1tom077

4. INFORMATYKA 156

W trakcie realizacji eksperymentów na modelu jest tworzona kompletna chronologiczna historia stanów, która może być produktem finalnym symulacji procesu. Zwykle jednak nie jest istotny chronologiczny zapis historii stanów modelu, który stanowi materiał wyjściowy do dalszych badań, lecz wartości wynikowe, powstające w wyniku przetworzenia informacji dostarczonych przez historię stanów. Takimi rezultatami końcowymi mogą być:

wartości końcowe, etapowe, maksymalne lub minimalne pewnych zmiennych;

—    rozkłady prawdopodobieństwa występowania pewnych zdarzeń;

—    stany składników systemu w określonych punktach procesu;

—    kształtowanie się kolejek obiektów oczekujących na zaistnienie zdarzeń.

Rys. 4.5. Realizacja algorytmu symulacji

Przygotowanie modelu symulacyjnego (rys. 4.5) można podzielić na następujące czynności:

—    sformułowanie problemu, jaki należy rozwiązać za pomocą modelu;

—    zebranie i wstępne przetworzenie danych z obserwacji modelowanego systemu lub z projektu, jeśli system nie istnieje;

—    sporządzenie opisu matematycznego lub słownego poszczególnych zdarzeń wewnątrz-i zewnątrzsystemowych;

—    ustalenie ciągów i sekwencji zdarzeń z uwzględnieniem ich wzajemnego powiązania;

—    określenie struktury i parametrów modelu oraz wartości początkowych;

—    ocena stopnia odwzorowania badanego systemu przez model i weryfikacja modelu;

—    zapisanie modelu w postaci programu komputerowego;

—    realizacja cykli symulacyjnych;

—    opracowanie wyników symulacji i ocena ich przydatności.

4.5.5- Analiza układów elektrycznych za pomocą symulacji komputerowej

Większość problemów analizy układów elektrycznych jest rozwiązywana w dwóch etapach. W pierwszym etapie otrzymuje się równania równowagi, formułowane w odpowiedniej postaci na podstawie obu praw Kirchhoffa oraz charakterystyk z równań opisujących elementy. Drugim etapem jest rozwiązywanie tych równań przy użyciu właściwych metod analitycznych lub numerycznych. Stosowanie metod analitycznych jest bardzo ograniczone. Duże układy liniowe lub nawet ma'łe układy nieliniowe rzadko mogą być w ten sposób analizowane dokładnie. W praktyce, w celu przeprowadzenia przybliżonej analizy takich układów, często polega się na intuicji i doświadczeniu. Tak czy inaczej, ostateczna analiza jest dokonywana po zbudowaniu modelu laboratoryjnego i wykonaniu pomiarów interesujących wielkości.

Takie badania modelowe nie są jednak właściwym narzędziem np. w analizie układów scalonych, gdyż nie jest możliwe modelowanie układu scalonego za pomocą elementów dyskretnych. Nie można bowiem wiernie odtworzyć zjawisk pasożytniczych oraz wpływu sprzężeń między elementami układu scalonego. Ponadto za pomocą badań modelowych nie jest możliwa do przeprowadzenia analiza tolerancji lub tzw. analiza najgorszego przypadku, ponieważ konieczne w tej analizie zmiany wartości parametrów są nadal niemożliwe do odtworzenia w modelu laboratoryjnym.

Zamiast modelu laboratoryjnego można zastosować program komputerowy umożliwiający automatyczną analizę układu. Użycie tak ogólnie rozumianego programu analizy jest nazywane symulacją komputerową. Ponieważ elementy układu mogą być znacznie dokładniej modelowane za pomocą modelu obwodowego niż za pomocą dyskretnych, rzeczywistych podzespołów, rezultaty otrzymane w wyniku symulacji komputerowej są często dużo dokładniejsze niż rezultaty uzyskane z pomiarów modelu

Tablica 4.11. Typowe problemy analizy układów

Typ układu	Określenie problemu
Liniowe rezystan-cyjne (bez pojemności i indukcyjności Liniowe dynamiczne (zawierające co najmniej jedną pojemność lub indukcyj-ność)	1.    Analiza DC — analiza stałoprądowa, której celem jest znalezienie rozwiązania dla liniowej sieci rezystancyjnej przy wymuszeniu prądem (napięciem) stałym 2.    Analiza AC — analiza częstotliwościowa (analiza zmiennoprądowa), której celem jest wyznaczenie charakterystyki częstotliwościowej liniowego układu dynamicznego 3.    Analiza czasowa — analiza procesów przejściowych; wyznaczenie odpowiedzi czasowych liniowego układu dynamicznego 4.    Analiza szumowa — analiza AC lub analiza czasowa układu ze źródłami szumów na wejściu 5.    Analiza tolerancji badanie wrażliwości lub analiza na najgorszy przypadek 6.    Wyznaczanie położenia zer i biegunów transmitancji 7.    Analiza symboliczna - wyznaczanie funkcji charakterystycznych układu w postaci symbolicznej
Nieliniowe rezystancje (bez pojemności i indukcyjności)	1.    Wyznaczanie punktu pracy analiza stałoprądowa, której celem jest znalezienie rozwiązania nieliniowej sieci rezystancyjnej przy wymuszeniu prądem (napięciem) stałym 2.    Wyznaczanie charakterystyk dwójników poszukiwanie zależności między prądem a napięciem na zaciskach dwójnika 3.    Wyznaczanie charakterystyk przejściowych określanie zależności napięcia lub prądu stałego na wyjściu układu od napięcia lub prądu na wejściu układu 4.    Wyznaczanie kształtu (przebiegu) sygnału wyjściowego odpowiadającego danemu sygnałowi wejściowemu
Nieliniowe dynamiczne zawierające co najmniej jedną pojemność lub indukcyj-ność	1.    Wyznaczanie warunków' początkowych, potencjałów początkowych lub analiza stanu rówmowagi — wyznaczanie punktu pracy układu, w którym wszystkie pojemności są rozwarte i wszystkie indukcyjności zwarte (zastąpione zwarciem) 2.    Analiza czasowa — określenie kształtu sygnału wyjściowego układu z zadanymi (przez użytkownika lub program) warunkami początkowymi oraz w^r obecności lub bez sygnału wejściowego 3.    Analiza stanu ustalonego poszukiwanie okresowego rozwiązania w stanie ustalonym, w obecności lub bez sygnału wejściowego 4.    Analiza zniekształceń nieliniowych - wyznaczenie zniekształceń harmonicznych, modu-lacyjnych i intermodulacyjnych