Клиначёв
Николай Васильевич
Программа VisSim и ее расширения
VisSim - ПО для симуляции систем. Имеет частотные, корневые,
вариационные, нейронные инструменты оценки качества, устойчивости, синтеза,
коррекции, оптимизации, линеаризации, отладки объектов в контуре модели и
программирования цифровых сигнальных процессоров.
VisSim имеет решатель интерпретирующего типа, функционирующий в
динамическом режиме с возможностью online-взаимодействия с оборудованием
реального времени. В состав пакета решателя VisSim-а входят: явные решатели -
для решения дифференциальных уравнений, неявные - для решения алгебраических
уравнений, а так же оптимизаторы - для итерационного подбора параметров.
Интерпретатор VisSim-а позволяет автоматически создавать С-код промышленного
качества (в том числе с фиксированной точкой для цифровых сигнальных
процессоров). Динамические модели систем в VisSim-е описываются иерархическими
структурными схемами (блок-схемами), называемыми иначе направленным сигнальными
графами, т.е. VisSim является инструментальной средой визуального
проектирования. Возможности управления потоком исполнения модели заключены в
свободном выборе величин локальных шагов симуляции (для НЧ-фрагментов
модели), и в программировании серии повторных симуляций (либо для оптимизации,
либо для изучения поведения модели в условиях случайных возмущений). Для
поддающихся линеаризации фрагментов модели VisSim выполняет следующие виды
символьного анализа: определение коэффициентов передаточной функции и ABCD-матриц
пространства состояний, определение нулей и полюсов передаточных функций,
билинейное преобразование (переход от линейных систем к дискретным и обратно).
Опираясь на результаты линеаризации модели, VisSim выполняет корневой анализ
(годограф корней) и частотный (ЛАЧХ & ЛФЧХ, годограф Найквиста). Так же
VisSim имеет мастера для генерации коэффициентов классических линейных фильтров
(Бесселя, Баттерворта, Чебышева, инверсного Чебышева), и дискретных (КИХ, БИХ-фильтров,
преобразователя Гильберта, дифференциатора). Базовая библиотека блоков VisSim-а
(в списке менее 100 позиций) не требует дальнейшего расширения. Пользователю
предоставлена возможность определить собственную библиотеку моделей. Расширения
пакета (Add-Ons) включают библиотеки с моделями устройств электропривода,
систем связи и целочисленной математики (для DSP).
Расширения программы VisSim
(VisSim Add-Ons Products)
- VisSim Viewer
-
Версия пакета VisSim для просмотра моделей и для поддержки обмена моделями
между пользователями. Имеющий лицензию пользователь может передать
лицензированный Viewer своему коллеге, неимеющему лицензии. Viewer бесплатно
доступен с сайта изготовителя. Ограничения Viewer-а состоят в том, что
невозможно записать модель, выполнить частотный анализ, изменить структуру
модели, но допустимо менять параметры модели. Режим симуляции движения
полностью функционален.
- VisSim/Analyze
-
Первый по важности и очень важный дополнительный продукт пакета VisSim, который
позволяет выполнить наиболее распространенные виды частотного анализа: ЛАЧХ
& ЛФЧХ, годограф Найквиста, корневой годограф - для построенной
пользователем модели или ее фрагментов. Данный инструментарий в FAP-версии
применим только к моделям, составленным из линейных блоков. Для анализа
динамика нелинейных моделей аппроксимируется линеаризованной передаточной
функцией или ABCD пространством состояний. Имеется возможность синтеза
компенсационных (корректирующих) устройств редактированием нулей и полюсов в
интерактивном режиме.
- VisSim/OptimizePRO
-
Небольшой удобный инструментарий, позволяющий по результатам повторных
моделирований выполняемых при вариациях параметров автоматически подобрать
оптимальные для системы. Например - коэффициенты ПИД-регулятора. Пользователю
требуется самостоятельно составить функцию цены из стандартных блоков программы
- любую оценку качества - обычно это квадратичные интегральная или
улучшенная интегральная оценки, но возможны и другие.
- VisSim/NeuralNet
-
Инструментарий применимый для идентификации нелинейных систем, в прикладной
диагностике, при принятии решений, предсказании, и в других задачах, где
распознавание образов требует численных решений.
- VisSim/C-Code
-
Инструментарий для автоматической генерации текста программы на языке Си (ANSI
C), непосредственно с выделенного фрагмента рабочего файла VisSim. Си код может
быть откомпилирован любым компилятором ANSI C для требуемой платформы.
Оттранслированная программа может увеличить скорость моделирования более чем в
10 раз. Вторая возможность этого инструментария связана с его совместимостью с
VisSim/RealTimePRO расширением, посредствам которого можно настраивать модели,
в контур которых включены реальные технические устройства. Например, для
настроенной модели регулятора, к которой в процессе отладки был подключен
(посредствам платы ввода вывода) двигатель, можно выполнить генерацию
кода, откомпилировать его и загрузить в промышленный контроллер, который будет
обслуживать двигатель в дальнейшем. Третье направление использования
инструментария связано с поставляемой совокупностью файлов, необходимых для
создания пользователем своих уникальных моделей на языке Си. Модели
пользователя при подключении визуально оформляются как элементарные блоки
программы VisSim. Новые блоки можно подключить к меню программы. Используя этот
инструментарий можно создавать собственные расширения пакета (Add-Ons) в виде
файлов *.dll. Несмотря, на тот факт, что изготовители позаботились только о
пользователях компилятора Microsoft Visual C++, предоставляемый интерфейс
достаточно прозрачен и позволяет использовать не только другие компиляторы, но
и другие языки программирования. Даже в отсутствии этого инструментария можно
писать собственные библиотеки (*.dll) и подключать их к пакету (даже к
FAP-версии).
- VisSim/RealTimePRO
-
Совокупность программных и аппаратных расширений, посредствам которых можно
настраивать модели, в контур которых включены реальные технические устройства.
На наносекундный детерминизм рассчитывать не приходится по вине операционной
системы Windows, но большинство реальных объектов включать в контур модели
можно. Связь с реальными аппаратными средствами осуществляется через
стандартные платы ввода/вывода, высокоскоростные специализированные платы для
управления движением, последовательный порт, к которому могут быть подключены
программируемые логические контроллеры (PLCs) или распределенные системы
управления (DCSs). Поддерживается оборудование первого десятка мировых лидеров.
- VisSim/ModelWizard
-
Инструментарий, позволяющий генерировать высокоточные модели для динамических
объектов (передаточные функции) на основе измерительной информации получаемой в
реальном времени или по историческим данным. Инструментарий содержит
совокупность алгоритмов, настроек, которые позволяют идентифицировать
сопрягающие частоты даже в присутствии шума и позволяют генерировать модель
оптимального или указанного пользователем порядка. Алгоритмы идентификации
ориентированы на объекты, поддающиеся линеаризации с одним входом/выходом.
- VisSim/DSP
-
Инструментарий, позволяющий разрабатывать проекты с цифровыми сигнальными
процессорами (DSP). Например, для отлаженной модели, в частности для
обрабатывающего сигнал фрагмента можно генерировать Си-код, после
автоматической компиляции и линковки загрузить программу в сигнальный
процессор, выполнить отладку и оптимизацию в интерактивном режиме, используя
стандартный инструментарий VisSim-а. Поддержаны сигнальные процессоры фирмы
Texas Instruments, как с фиксированной точкой TMS320C62x, так и с плавающей
TMS320C67x. Для проектирования регуляторов электропривода поддержано
специализированное семейство сигнальных процессоров TMS320C24x. Инструментарий
работает с оценочными платами (evaluation boards (EVMs)) TI F243 и TI LF2407 от
Texas Instruments.
- VisSim/Motion
-
Совокупность расширений для специалистов в области электропривода. Библиотека
специализированных блоков включает более сорока встроенных моделей асинхронных
двигателей, машин постоянного тока (безколлекторных), а так же усилителей
(силовых драйверов), датчиков, кодеров, динамических нагрузок, контроллеров и
блоков сопряжения. Имеется эквивалент библиотеки программ для
специализированного семейства сигнальных процессоров TI C2000. А так же
инструменты интеграции с пакетами MATLAB, Mathcad и транслятор проектов
программы SIMULINK.
- VisSim/SigPro
-
Совокупность алгоритмов для быстрого макетирования приложений, требующих
интенсивной обработки сигналов звукового диапазона, речи, измерительной
информации, медицинских данных. Инструментарий включает разнообразные источники
модулированных и шумовых сигналов, фильтры, операторные и взвешивающие функции.
Проектирование фильтров с конечной (FIR) и бесконечной (IIR) импульсными
характеристиками упрощено благодаря наличию специального диалогового мастера.
Усилены возможности визуализации сигналов.
- VisSim/Comm
-
Библиотека блоков, для моделирования коммуникационных систем во временном
домене на сигнальном и системном уровне в полном объеме (от источника до
приемника). Библиотека содержит блоки источников сигналов, кодеры, модуляторы,
каналы, демодуляторы, декодеры, приемники.
30.12.2000