Комплексное моделирование с пакетной организацией проекта

Для чего нужны комплексные модели и как их можно создать в SimInTech

Цель работы:

Ознакомиться с возможностями пакетной организации проектов в SimInTech.

Задачи работы:

Сформировать проект модели объекта управления.
Сформировать проект панели управления.
Сформировать пакет проектов, включающий в себя созданные ранее проекты.
Провести контрольное моделирование комплексного проекта.

Пакетное представление проектов

При моделировании сложных технических систем, состоящих из подсистем разной физической природы, возникают сложности с выбором подходящего метода интегрирования, который бы позволил интегрировать математическую модель с требуемой точностью и устойчивостью, а также обеспечил бы высокую скорость расчета.

Для решения таких задач SimInTech позволяет декомпозировать большую математическую модель на подсистемы и организовать модель в виде пакета проектов.

Пакет проектов — это проект, объединяющий в себе несколько синхронно работающих проектов SimInTech, связанных между собой через единую базу сигналов.

Такой подход позволяет:

задавать каждому проекту свой метод интегрирования;
распараллеливать вычисления на разные ядра;
распараллеливать вычисления между вычислителями;
обеспечивать корректное временное разрешение эксперимента;
организовать работу отделов/подразделений и/или организаций над созданием единой комплексной математической модели изделия.

Совместная работа проектов в пакете обеспечивается при помощи синхронного обмена данными через общую базу сигналов. Каждый проект пишет и читает сигналы со своим тактом. Для того, чтобы расчет проектов был синхронным, пользователь должен задать шаг синхронизации проекта и базы сигналов. Если один из проектов пакета проектов не укладывается в заданное время, то общая скорость пакета проектов будет равна скорости самого медленного из проектов, т.е. все проекты будут ждать выполнения самого медленного проекта согласно заданной синхронизации.

Модель объекта управления

Объект управления представлен моделью интегратора с обратной связью. Для формирования проекта необходимо нажать на кнопку «Новый проект» и выбрать пункт «Схема модели общего вида», откроется новое окно проекта. Поместить в окно проекта:

1 блок «Чтение из списка сигналов» из вкладки «Сигналы»;
1 блок «Сравнивающее устройство» из вкладки «Операторы»;
1 блок «Интегратор» из вкладки «Динамические»;
1 блок «Временной график» с вкладки «Вывод данных».

Соединить блоки линиями связи согласно рисунку (Рисунок 1).

Рисунок 1. Объект управления

Для настройки блока «Чтение из списка сигналов» необходимо создать новую базу сигналов и подключить ее к проекту. Для этого нужно открыть окно «Параметры проекта» и перейти на вкладку «База данных». Заполнить пункты согласно рисунку (Рисунок 2).

Прим.: пункт «Имя файла базы данных проекта» может быть заполнен произвольно, но при этом он должен сохранить расширение «.db».

Рисунок 2. Окно «Параметры проекта»

После заполнения всех пунктов раздела можно закрыть окно «Параметры проекта», после чего на панели кнопок в окне проекта активируется кнопка «База данных…» (Рисунок 3).

Рисунок 3. Кнопка «База данных...»

Нажатием левой кнопки мыши по иконке «База данных…» открыть окно «Редактор базы сигналов» (Рисунок 4). Нажать на кнопку «Добавить категорию». В разделе «Категории» появится пункт «Новая категория».

Рисунок 4. Редактор базы данных сигналов

Двойным нажатием на пункт «Новая категория» в разделе «Категории» открыть окно «Редактор категорий» и заполнить его согласно рисунку (Рисунок 5). По заполнении полей нажать кнопку «ok». Таким образом будет создан шаблон новой категории с заданной группой сигналов.

Рисунок 5. Редактор категорий.

Нажатием левой кнопки мыши выбрать категорию «Signals» и в разделе «Группы сигналов» нажать кнопку «Добавить группу», после чего окно «Редактор базы данных сигналов» примет вид согласно рисунку (Рисунок 6). По заполнении полей нажать кнопку «ok».

Рисунок 6. Редактор базы данных сигналов

Таким образом была создана база сигналов с сигналом, который может быть использован в любом проекте, подключенном к данной базе сигналов.

Прим.: база данных имеет объектную структуру, что позволяет формировать отдельные классы для описания перечня сигналов объекта.

В открытом проекте открыть окно «Свойства» блока «Чтение из списка сигналов». В поле «Значение» задать свойство «Имена сигналов» равным «s1_sig» (Рисунок 7). Таким образом модель будет получать входное воздействии будет равно значению сигнала «sig» группы сигналов «s1».

Рисунок 7. Окно «Свойства» блока «Чтение из списка сигналов»

Теперь модель объекта управления настроена. Сохранить проект под уникальным именем, подтвердить сохранение базы сигналов и закрыть проект.

Панель управления

Для формирования панели управления необходимо создать новый проект схемы модели общего вида и добавить на схему:

1 блок «Стрелочный прибор» из панели примитивов;
1 блок «Константа» из вкладки «Источники»;
1 блок «Запись в список сигналов» из вкладки «Сигналы».

Соединить блоки линиями связи согласно рисунку (Рисунок 8).

Рисунок 8. Панель управления.

Задать в свойствах блока «Константа» в поле «Формула» значение свойства «Значение» равным «Voltmeter.Value», что соответствует имени стрелочного прибора, с которого будет приниматься значение константы и имя свойства стрелочного прибора, которое задает значение константы.

В параметрах проекта в разделе «База данных» задать значения, аналогично значениям в проекте объекта управления (Рисунок 2).

В свойствах блока «Стрелочный прибор» установить свойство «Режим управления» в позицию «Да», а в свойствах блока «Запись в список сигналов» в поле «Значение» задать свойство «Имена сигналов» равным «s1_sig». Таким образом модель будет записывать значение входного воздействия в сигнал «sig» группы сигналов «s1».

Теперь панель управления настроена и принимает вид согласный рисунку (Рисунок 9). Сохранить проект под уникальным именем и закрыть его.

Рисунок 9. Панель управления.

Комплексная модель

Для формирования комплексного проекта (пакета проектов) необходимо нажать на кнопку «Новый проект» и выбрать пункт «Пакет», откроется новое окно пакетов проекта. С помощью кнопки «Добавить проект» заполнить пакет проектов согласно рисунку (Рисунок 10).

Рисунок 10. Окно пакета проектов.

Для настройки совместной работы пакета проектов нужно нажать кнопку «Настройки пакета» и в открывшемся окне заполнить все пункты согласно рисунку (Рисунок 11).

Рисунок 11. Окно «Настройки пакета».

При правильной настройке пакета проектов в проекте со стрелочным прибором активируется кнопка «База данных…», что означает подключение базы сигналов к данному проекту (Рисунок 12).

Рисунок 12. Панель управления.

По завершении всех настроек запустить пакет проектов на расчет. При управлении примитивом «Стрелочный прибор» значение с блока «Константа» записывается в базу сигналов проекта, что позволяет проекту с объектом управления считать и обработать данный сигнал (Рисунок 13). На панели кнопок окна проекта нажать кнопку «Индикация/Редактирование», после чего в рабочей области проекта исчезнет сетка и появится возможность управлять стрелочным прибором.

Рисунок 13. Пример работы пакета проектов.