Войти
Программное обеспечение для моделирования основано на процессе моделирования реального явления с помощью набора математических формул. По сути, это программа, которая позволяет пользователю наблюдать за операцией посредством моделирования, фактически не выполняя эту операцию. Программное обеспечение для моделирования широко используется для проектирования оборудования, чтобы конечный продукт был максимально приближен к проектным спецификациям без дорогостоящих модификаций процесса. Программное обеспечение для моделирования с откликом в реальном времени часто используется в играх, но оно также имеет важные промышленные приложения. Когда штраф за неправильную работу является дорогостоящим, например, для пилотов самолетов, операторов атомных электростанций или операторов химических заводов, макет реальной панели управления подключается к моделированию физического отклика в реальном времени, что дает ценный опыт обучения без боязнь плачевного исхода.
Продвинутые компьютерные программы могут моделировать поведение энергосистемы, погодные условия, электронные схемы, химические реакции, мехатроника, тепловые насосы, системы управления с обратной связью, атомные реакции, даже сложные биологические процессы. Теоретически любые явления, которые можно свести к математическим данным и уравнениям, можно смоделировать на компьютере. Моделирование может быть затруднено, потому что большинство природных явлений подвержены почти бесконечному количеству влияний. Один из приемов разработки полезных симуляций - определить, какие факторы являются наиболее важными, влияющими на цели симуляции.
Помимо имитации процессов, чтобы увидеть, как они ведут себя в различных условиях, моделирование также используется для проверки новых теорий. Создав теорию причинно-следственных связей, теоретик может кодифицировать эти отношения в форме компьютерной программы. Если затем программа ведет себя так же, как и реальный процесс, есть большая вероятность, что предложенные отношения верны.
Пакеты общего моделирования делятся на две категории: дискретное событие и непрерывное моделирование. Моделирование дискретных событий используется для моделирования статистических событий, например, прибытия клиентов в очереди в банк. Правильно соотнося вероятности прибытия с наблюдаемым поведением, модель может определить оптимальное количество очередей, чтобы поддерживать время ожидания очереди на заданном уровне. Симуляторы непрерывного действия используются для моделирования широкого спектра физических явлений, таких как баллистические траектории, человеческое дыхание, реакция электродвигателя, радиочастотная передача данных, выработка энергии паровой турбиной и т. Д. Моделирование используется при первоначальном проектировании системы для оптимизации выбора компонентов и повышения эффективности контроллера, так как а также в системах модельно-ориентированного проектирования для генерации встроенного управляющего кода. Операция непрерывного моделирования в реальном времени используется для обучения операторов и настройки контроллера в автономном режиме.
Существует четыре основных известных подхода к моделированию: метод планирования событий, сканирование активности, процесс взаимодействия и трехфазный подход, для сравнения можно отметить следующее:
Событие- Метод планирования более простой и состоит только из двух этапов, поэтому здесь нет Cs и Bs, это позволяет программе работать быстрее, поскольку нет сканирования условных событий. Все эти преимущества также говорят нам кое-что о недостатках метода, поскольку есть только две фазы, затем все события смешиваются (нет Bs и Cs), тогда метод не является экономным, что означает, что его очень трудно улучшить (Pidd, 1998). Подход Activity Scanning также проще, чем трехэтапный метод, поскольку он не имеет календаря и поддерживает экономное моделирование. Однако этот подход намного медленнее, чем трехфазный, поскольку он рассматривает все действия как условные. С другой стороны, у исполнительной власти есть две фазы. Обычно этот подход путают с трехфазным методом (Pidd, 1998). Процесс-взаимодействие «во-первых, имеют два общих преимущества; они избегают программ, которые работают медленно. Во-вторых, они избегают необходимости продумывать все возможные логические последствия события »(Pidd, 1998). Тем не менее, как утверждает (Pidd, 1998), этот подход страдает проблемой DEADLOCK, но этот подход очень привлекателен для начинающих разработчиков моделей. Хотя (Schriber et al, 2003). Говорит, что «взаимодействие процессов было понятно только элитной группе людей и было недоступно для обычных программистов». Фактически (Schriber et al, 2003). Добавляет «. О многопоточных приложениях говорили на уроках информатики, но они редко использовались в более широком сообществе ». Это указывает на то, что внедрение Process-Interaction было очень сложно реализовать. Очевидное противоречие в предыдущей цитате происходит из-за смешения между подходом взаимодействия процессов и подходом потока транзакций. Чтобы увидеть полное представление об истоках Transaction-Flow, лучше всего сформулировал (Schriber et al, 2003): Это был изначальный суп, из которого возник Симулятор Гордона. Мировоззрение Гордона на поток транзакций представляло собой искусно замаскированную форму взаимодействия процессов, которая сделала подход к взаимодействию процессов доступным для обычных пользователей.. Гордон выполнил одну из величайших упаковочных работ всех времен. Он разработал набор строительных блоков, которые можно было собрать вместе, чтобы построить блок-схему, которая графически изображала работу системы. В рамках этой парадигмы моделирования поток элементов через систему был легко заметен, потому что это было фокусом всего подхода. Трехфазный подход позволяет «моделировать параллелизм, избегая тупиковых ситуаций» (Pidd and Cassel, 1998). Тем не менее, Three-Phase должен сканировать расписание на предмет связанных действий, а затем сканировать все условные действия, которые его замедляют. Однако многие отказываются от времени, потраченного взамен на решение проблемы тупика. Фактически, трехфазная фиксация используется в распределенных системах, будь то операционные системы, базы данных и т. Д., Под разными именами, среди которых трехфазная фиксация см. (Tanenbaum and Steen, 2002).
Электроника Программное обеспечение для моделирования использует математические модели для воспроизведения поведения реального электронного устройства или схемы. По сути, это компьютерная программа, которая превращает компьютер в полноценную лабораторию электроники. Электронные симуляторы объединяют симулятор SPICE и экранные формы сигналов и делают сценарии «что, если» простыми и мгновенными. Моделирование поведения схемы перед ее созданием значительно повышает эффективность и дает представление о поведении и стабильности электронных схем. В большинстве симуляторов используется движок SPICE, который имитирует аналоговые, цифровые и смешанные аналого-цифровые схемы для обеспечения исключительной мощности и точности. Они также обычно содержат обширные библиотеки моделей и устройств. Хотя эти симуляторы обычно имеют возможность экспорта печатных плат (PCB), они не являются существенными для проектирования и тестирования схем, которые являются основным приложением моделирования электронных схем.
Хотя существуют строго аналоговые, симуляторы электронных схем включают в себя как аналоговые, так и управляемые событиями возможности цифрового моделирования и известны как симуляторы смешанного режима. Это означает, что любое моделирование может содержать компоненты, которые являются аналоговыми, управляемыми событиями (цифровыми или дискретными данными) или их комбинацией. Полный анализ смешанных сигналов может осуществляться с помощью одной интегрированной схемы. Все цифровые модели в симуляторах смешанного режима обеспечивают точное определение времени распространения и задержек нарастания / спада.
Управляемый событиями алгоритм, предоставляемый симуляторами смешанного режима, является универсальным и поддерживает нецифровые типы данных. Например, элементы могут использовать действительные или целые числа для имитации функций DSP или фильтров выборочных данных. Поскольку управляемый событиями алгоритм работает быстрее, чем стандартное матричное решение SPICE, время моделирования значительно сокращается для схем, которые используют модели, управляемые событиями, вместо аналоговых моделей.
Моделирование в смешанном режиме обрабатывается на трех уровнях; (a) с примитивными цифровыми элементами, которые используют модели синхронизации и встроенный имитатор цифровой логики с 12 или 16 состояниями, (b) с моделями подсхем, которые используют фактическую топологию транзистора интегральной схемы, и, наконец, (c) с выражениями In-line логической логики.
Точные представления используются в основном при анализе проблем линии передачи и целостности сигнала, когда требуется тщательная проверка характеристик ввода / вывода ИС. Выражения логической логики - это функции без задержки, которые используются для обеспечения эффективной обработки логических сигналов в аналоговой среде. Эти два метода моделирования используют SPICE для решения проблемы, в то время как третий метод, цифровые примитивы, использует возможность смешанного режима. У каждого из этих методов есть свои достоинства и целевые области применения. Фактически, многие моделирование (особенно те, которые используют аналого-цифровую технологию) требуют комбинации всех трех подходов. Одного подхода недостаточно.
Для правильного понимания работы программируемого логического контроллера (ПЛК) необходимо потратить значительное время на программирование, тестирование и отладка программ ПЛК. Системы ПЛК по своей природе дороги, и время простоя часто обходится очень дорого. Кроме того, неправильное программирование ПЛК может привести к снижению производительности и возникновению опасных ситуаций. Программное обеспечение для моделирования ПЛК - ценный инструмент для понимания и изучения ПЛК, а также для обновления и актуализации этих знаний. Моделирование ПЛК предоставляет пользователям возможность писать, редактировать и отлаживать программы, написанные с использованием формата на основе тегов. Многие из наиболее популярных ПЛК используют теги, которые являются мощным, но более сложным методом программирования ПЛК. Моделирование ПЛК объединяет программы релейной логики на основе тегов с интерактивной трехмерной анимацией, чтобы улучшить процесс обучения пользователя. Эти интерактивные анимации включают светофор, пакетную обработку и линии розлива.
Используя моделирование ПЛК, программисты ПЛК могут свободно попробовать все «что, если "сценарии, изменяющие инструкции и программы релейной логики, затем повторно запускаем моделирование, чтобы увидеть, как изменения влияют на работу и производительность ПЛК. Этот тип испытаний часто невозможен с использованием жестко подключенных операционных ПЛК, управляющих процессами, стоимость которых часто исчисляется сотнями тысяч или миллионами долларов.
Программное обеспечение для моделирования формовки листового металла использует математические модели для имитировать поведение реального процесса производства листового металла. По сути, это компьютерная программа, которая преобразует компьютер в полностью функционирующий блок прогнозирования производства металла. Моделирование формовки листового металла предотвращает появление дефектов на производственных линиях металлургических заводов и сокращает количество ошибок, связанных с испытаниями и дорогостоящими ошибками, повышая эффективность процесса штамповки металла.
Литье металла моделирование в настоящее время выполняется с помощью программного обеспечения для моделирования метода конечных элементов, разработанного как инструмент для прогнозирования дефектов для литейщика, чтобы исправить и / или улучшить его / ее процесс литья, даже до того, как будут произведены испытания прототипов. Идея состоит в том, чтобы использовать информацию для анализа и прогнозирования результатов простым и эффективным способом для моделирования таких процессов, как:
Программное обеспечение обычно имеет следующие характеристики:
Взаимодействие между сетевыми объектами определяется различными протоколами связи. Сетевое моделирование программное обеспечение моделирует поведение сетей на уровне протокола. Программное обеспечение для моделирования сетевого протокола можно использовать для разработки сценариев тестирования, понимания поведения сети в отношении определенных протокольных сообщений, соответствия новой реализации стека протоколов , тестирования стека протоколов. Эти симуляторы основаны на спецификациях архитектуры телекоммуникационных протоколов, разработанных международными организациями по стандартизации, такими как ITU-T, IEEE и т. Д. Результатом программного обеспечения моделирования протокола могут быть подробные трассировки пакетов, журналы событий и т. Д.
