Исходными данными для построения модели в VisSim являются структурно-функциональная схема моделируемой системы, процесса или объекта и описывающие их дифференциально-алгебраические уравнения. Вместо таких уравнений могут быть заданы операторы или функции, характеризующие отдельные элементы моделируемой системы, например, передаточные функции для линейных элементов и статические характеристики для нелинейных элементов.
Реальные системы и объекты состоят из отдельных, связанных и взаимодействующих друг с другом элементов. И для всей системы в целом, и для отдельных ее, должным образом выбранных элементов, можно указать место приложения воздействия, которое можно назвать входом, и место их реакции (отклика) на входное воздействие, называемое выходом. И воздействие, и реакция – это некоторые физические величины, являющиеся функциями времени.
Модели систем и объектов в программе VisSim строятся из отдельных элементов – блоков. Блок – это виртуальный аналог физического элемента реальной системы. Термин «аналог» предполагает, что блок функционирует, он подчиняется тем же самым уравнениям, что и реальный, моделируемый элемент системы.
Видео Урок №1. Знакомство с PTV VISSIM Построение Т-образного пересечения
Виртуальные блоки VisSim могут иметь или вход, на который может быть подан выходной сигнал другого блока, или выход, виртуальный сигнал с которого может быть подан на вход другого блока. Наконец, блоки могут иметь и вход, и выход одновременно. Взаимодействие между блоками отображается т.н. линиями связи, указывающими направление передачи воздействий (сигналов) от одного блока к другому.
Взаимодействие между блоками моделируется сигналами — функциями времени, передаваемыми между блоками по линиям связи. Сигналы в модели могут быть измерены с помощью виртуальных измерительных устройств или рассмотрены и изучены с помощью виртуального осциллографа.
Внешне виртуальные блоки VisSim с некоторой степенью условности воспринимаются исследователем так же, как реальные устройства. Например, генераторы вырабатывают сигналы, блоки-преобразователи реагируют на входные сигналы в определенном смысле точно так же, как реальные устройства на реальные воздействия, индикаторы показывают величины сигналов.
Т.о., принцип построения модели в VisSim состоит в вынесении на рабочее пространство моделей реальных элементов (блоков) и соединении их в соответствии с заранее составленной структурно-алгоритмической схемой моделируемой системы. Такое построение модели из виртуальных блоков очень похоже, с известной степенью условности, на построение реальной системы из настоящих блоков (генераторов, осциллографов, и других устройств) в производственных условиях или на лабораторном стенде.
Основные блоки VisSim
Блоки VisSim можно условно разделить на три основных категории и одну дополнительную:
– Блоки, имеющие только выход: генераторы.
– Блоки, имеющие вход и выход: преобразователи.
– Блоки, имеющие только вход: индикаторы.
– Блоки без входов и выходов: надписи, комментарии и др.
Начало работы в программе VisSim
Важным компонентом модели является соединительная линия — виртуальный аналог физического соединения элементов, передающего сигналы от одного элемента к другому. Соединительные линии в VisSim однонаправленные, передают сигналы с выхода одного блока к входу другого.
Генераторы
Генераторы это блоки, имеющие только выход.
Генераторы вырабатывают изменяющиеся во времени или постоянные сигналы.
Примерами таких блоков в VisSim являются блоки:
step (ступенька) — генератор ступенчатой функции ;
ramp (спуск, подъем)- генератор линейно растущего сигнала ;
sinusoid — генератор синусоидального сигнала ;
const — генератор постоянного сигнала, величина которого не меняется в процессе работы модели;
slider (скользящий контакт, ползунок) — генератор постоянного сигнала, величину которого можно менять в процессе работы модели.
Рисунок 1.2. – Важные блоки-генераторы программы VisSim.
Для помещения блока на рабочее пространство следует щелкнуть по пункту меню Blocks, перейти на пункт Signal Producer, затем щелкнуть по названию требуемого генератора, перевести курсор в нужное место рабочего пространства и щелкнуть левой кнопкой мыши.
Преобразователи
Преобразователи – это блоки, имеющие входы и выходы.
Блоки-преобразователи способны воспринимать воздействия от других блоков, преобразовывать их в соответствии с определенными уравнениями или правилами и выдавать преобразованный сигнал (отклик, реакцию блока) на выход.
Важнейшие блоки для моделирования линейных систем:
блок transferFunction – передаточная функция. Этот блок позволяет создавать модели как простых, так и очень сложных элементов линейных систем и систем в целом;
integrator – блок интегратора, осуществляющий интегрирование входного сигнала по времени;
summingJunction – сумматор двух и более сигналов, его выходной сигнал равен алгебраической сумме входных.
gain – усилитель.
Рисунок 1.3 – Меню для вызова блока передаточная функция (transferFunction).
Сумматор и усилитель вызываются путем выбора: Blocks → Arithmetic → summingJunction (сумматор) или gain (усилитель).
Блок transferFunction является важнейшим при моделировании САУ. Рассмотрим задание параметров данного блока. После размещения на диаграмме блок transferFunction выглядит следующим образом:
Рисунок 1.4 – Вид блока transferFunction до задания параметров
Открытие окна свойств данного блока осуществляется двойным нажатием левой клавиши мыши:
Рисунок 1.5 – Свойства блока transferFunction
Задание свойств блока передаточной функции осуществляется следующим образом. Допустим, задана передаточная функция в виде:
Для задания ее в VisSim необходимо соблюдать следующие правила:
1. В поле Gain (коэффициент усиления системы) вводится значение коэффициента усиления .
2. В поле Numerator вводятся через пробел коэффициенты полинома числителя передаточной функции в направлении убывания степени p. В нашем случае в данное поле вводятся коэффициенты .
3. В поле Denominator вводятся через пробел коэффициенты полинома знаменателя передаточной функции в направлении убывания степени p. В нашем случае в данное поле вводятся коэффициенты .
4. Поле Initial Value заполняется в случае, если заданы ненулевые начальные условия. В нашем случае начальные условия не заданы, поэтому оставляем значение по умолчанию равное 0.
Примечание: В VisSim с помощью блока transferFunction можно промоделировать только передаточные функции, представляющие правильную дробь, т.е. дробь, в которой степень полинома числителя меньше или равна степени полинома знаменателя (). При попытке задать передаточную функцию, где , программа выдаст ошибку.
Пример 1. Задана передаточная функция:
Запишем коэффициенты передаточной функции:
— полином числителя первого порядка, т.е. вида: , где ;
— полином знаменателя третьего порядка, т.е. вида: , где
окно задания свойств выглядит следующим образом:
Вид блока transferFunction после задания свойств:
Пример 2. Задана передаточная функция:
Окно задания свойств:
Вид блока transferFunction после задания свойств:
Блок summingJunction предназначен для задания в модели элемента «сумматор», выполняющего функции суммирования или вычитания сигналов на его входах. После размещения на диаграмме блок имеет вид:
При моделировании САУ зачастую необходимо изменить знак на одном или нескольких входах сумматора и добавить или удалить количество входов.
Замена знака на сумматоре производится следующим образом. Наводится курсор мыши на вход сумматора, знак которого нужно изменить, удерживается клавиша Ctrl и производится щелчок левой клавишей мыши по соответствующему входу. Пример сумматора со вторым инвертирующим входом:
Если необходимо добавить или удалить входы, следует нажать на соответствующие кнопки на панели инструментов:
Пример сумматора с четырьмя входами:
Блок Gain имеет один параметр – коэффициент усиления:
Индикаторы
Индикаторы – это блоки, имеющие только вход.
Индикаторы программы VisSim предназначены для отображения сигналов в форме удобной и привычной для исследователя.
Важнейшими индикаторами являются блоки:
– цифровой индикатор — display.
Блоки индикации вызываются путем выбора пунктов меню Blocks → Signal Consumer → plot (display)
Виртуальный осциллограф (plot) VisSim представляет собой окно, похожее на экран осциллографа, в котором изображается зависимость наблюдаемых сигналов от времени (рисунок 1.6). На боковой стороне осциллографа помещены условные изображения входов, к которым могут быть подключены выходы других блоков диаграммы для наблюдения поведения их сигналов в зависимости от времени. В VisSim 3.0 на одном блоке plot можно наблюдать от 1 до 4 сигналов, изменяющихся во времени.
Рисунок 1.6 – Виртуальный осциллограф (plot)
Цифровой индикатор display VisSim показывает в цифровом виде значение сигнала на выходе того блока, к которому он подключен. Этот прибор используется для измерения постоянных величин.
Надписи и комментарии
Надписи – это блоки без входов и выходов.
Эти блоки позволяют создавать на рабочем пространстве диаграммы VisSim текстовые области, которые помогают понять смысл диаграммы. Основной блок: label — надпись.
Источник: infopedia.su
Что такое программа vissim
Имитационное моделирование дорожного движения, создание микро и мезомоделей движения индивидуального и общественного транспорта, проверка инженерных гипотез по организации дорожного движения и т.д. Программный комплекс позволяет моделировать движение воздушных и морских судов, а также пешеходных потоков.
- Visum 2022
- Vissim 2022
- Область применения
- Версии
- Модули
- FAQ
- Техническая поддержка
- Обучение
- Условия поставки
Имитационное моделирование транспортного движения
PTV Vissim позволяет создавать имитационные транспортные модели, с помощью которых разрабатывают эффективные решения по организации дорожного и пешеходного движения.
Микроскопическая транспортная модель (микромодель) отражает существующую транспортную ситуацию на уровне отдельных транспортных средств и пешеходов, где исходными данными служат замеры натурных обследований. Для имитации перспективных транспортных ситуаций в качестве исходных данных используются прогнозные данные, рассчитанные с помощью PTV Visum на транспортной макромодели.
Имитационная транспортная микромодель позволяет анализировать пропускную способность транспортного узла — в зависимости от типа пересечения дорог, при изменении схем ОДД, оптимизации работы светофорных объектов, взаимодействии пешеходов и транспортных средств. А возможность записи 3D-видеороликов имитаций позволяет выгодно продемонстрировать планируемые инфраструктурные решения всем желающим.
Движение водителей и пешеходов в имитационной модели подчинено специальным научно-обоснованным поведенческим моделям, благодаря чему достигается реалистичное моделирование всех участников дорожного движения
Проекты, которые выполняются с помощью PTV Vissim:
Разработка комплексных схем организации дорожного движения (КСОДД)
Оценка транспортной эффективности мероприятий, имитационное моделирование текущей и прогнозной транспортной ситуации на перекрестке или нескольких перекрестках, моделирование изменения ОДД, моделирование изменения режимов светофорного регулирования, визуализация транспортной ситуации.
Примеры: Алматы Грозный
Оценка планировочных решений закрытых территорий
Оценка вариантов решения для «узких» мест движения транспортных и пешеходных потоков на территории торгово-развлекательных и деловых центров, стадионов, аэропортов, вокзалов (парковочное пространство, погрузо-разгрузочные зоны грузового транспорта, проходы, холлы и элементы вертикального транспорта для пешеходов), анализ транспортного и пешеходного обслуживания рассматриваемого объекта, визуализация перспективной транспортной ситуации.
Примеры: ТРЦ «Митино» «Лахта-Центр» ТПУ Москвы
Оптимизация схемы ОДД
Расчет и оценка оптимальных режимов работы светофорных объектов, анализ предложений по изменению схемы организации дорожного движения, анализ влияния управления движением на ситуацию в транспортной сети (регулирование траснпортного потока, изменение расстояния между вынужденными остановками транспорта, проверка подъездов, организация одностороннего движения и полос для движения общественного транспорта).
Источник: ptv-vision.ru
1. Назначение программы VisSim
Программа VisSim предназначена для построения, исследования и оптимизации виртуальных моделей физических и технических объектов, в том числе и систем управления. VisSim это аббревиатура выражения Visual Simulator – визуальная, воспринимаемая зрением, среда и средство моделирования.
Программа VisSim, разработана и развивается компанией Visual Solutions (USA) [1]. Эта программа – мощное, удобное в использовании, компактное и эффективное средство моделирования физических и технических объектов, систем и их элементов.
Программа предоставляет человеку развитый графический интерфейс, используя который, исследователь создает модель из виртуальных элементов с некоторой степенью условности так же, как если бы он строил реальную систему из настоящих элементов. Это позволяет создавать, а затем исследовать и оптимизировать модели систем широкого диапазона сложности.
При описании и последующем построении модели в среде VisSim нет необходимости записывать и решать дифференциальные уравнения, программа это сделает сама по предложенной ей исследователем структуре системы и параметрам ее элементов. Результаты решения выводятся в наглядной графической форме. Поэтому программой могут пользоваться и те, кто не имеет глубоких познаний в математике и программировании.
При использовании VisSim ‘а не требуется владеть программированием на языках высокого уровня или ассемблере. В то же время, специалисты, владеющие программированием, могут создавать собственные блоки, дополняя ими богатую библиотеку стандартных блоков VisSim’а.
Моделирование систем управления это далеко не весь круг задач, которые можно решать в VisSim. Например, в этой программе при желании можно решать дифференциальные уравнения и VisSim делает это значительно эффективнее и быстрее, чем известная программа математической направленности MathCAD. При соизмеримой и более высокой производительности, чем у программы Simulink, входящей в солидный программный пакет MathLab, VisSim занимает в сотни раз меньше места на жестком диске и в оперативной памяти.
VisSim позволяет также решать задачки по физике, начиная с уровня школьных и кончая серьезными физическими экспериментами на виртуальных лабораторных стендах.
2. Графический интерфейс VisSim
Интерфейс программы это совокупность средств, позволяющих человеку общаться с ней:
вводить и получать данные,
контролировать ход выполнения компьютером программы,
подавать управляющие воздействия и наблюдать реакцию на них программы и т.п.
Программа VisSim предоставляет исследователю графический интерфейс, позволяющий основную часть работы по созданию модели выполнить с помощью мыши, а параметры элементов ввести с клавиатуры. Интерфейс VisSim состоит из главного окна, имеющего меню и ряд кнопок управления, воспринимающих щелчки копок мыши, и т.н. рабочего пространства, в котором строится и корректируется модель, наблюдаются результаты ее работы (рис.1).
С точки зрения исследователя интерфейс программы VisSim представляет собой интерактивный виртуальный лабораторный стенд, обеспечивающий построение моделей из отдельных блоков, запуск процесса моделирования, управление им и контроль результатов.
Главное окно VisSim, с примером простой диаграммы имеет вид рис.1.
Рис.1. Главное окно программы VisSim и ее рабочее пространство с примером простой VisSim-диаграммы (модели).
На рабочее пространство вынесены виртуальные блоки: генератор и осциллограф, а также надписи. При запуске процесса моделирования (щелчком по кнопке с зеленым треугольником Пуск — Go ), на осциллографе изображается сигнал, вырабатываемый генератором, в данном случае — синусоида. Амплитуду, частоту и начальную фазу сигнала генератора исследователь может менять, и при новом запуске моделирования эти изменения будут приводить к соответствующему изменению графика на экране осциллографа. В верхней части окна отображается название диаграммы
Диаграммой в VisSim’е называется совокупность связанных, а также автономных блоков и надписей, помещенных на рабочее пространство и способных в известном смысле функционировать при запуске процесса моделирования. Диаграмма может быть сохранена в виде отдельного файла и, при необходимости, открыта вновь.
Модель VisSim’а это часть диаграммы, содержащая виртуальный аналог реальной или проектируемой системы. Диаграмма может содержать несколько моделей.
К модели VisSim’а в принципе могут быть подключены, с помощью дополнительных компьютерных плат, и внешние физические устройства, которыми модель системы, построенная в VisSim’е, сможет управлять. Таким образом, объектами управления модели системы автоматического управления, построенной в VisSim, могут быть не только виртуальные, но и реальные устройства.
Источник: studfile.net