1tom078

4. INFORMATYKA 158

laboratoryjnego. Ponadto koszt symulacji komputerowej jest znacznie mniejszy niż koszty badań modelowych. Przewaga symulacji komputerowej analizy układów nad badaniami modelowymi jest tak duża, że w ostatnim dziesięcioleciu opracowano i opublikowano wiele ogólnych programów analizy, a prace nad nowymi rozwiązaniami są kontynuowane. Każdy program analizy komputerowej układów jest przeznaczony do rozwiązywania pewnej klasy problemów. Zestawienie typowych problemów rozwiązywanych za pomocą symulacji komputerowej podano w tabl. 4.11.

4.5.6. Budowa programów symulacji komputerowej

Większość uniwersalnych programów symulacji komputerowej składa się z pięciu głównych bloków (rys. 4.6).

Blok wejściowy (l na rys. 4.7). W bloku tym użytkownik wprowadza do komputera informacje o strukturze układu, charakterystykach elementów oraz o rodzaju analizy, która ma być wykonana. Sposób wprowadzania informacji zależy od rodzaju komputera i jest określony w opisie stosowanego programu.

Rys. 4.6. Główne bloki programów    Rys. 4.7. Właściwości bloków (1) i (2)

symulacji komputerowej

Blok określania modeli elementów i wstawiania tych modeli tv odpowiednie miejsca (2 na rys. 4.7). Jest on związany z modelowaniem i przechowaniem modeli. Modele mogą być budowane wielopoziomowa, tzn. przy użyciu modeli niższego poziomu mogą być budowane modele bardziej złożonych układów. Program umożliwia użytkownikowi opisywanie bardzo złożonych układów za pomocą prostych instrukcji. Warto jednak zwrócić uwagę, że biblioteki modeli oraz modele wielopoziomowe nic prowadzą do uproszczenia analizy komputerowej, a jedynie ułatwiają one użytkownikowi sposób opisu układu. Blok określania modeli, oprócz funkcji przechowywania modeli, powinien ponadto umożliwiać modyfikację oraz odnowę każdego modelu.

Realizacja dwóch pierwszych bloków wymaga dobrej znajomości programowania oraz operowania urządzeniami zewnętrznymi komputera.

Blok formułowania równań równowagi (3 na rys. 4.8). W trzecim bloku programu są formułowane równania równowagi dotyczące sieci o kompletnie określonej strukturze i zadanych wartościach elementów. Do najczęściej stosowanych w tym bloku metod

należą:

__metoda potencjałów węzłowych,

__metoda równań hybrydowych,

_ metoda zmiennych stanu.

Wymienione metody są powszechnie stosowane w programach symulacji komputerowej.

Blok rozwiązań numerycznych (4 na rys. 4.8). W bloku tym następuje rozwiązanie numeryczne równań równowagi wg przyjętej metody numerycznej.

Blok wyjściowy (5 na rys. 4.8) generuje rozwiązania postawionego zadania. Większość uniwersalnych programów symulacji komputerowej zawiera podstawowe podprogramy analizy stałoprądowej (DC), zmiennoprądowej (AC) oraz analizy czasowej. W przypadku braku programu w bibliotece podprogramów zadanie należy opracować samodzielnie. W tym celu jest wymagana dobra znajomość przedmiotu symulacji i metod numerycznych oraz umiejętność programowania, np. w języku FORTRAN.

Rys. 4.8. Właściwości bloków (3), (4) i (5)

4.5.7. Komputerowe wspomaganie projektowania

W procesie projektowania inżynierskiego, dotyczącego np. budynków, maszyn, a także urządzeń oraz układów elektrycznych i elektronicznych, można wyróżnić następujące etapy: