Федосов Борис Трофимович
Рудненский индустриальный институт,
Рудный, Казахстан
Об авторе

УДК 681.51.01
Ф338

Общее представление о программном комплексе "МВТУ"

         Настоящее краткое описание ПК "МВТУ" предназначено для предварительного знакомства с программой, которое приводится в методическом пособии по выполнению двух лабораторных работ. Полная офф-лайн версия пособия содержится в прилагаемом файле, ссылка для загрузки которого дана ниже.
         Пособие выполнено с элементами анимации в виде электронной книги формата chm, которую можно просматривать на любом компьютере стандартными средствами операционной системы Windows.

1. Принципы моделирования в ПК "МВТУ"

Моделирование в ПК "МВТУ" состоит в создании и исследовании виртуального аналога реальной системы – модели. Модель функционирует в соответствии с теми же уравнениями, что и моделируемая система. При моделировании не обязательно записывать эти уравнения в явном виде, об этом позаботится программа. Модель составляется исследователем в специальном окне программы вынесением на него и соединением отдельных виртуальных блоков, соответствующих элементам реальной системы.

Виртуальные блоки внешне условно представляются на рабочем пространстве окна модели прямоугольниками, т.е. они видимы исследователю, имеют входы и (или) выходы и функционируют в соответствии с определенными уравнениями, алгоритм решения которых реализуется в цифровом виде. Под функционированием виртуального блока понимается то, что он реагирует на виртуальные воздействия (функции времени), подаваемые другими блоками на его вход, определенным изменением величины выходного сигнала.

Взаимодействие между блоками условно отображается на рабочем пространстве окна модели в виде соединительных линий. Соединительные линии в ПК "МВТУ", как и блоки, являются однонаправленными, передают виртуальные воздействия только в одном направлении. Другими словами, последующие блоки и звенья не влияют на работу предыдущих. Для модели электрической цепи, например, это означает, что выходное сопротивление предыдущего блока значительно меньше входного сопротивления последующего блока. Сигналы, действующие в модели можно наблюдать и регистрировать виртуальными индикаторами. Для этого программа создает специальные окна с временными, частотными графиками, фазовыми портретами и др.

Параметры и характеристики блоков, как и структуру схемы модеи, исследователь может изменять. Программа предоставляет возможность вычислять различные характеристики построенных моделей, в частности амплитудно-частотные, анализируя которые можно глубоко изучить свойства модели, а, следовательно, и моделируемой реальной системы.

Модель ПК "МВТУ" может быть сохранена в виде отдельного файла и, при необходимости, открыта вновь.

2. Интерфейс ПК "МВТУ"

Интерфейс программы это совокупность средств, позволяющих человеку общаться с ней:

Программный комплекс "МВТУ" предоставляет исследователю развитой графический интерфейс, позволяющий основную часть создания модели выполнить с помощью мыши, а параметры элементов ввести с клавиатуры. Интерфейс ПК "МВТУ" состоит из основной панели (главного окна), имеющей меню и ряд кнопок управления, воспринимающих щелчки копок мыши, и совокупности окон, в которых строится модель и наблюдаются результаты ее работы.

Основная панель – главное окно программы, появляющееся в верхней части экрана после запуска ПК "МВТУ" (рис.1).

gif-file, 20KB

Рис. 1. Основная панель ПК "МВТУ". Выделены кнопка Пуск (Продолжить расчет) и три важных вкладки Палитры с наборами элементов (виртуальных блоков), которые будут использоваться при моделировании: Источники сигналов (генераторы) – вкладка открыта, Данные (индикаторы и регистраторы) и Динамические блоки (элементы линейных систем и систем в целом).

Верхняя часть главного окна – панель управления. Она содержит меню и кнопки управления и настройки. Нижняя часть главного окна это т.н. Палитра блоков – структурированный набор вкладок, содержащих образцы моделей различных элементов, которые могут быть вынесены в окно модели (схемное окно). При необходимости палитра блоков может быть перенесена на другое место или вовсе удалена с экрана для освобождения места для схемы модели, индикаторов и др. На рис.1 выделены три важных набора элементарных блоков: генераторы, индикаторы и модели линейных элементов, которые позволяют строить модели линейных систем и объектов и будут подробнее рассмотрены ниже. Кнопки в правой верхней части палитры позволяют просматривать и другие вкладки, с наборами соответствующих блоков, в частности, вкладку Анимация .

3. Основные элементы модели

3.1. Генераторы сигналов

Генераторы сигналов размещены на вкладке Источники основной панели (рис.2):

gif-file, 20KB

Рис. 2. Часть набора виртуальных генераторов, имеющихся на вкладке Источники. Важными источниками сигналов являются генераторы ступенчатого и синусоидального сигналов. Кнопка со стрелкой Вправо позволяет посмотреть и другие источники сигналов.

3.2. Элементы линейных систем

Блоки, моделирующие элементы линейных систем и объектов различной сложности помещены на вкладке Динамические (рис.3):

gif-file, 20KB

Рис. 3. На вкладке Динамические блоки помещены образцы моделей элементов линейных систем. Для начала, обратим внимание на интегратор, апериодическое и колебательное звенья.

3.3. Индикаторы и регистраторы

gif-file, 20KB

Рис. 4. Важный регистратор – виртуальный осциллограф (блок Временной график).

Примечание: программа позволяет создавать и собственные варианты индикаторов с помощью инструментов, расположенных на вкладке Анимация (в правой части Палитры).

3.4. Соединительные линии

Соединительные линии позволяют отобразить взаимодействие между отдельными элементами реальной системы. В ПК "МВТУ" соединительные линии однонаправленные: они передают виртуальные сигналы с выходов блоков на их входы. Это означает, что в моделируемых системах последующие блоки не должны влиять на работу предыдущих блоков. Такое требование следует выполнить при составлении функциональной схемы моделируемой системы, должным образом выделяя ее функциональные элементы. Линии проводятся от одного блока модели к другому с помощью мыши. Пример соединительных линий можно видеть в левом нижнем окне модели рис. 5.

4. Простая модель

На рис.5 показана простая модель, состоящая всего из одного блока – апериодического звена и результаты его исследования, состоявшего в определении реакции этого звена на ступенчатое воздействие, так называемой переходной функции.

gif-file, 20KB

Рис. 5. Определение переходной функции апериодического звена. На левое нижнее окно модели вынесены и соединены друг с другом генератор ступенчатого сигнала, апериодическое звено и осциллограф . При запуске модели, нажатием на кнопку Пуск (Продолжить расчет CTRL+ F9) - бегущий человечек, на осциллографе появляется график реакции звена на ступенчатое воздействие – его переходная функция.

Виртуальный генератор в нулевой момент времени подает на вход апериодического звена ступенчатое единичное воздействие, на которое звено откликается все замедляющимся ростом выходного сигнала. Виртуальный осциллограф позволяет увидеть изменение выходного сигнала звена с течением времени и проанализировать его.

5. Поясняющие надписи.

Сопровождение модели поясняющими надписями позволяет облегчить ее восприятие и работу с ней. В пояснении нужно указать кто, когда и какую модель создал. В "МВТУ" можно создавать пояснения двух видов: заметку, текст которой виден вместе с блоками модели и комментарий, текст которого открывается в отдельном окне, при двукратном щелчке по квадратному блоку со знаком вопроса. Блоки заметки (без обозначения) и комментария (квадрат со знаком вопроса) «затерялись» в правой части вкладки Субструктуры (рис.6):

gif-file, 20KB

Рис.6. Блоки заметка и комментарий выносятся на рабочее пространство окна модели с вкладки Субструктуры. Внизу показано окно просмотра и редактирования комментария.

1.05.2005


Методические указания к выполнению лабораторных работ

Знакомство с интерфейсом и принципами построения моделей
в программном комплексе
"МВТУ"
и
"МВТУ"
Знакомство с инструментами частотного анализа систем управления

gif-file, 20KB

Скачать файл с комплектом
методических указаний и образцами проектов
MBTY_Intr.zip
(379 кБ) 12.05.2005

Служебная страница ПК "МВТУ"
http://energy.power.bmstu.ru/mvtu

Методические указания предназначены для быстрого первого знакомства с назначением программного комплекса "МВТУ" и приемами работы с ним. Это введение поможет инженеру, студенту или аспиранту оценить потенциальные возможности комплекса при решении учебных, технических и научных задач и принять решение о целесообразности его использования в работе.

Указания по работе с программным комплексом изложены в доступной форме, что делает их полезными для студентов-заочников. Попутно студенты кратко познакомятся и с важными вопросами терии автоматического управления: анализом и синтезом линейных систем управления.

Преподавателям предлагаемое пособие может быть полезным в методическом отношении.

1.05.2005.

К содержанию
<< ПК "МВТУ"

<< К оглавлению
раздела Избранное