- •Основы моделирования систем
- •Введение в дисциплину "Основы моделирования систем"
- •Проблематика, задачи и цели моделирования
- •Технологии функционирования моделирующих программ
- •Обзор и классификация моделирующих программ
- •Решатели моделирующих программ
- •Понятие о структурном и мультидоменном физическом моделировании
- •Идея мультидоменного физического моделирования
- •Введение в технологию моделирования на основе направленных графов
- •Принцип поточного исполнения блок-схем (моделей)
- •Библиотеки блоков графических языков
- •Блоки обладающие эффектом памяти
- •Понятие о начальных условиях модели (Initial Condition)
- •Понятие о параметрах модели
- •Понятие о методах интегрирования
- •Выбор шага симуляции и метода интегрирования
- •Каскадные алгебраические петли
- •Каскодные алгебраические петли
- •Введение в технологию мультидоменного физического моделирования с применением ненаправленных графов
- •Принципы построения графа схемы физической принципиальной
- •Элементы ненаправленного графа
- •Пассивные элементы ненаправленного графа (потребители энергии)
- •Активные элементы ненаправленного графа (источники энергии)
- •Узлы ненаправленного графа
- •Рекомендации к использованию библиотеки элементов
- •Об альтернативном построении графа схемы физической принципиальной
- •Основы построения моделей на базе гибрида из направленных и ненаправленных графов при мультидоменном физическом моделировании
- •Связывание направленных и ненаправленных графов. Особенности условных графических обозначений пограничных элементов
- •Ситуации, требующие соблюдения условно-положительного направления тока энергетической материи для пассивных rlc-элементов
- •Понятие о датчике потенциала – w-элементе
- •Пример гибридно-графовой модели транзисторного усилителя с элементами инкапсуляции графов
- •Обзор методов анализа моделей, систем и сигналов
- •Идентификация моделей
- •Символьный анализ математического описания моделей
- •Частотный анализ моделей и систем
- •Литература
- •Обзор архитектурного построения программ математического моделирования динамических систем Введение
- •Модульная структура программ математического моделирования динамических систем
- •Архитектура математического ядра моделирующих программ с поточной моделью управления
- •Графический интерфейс программ математического моделирования динамических систем
- •Шлюз Visio2SimKernel
- •Xml хранилище модели
- •Литература
- •Что же с тоэ? или о структурном кризисе в методике преподавания блока дисциплин связанных с расчетом цепей преобразования энергий
- •Уровни сложности задач расчета цепей преобразования энергий
- •О том, как программы мультидоменного математического моделирования динамических систем "выкинули на помойку" учебники по теоретическим основам цепей
- •Сценарий изменения методики преподавания "Теоретических основ цепей" и обзор затруднений
Литература
Herman Mann, Michal Sevcenko. Multipole modeling of multidisciplinary systems. – Website: http://virtual.cvut.cz/course, Czech Technical University in Prague, 2001.
Controllab Products B. V. Справочная система программы 20-Sim. – Website: http://www.20sim.com, Netherlands, 2001.
Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. – М: Высш. школа, 1978. – 528 с., ил.
Клиначёв Н. В. Моделирование систем в программе VisSim: Справочная система. – Offline версия [vsmhlpru.zip]. – Website: http://model.exponenta.ru/vsmhlpru.zip, http://model.exponenta.ru/help/vissim.htm, Челябинск, 2002.
Обзор архитектурного построения программ математического моделирования динамических систем Введение
Известно много хороших математических программ. Отнесем каждую к одной из двух групп:
Мощные калькуляторы для статических вычислений (Matcad, Mathematica, Maple).
Специализированные решатели для моделирования динамических процессов (Jigrein, DyMoLa, Dynast, Multisim, VisSim, ПК «МВТУ», Simulink).
При использовании программ и той, и другой группы пользователю нужно определить последовательность математических функций, которые должны быть вычислены математическими ядрами. Фундаментальное отличие проявляется в том, что при использовании программ-калькуляторов пользователь должен рассчитывать лишь на однократное вычисление запрограммированной им последовательности функций, а при использовании динамических решателей может использовать возможности повторных вычислений. Таким образом, с одной стороны, если в вашем распоряжении программа-калькулятор, то вам нужно знать громадное количество методов, позволяющих сократить количество математических операций [2] (что спасет вас от мозоля на пальце). А с другой стороны, нельзя поспорить с тем, что при использовании динамических решателей для решений задач "в лоб" (т.е. в четком соответствии с их физической природой, без использования накрученных на физическую природу математических абстракций второго, третьего порядка или жестко формализованных (матричных) подходов), придется серьезно загрузить "бедный" процессор компьютера несколькими миллиардами математических операций аж на две или даже десять секунд.
Но оставим иронию. Компьютеры, безусловно, изобретались не для офисных приложений. Мозг же студента развивается не существенно от запоминания большого количества формализованных или жёстко алгоритмизированных методик, которые разрабатывались еще до появления компьютеров в целях уменьшения количества вычислений. Эти факты объясняют существенный интерес ведущих педагогов к программам математического моделирования динамических систем. Однако ограничения в доступности подобных программ, стремление производителей скрыть технологии их функционирования, плюс всенародная любовь к "калькуляторам" сдерживают их широкое распространение, порождают недоверие к ним, что, в конечном счете, сказывается на их качестве.
Статья раскрывает идеи и решения, составляющие основу программ математического моделирования динамических систем. Автор высказывает надежду, что статья разрушит хотя бы часть "барьеров недоверия" и будет способствовать появлению новых поклонников у "динамических решателей". Возможно, часть описанных решений будет использована разработчиками моделирующих программ, студентами-дипломниками и аспирантами.
Хотелось бы сказать несколько благодарственных слов корпорации Microsoft, которая, продавая свои готовые приложения за деньги, достаточно часто распространяет технологии, с помощью которых они были созданы на бесплатной основе.