Введення
Розробка систем, у тому числі і складних систем, як правило, вимагає застосування математичного моделювання, зокрема, імітаційного моделювання. При моделюванні імітаційних елементів моделюється поведінка окремих підсистем складних систем (СС) та їх взаємодію з урахуванням факторів, що впливають, координатних і параметричних збурень.
Широке застосування імітаційного моделювання в ході проектування і експлуатації СС робить актуальною вирішення завдань і створення методик побудови та дослідження імітаційних моделей.
Реальні СС досліджуються за допомогою двох типів математичних моделей:
аналітичні;
імітаційні.
В аналітичних моделях поведінка СС описується деякими функціональними відносинами і логічними умовами, які можна обчислити в процесі експерименту. Найбільш повне дослідження вдається провести на імітаційних моделях. Аналітичні моделі дозволяють вивчити загальні властивості СС, наприклад, оцінити стійкість часу доставки пакета. Коли явища в СС настільки складні і різноманітні, що аналітична модель стає громіздкою або дуже грубою, то дослідник змушений застосовувати імітаційну модель. У імітаційному моделюванні поведінку компонент системи описується набором алгоритмів, які потім реалізують ситуації, що відносяться до системи. Моделюючі алгоритми дозволяють за вихідними даними містить відомості про початковий стан СС, про координатних і параметричних збуреннях, про зміну властивостей СС в часі дозволяють відобразити реальні явища і оцінити поведінку системи в часі.
Можна рекомендувати досліднику застосування імітаційного моделювання в наступних випадках:
· якщо не існує закінченої постановки завдання і йде процес пізнання об'єкта;
· якщо аналітичні методи є, але вони настільки складні і трудомісткі, що їх застосування утруднене, то імітаційні моделі дозволяють спростити складність властивостей СС;
· коли бажано оцінити поведінку імітаційної моделі в процесі певного проміжку часу, причому контролювати виходи окремих компонент в єдину систему;
· для побудови тренажерів та експлуатації техніки.
Імітація та моделювання майже синоніми, практично всі розрахунки на ЕОМ виконуються моделями реальних об'єктів. Щоб відрізнити математичні моделі один від одного дослідники стали давати їм різні назви: імітаційні моделі (ІМ) та математичні моделі (ММ).
Імітаційне моделювання означає, що мається справу з такими моделями, за допомогою яких результат не можна вирахувати заздалегідь, а поведінка СС визначається протягом часу, модельного часу.
Імітація являє собою чисельний метод проведення експериментів на ЕОМ над моделями, що описують поведінку СС на заданому інтервалі часу.
Поведінка компонент СС і їх поведінка в імітаційній моделі найчастіше описується набором алгоритмів, реалізованому на деякій мові моделювання. Програмну імітаційну модель необхідно спочатку налагодити і випробувати на адекватність, а потім використовувати в імітаційних експериментах. Тому під імітацією на ЕОМ розуміють:
конструювання;
моделювання;
випробування;
багаторазове використання моделі в експериментах.
Користувач на підставі імітаційних експериментів приймає рішення про якість функціонування системи в різних режимах роботи.
Завдання на курсову роботу
Мета роботи:
Провести моделювання замкнутої САР програмним методом і за допомогою системи імітаційного моделювання SIMOPT.
Завдання роботи:
1. Виконати програмну реалізацію імітаційної моделі системи управління в заданих режимах роботи, що складається з ПІ-регулятора і інерційного об'єкта з запізненням.
2. В якості результату вивести фазовий портрет графіки перехідного процесу при нульовому та одиничному впливі (з використанням графічної підсистеми Excel).
. Реалізувати прогін моделі на системі імітаційного моделювання SIMOPT для двох зазначених випадків.
. Виконати оптимізацію моделі в SIMOPT. Представити результати оптимізації.
. Уявити в якості результатів оптимізації графіки перехідних процесів і фазові характеристики при нульовому та одиничному впливі.
. Оцінити параметри системи до і після оптимізації.
Імітаційне моделювання проводити для двох випадків:
) f=1, y s=0; 2) f=0, y s=1.
