Моделирование звена запаздывания

 

Билет3 Структурный подход. Представление сложных систем при имитационном моделировании.

Эффективным инструментом исследования сложных систем (динамических, нелинейных, нестационарных, импульсных и.т.п.) является структурный метод, позволяющий:

1) Выявить наличие и характер взаимосвязей между различными процессами,протекающими в сложных системах.

2) Использовать интуицию исследователя при структурном синтезе систем и анализе построения моделей системы.

3) Вносить изменения в структуру системы, меняющие её поведение в желаемом для исследователя направлении.

Описание структуры модели, состоящей из типовых структурных элементов (ТЭС) с заданными передаточными функциями или функциональными уравнениями обеспечивает пользователю наибольшую простоту и удобство работы, так как исследователи постоянно имеют дело со структурными схемами.

При этом важно обеспечить функциональную полноту библиотеки ТЭС применительно к исследуемой предметной области и предусмотреть в СММ режим «администратора» для пополнения библиотеки ТЭС.

Структурный подход к моделированию прекрасно сочетается с принципами модульности и структурного программирования, а также с концепцией сборочного синтеза программы и иерархического моделирования.

Целесообразность применения иерархического моделирования при анализе и синтезе сложных систем (СС) обусловлена следующими факторами:

Использованием методов декомпозиции (разделения) СС на совокупность типовых структурных элементов с любым необходимым исследователю уровнем детализации.

Использованием методов нисходящего и восходящего проектирования, связанного с анализом функционирования элементов, совокупности звеньев (компонент) подсистем и СС в целом.

Структурное моделирование. Техника моделирования основанная на использовании моделей в виде преобразующих сигналы блоков.

Связи между входными и выходными сигналами устанавливаются посредством задания передаточных функций.

Поскольку структурные блоки имеют выраженные входы и выходы, построенные согласно этой технике модели иногда называют направленными сигнальными графами (см. рис. 1).

Математический аппарат теории систем автоматического регулирования предполагает исключение алгебраических уравнений со свободными переменными из моделей технических устройств.

Таким образом, техника структурного моделирования, использующая модели в форме передаточных функций, требует наличия лишь явного решателя. Явный решатель подключается ко всем интеграторам модели (блоки 1/S), и, с той или иной точностью (на что влияет выбор метода интегрирования), интегрирует соответствующие сигналы, обеспечивая тем самым решение дифференциальных уравнений.

При реализации метода проектирования СС снизу верх необходимо обеспечить возможность включения в систему элементов, представляющих собой уже построенные модели, что позволяет имитировать весьма сложные иерархические системы управления.

При реализации СММ должен рационально сочетаться принцип проектирования «сверху вниз» и «снизу вверх».Разработка СС, как правило, ведется «сверху вниз» методами структурного проектирования и пошагового уточнения. Далее могут осуществляться процедуры проектирования «снизу вверх» на базе соответствующих модулей ТЭС и модулей групповых элементов структуры.