VisSim — это визуальный язык программирования, предназначенный для моделирования динамических систем.
Введение
В качестве исходных данных для формирования моделей в VisSim могут быть использованы структурно-функциональные схемы моделируемых систем, процессов или объектов и описывающие их дифференциально-алгебраические уравнения. Вместо этих уравнений можно задавать операторы или функции, которые характеризуют отдельные компоненты моделируемой системы, к примеру, передаточные функции для линейных компонентов и статические характеристики для нелинейных компонентов.
Реальная система или объект могут состоять из отдельных, связанных и взаимодействующих между собой компонентов. И для всей системы в целом, и для отдельных ее, правильно выбранных компонентов, может быть указано место приложения воздействия, которое будет считаться входом, и место их реакции (отклика) на входное воздействие, именуемое выходом. И воздействие, и реакция являются некоторыми физическими величинами, которые в свою очередь выступают как функции времени.
1С. Запуск программы. Взаимосвязь объектов.
Моделирование систем в VisSim
Модели систем и объектов в программе VisSim должны строиться из совокупности отдельных компонентов, так называемых блоков. Блоком является виртуальный аналог физического компонента реальной системы. «Виртуальный» в данном случае означает воображаемый, то есть, физически не существующий, реализованный программно, но с точки зрения специалиста, который работает с моделирующей программой, блок должен восприниматься зрением. Он является видимым на рабочем пространстве VisSim. Термин «аналог» подразумевает, что блок работает и должен подчиняться тем же самым уравнениям, что и реальный, моделируемый компонент системы.
Виртуальные блоки VisSim могут обладать или входом, на который можно подавать выходной сигнал с другого блока, или выход, виртуальный сигнал с которого можно подавать на вход другого блока. Кроме того, блоки могут обладать и входом, и выходом одновременно. Взаимодействие между блоками должно отображаться так называемыми линиями связи, которые указывают направление пересылки воздействий, то есть, сигналов, от одного блока к другому.
«Моделирование систем в VisSim»
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение учебных вопросов в 2 клика
Помощь в написании учебной работы
Взаимодействие между блоками может моделироваться сигналами, которые являются функциями времени и могут передаваться между блоками по линиям связи. Сигналы в модели можно измерять при помощи виртуальных измерительных устройств или рассматривать и изучать при помощи виртуального осциллографа.
Внешне виртуальные блоки VisSim с определенной условностью могут восприниматься специалистами так же, как реальные устройства. К примеру, генераторы могут вырабатывать сигналы, блоки-преобразователи могут реагировать на входные сигналы в некотором смысле точно так же, как реальные устройства реагируют на реальные воздействия, индикаторы показывают величины сигналов.
Начало работы в программе VisSim
То есть, принципы формирования моделей в VisSim состоят в занесении на рабочее пространство моделей реальных компонентов (блоков) и подсоединении их согласно заранее созданной структурно-алгоритмической схеме моделируемой системы. Данное формирование модели из набора виртуальных блоков является очень похожим, с известным уровнем условности, на создание реальной системы из настоящих блоков (генераторов, осциллографов, и других устройств) в производственных условиях или на лабораторном стенде.
Для того чтобы начать создание новой модели (диаграммы или блок-схемы) следует выполнить команду New (Новая) в позиции File (Файл) меню или активировать кнопку New на панели инструментов. VisSim может обеспечить визуально-ориентированный подход к подготовке модели. Это похоже на сборку электрической схемы из блоков конструктора. Необходимые блоки модели следует выделить на инструментальной панели мышкой путем указания на требуемую кнопку указателем мышки и фиксации выбора за счет короткого щелчка левой клавиши мыши. Кроме того необходимый блок может быть выбран и из меню Blocks.
Далее курсор мышки должен переноситься в окно модели и приобрести вид блока, который символически изображается прямоугольником из пунктирных черных линий. Его можно перенести мышкой в требуемое место на экране монитора, и зафиксировать еще одним коротким щелчком левой клавишей мышки. Затем в окне подготовки модели блок должен принять свой обычный вид, который будет разным для каждого блока. Блоки можно (при нажатой левой клавише мышки) перемещать с одного места окна в другое и выполнять точное позиционирование. Точность позиционирования может быть обеспечена привязкой к невидимой сетке.
После заведения нужных блоков, можно выполнить их соединение также при помощи мышки. Можно выполнить соединения без построения всей линии, нужно лишь отметить меткой начало соединительной линии и ее окончание. Это может существенно упростить процесс построения сложных графических диаграмм. Процесс подготовки моделей тоже является визуально-ориентированным, а также довольно простым и наглядным.
Блоки VisSim могут быть условно разделены на следующие основные категории:
- Блоки, которые имеют лишь выход, например, генераторы.
- Блоки, которые имеют и вход, и выход, например, преобразователи.
- Блоки, которые имеют лишь вход, например, индикаторы.
К дополнительной категории относятся блоки без входов и выходов, а именно, надписи, комментарии и другие.
К числу важных компонентов модели следует отнести соединительные линии, которые являются виртуальным аналогом физического соединения компонентов, передающих воздействия от одного компонента к другому. Соединительные линии в VisSim являются однонаправленными, они передают сигналы с выхода одного блока к входу другого. По этой причине при формировании модели необходимо так разделить реальную систему на функциональные блоки, чтобы последующий блок фактически не влиял на работу предыдущего.
Источник: spravochnick.ru
VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014
Цели и задачи работы: обучение работы с графическим интерфейсом программы, освоение приемов моделирования и изучение основных структурных элементов среды VisSim.
Постановка задачи: в ходе работы студент получает возможность ознакомиться с назначением программного комплекса VisSim, особенностями интерфейса, принципами моделирования и типовыми элементами. Необходимо будет выполнить построение графика, характеризующего работу элемента, сделать выводы о правильности работы программы.
1.Краткие теоретические сведения
Программа VisSim была разработана для изучения и моделирования некоторых физических и технических объектов, а также для анализа и синтеза систем управления. VisSim это сокращенное выражение Visual Simulator, т.е. среда визуального моделирования.
В данной программе можно не только проводить анализ и синтез систем управления, но также решать дифференциальные уравнения и проводить разнообразные математические расчеты, с большими возможностями по оптимизации и поиску решения. Кроме того, данную программу можно использовать как виртуальный лабораторный стенд для проведения множества различных экспериментов.
Графический интерфейс VisSim
В программе VisSim используется графический интерфейс, который позволяет создавать модель с помощью разнообразных типовых блоков, которые можно брать с панели инструментов и помещать их в рабочее поле с помощью мыши. Здесь также можно настраивать параметры расчета, включать работу модели и т.д. На рис. 1 показано рабочее поле программы с примером построения графика синусоиды. График показан в специальном окне Plot
Рис.1. Рабочее пространство VisSim с примером модели
На рабочее пространство вынесены типовые блоки: генератор сигнала (синусоида) и графопостроитель. При запуске процесса моделирования в рабочем поле графопостроителя изображается сигнал, вырабатываемый генератором. В настройках генератора сигнала (типовой блок) можно менять начальную фазу, частоту, амплитуду и т.д.
Моделью (диаграммой) VisSim является совокупность специализированных блоков, пояснительных надписей и других типовых элементов, которые обеспечивают корректную работу модели, в зависимости от поставленной задачи. Разработанную модель можно сохранить для дальнейшей переработки, а также импортировать из нее экспериментальные и статистические данные для их дальнейшей обработки.
Основные приемы построения моделей в среде VisSim
Основой для построения модели является структурная схема моделируемой системы, а также дифференциальные (алгебраические) уравнения. Как правило, дифференциальные уравнения в явном виде не задаются, вместо них используются специальные операторы и статические характеристики. Например, изображения по Лапласу передаточных функций линейных элементов САУ или статические характеристики нелинейных элементов.
Рис 2. Структурная схема регулирования частоты вращения вала двигателя постоянного тока
Основные блоки и структурные элементы VisSim
Блоки VisSim можно условно разделить на четыре основных типа:
- Блоки с одним выходом (генераторы, источники сигнала)
- Блоки с входом и выходом (различные преобразователи)
- Блоки с одним входом (индикаторы). Например, графопостроитель (осциллограф) и измерительный цифровой индикатор
- Блоки без входов и выходов (служебные элементы, комментарии и записи)
Рассмотрим каждый тип блоков подробнее:
Генераторы
Генераторы (signal producer) – блоки с одним выходом, без входа (рис. 3)
- step — генератор функции Хевисайда h0(t) (ступенька);
- ramp – генерирует линейно растущий/убывающий сигнал k*h0(t);
- sinusoid — генератор синусоиды;
- const – генератор константы (не меняющийся сигнал);
- slider (ползунок, скользящий контакт) — генератор постоянного сигнала, но в этом случае величину его можно менять, например, с помощью переменного сопротивления
Рис. 3. Типовые блоки-генераторы программы VisSim
Преобразователи сигнала