Разработка модели электрогидравлического вихревого регулирующего элемента в Sinulink
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ВВЕДЕНИЕ
Формализация задачи и применение численных методов позволяют использовать хорошо изученные приемы решения и стандартное (универсальное) математическое обеспечение ЭВМ. Применение ЭВМ повышает эффективность научных исследований, позволяет проводить моделирование сложных объектов и явлений.
Математическое моделирование включает следующие шаги:
- выбор расчетной схемы и определение необходимой детализации;
математическое описание (составление системы уравнений);
выбор метода решения;
приведение модели (включающей уравнения, метод, исходные данные и начальные условия) к виду, удобному для решения на ЭВМ;
составление программы для ЭВМ;
проведение расчетов (моделирование);
при необходимости повторить шаги;
анализ результатов;
при необходимости повторить шаги;
оформление отчета (описание, схемы, рисунки, графики, формулы);
при необходимости повторить шаги.
Развитие ЭВМ и программного обеспечения приводит к ускорению и облегчению выполнения каждого шага моделирования. До недавнего времени преобладал традиционный подход, отработанный на больших ЭВМ. При этом каждый этап был изолирован от других и рассчитан на работу специализированной группы. Так постановкой задачи занимались постановщики, разрабатывали методы решения и программировали математики и программисты, обработкой на ЭВМ и построением графиков решения занимались операторы. Большое количество времени (человеческого и машинного) требовалось на отладку программ. Решение на ЭВМ проводилось в основном в пакетном режиме. Таким образом закладывали пакет входных данных (на перфокартах, магнитных лентах или в другом виде) и получали выходные данные (в основном на бумаге, реже на магнитном носителе). При традиционном подходе хорошо решаются многовариантные задачи на хорошо отработанных моделях. Многомодельные системы в основном используются в дорогих САПР. Увеличение быстродействия ЭВМ и развитие графического интерфейса позволило получать и отображать результаты в графическом виде в темпе решения, что значительно сократило объем промежуточных распечаток и бумажных отчетов.
Целью дипломного проекта является разработка модели электрогидравлического вихревого регулирующего элемента в Sinulink.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Классификация программных продуктов для моделирования технических устройств
Очевидно, что набор функций будет различным в таких группах ПО как программы моделирования, оптимизации, машинной графики, управления объектами и т.п. Поэтому для каждой группы программ после предварительного проведения классификации ПО нужно устанавливать свои способы оценки функциональности. Поскольку для виртуальных лабораторий наиболее важной группой ПО является группа программ моделирования, рассмотрим критерии функциональности ПО применительно к этой группе.
Классификация программ моделирования проводится по нескольким признакам. Прежде всего используются следующие четыре признака:
этапность моделирования,
иерархический уровень моделирования;
решаемые задачи или выполняемые проектные процедуры;
предметная область (приложение).
Первому признаку соответствуют два возможных значения - S или MS. С помощью S-программ выполняют только этап решения уравнений математической модели (simulation), с помощью MS-программ - как этап формирования модели (modeling), так и ее решения (simulation). К числу типичных S-программ относятся математические пакеты. Примеры MS-программ - программно-методические комплексы типа Nastran, Spice, Adams и др. Очевидно, что S-программы в основном предназначены для использования в процессе изучения математических диiиплин, но для изучения инженерных диiиплин они по сравнению с MS-программами неудобны, а иногда и бесполезны.
В соответствии со вторым признаком выделяют уровни моделирования распределенный (микро), сосредоточенный (макро), функционально-логический, системный. Примерами программ микроуровня могут служить Ansys, Nastran, Cosmos, макроуровня - Adams, Spice, ПА9, функционально-логического - QuickSim, TimeMill, Voyager, системного - GPSS/PC, OPNET.
В соответствии с третьим признаком выделяют такие типичные задачи как моделирование установившихся состояний, стационарных, динамических и нестационарных процессов.
В соответствии с четвертым признаком выделяют программы анализа механических, гидравлических, электронных, оптико-электронных и т.п. систем.
Функциональность программы моделирования, как правило, может быть оценена только качественно. Метриками функциональности программы моделирования могут быть степени универсальности, определяемые по каждому признаку приведенной выше классификация, и адекватность. Степень универсальности по признаку этапности, как уже отмечено, имеет два возможных значения S и MS. Степень универсальности по признаку "Иерархический уровень" оценивается принадлежностью к одному или нескольким иерархическим уровням. Степень универсальности по признаку "Решаемые задачи" характеризуется полнотой перечня решаемых задач. Степень универсальности по признаку "Предметная область" характеризуется возможностью решения задач в разных приложениях и возможностью моделирования взаимодействия процессов разной физической природы. Очевидно, что наиболее универсальны программы моделирования, способные отражать процессы в системах различной физической природы, наименее универсальны программы, предназначенные для решения задач а