура программного пакета.
Комплект инструментальных средств "Control System Toolbox "- набор функций MATLAB для моделирования, анализа и проектирования автоматических систем управления. Функции в этом комплекте инструментальных средств работают с широко распространенной классической передаточной функцией и "современными" методами управления в пространстве состояний. С помощью этих инструментальных средств можно моделировать и анализировать системы, как в дискретной, так и в непрерывной области. Графики временных характеристик и корневого годографа могут быть быстро вычислены и построены.
Возможности библиотеки:
-Системное моделирование(System Models):
Описание дискретных и непрерывных систем; пространство состояний, функции преобразования, полюса и нули, элементарные модели в виде передаточных функций. Построение линейной модели системы. Модельные преобразования: из дискретной в непрерывную область, модель пространства состояний к передаточной функции и другим моделям.
-Анализ (Analysis):
Функции временных характеристик: импульсная ПФ, зависимость от периода дискретизации, переходная характеристика, обобщенное линейное моделирование. Функции частотных характеристик: Боде, Николса, графики сингулярных значений.
-Моделирование объекта управления (Controls Design):
Оптимизация обратной связи: выбор коэффициентов демпфирования, запас устойчивости по фазе и амплитуде, расположение полюсов, корневой годограф, интерактивное определение усиления, LQR/LQE проект. Реализационная модель: управляемость, реализация с использованием минимального количества компонент математической модели, модель с корректирующим устройством, уменьшение порядка модели. Свойства модели: наблюдаемость и управляемость Грамиана, наблюдаемость и управляемость матрицы, нули передачи, уравнение Ляпунова, отклик на ковариацию.
Рис.4. Рабочее окно программы Simulink.
