Математическое ядро K2.SimKernel не установилось. Страница не может функционировать корректно. Установку могли блокировать: межсетевой экран вашего провайдера; брандмауэр вашей ОС; фильтры html-кода; антивирусное ПО; настройки безопасности браузера; настройки прав пользователя ПК. Скачайте offline-версию документации ядра K2.SimKernel. При просмотре файла установка ядра пройдет мимо большей части из перечисленных средств защиты.

Клиначёв Николай Васильевич
Клиначёва Наталья Васильевна

Техника моделирования, использующая процедуру предустановки начальных условий

Многим техническим системам свойственен такой атрибут как полоса пропускания. Если полоса пропускания широка, то задача моделирования подобных систем часто имеет яркую особенность. Хорошим примером может послужить транзисторный усилитель переменного тока. Для согласования (развязки) каскадов такого усилителя по постоянной составляющей используют развязывающие конденсаторы. Такое решение наглядно демонстрирует дифференцирующая RC-цепочка, см. рисунок ниже.

Очевидно, что развязывающая RC-цепочка не должна резать полосу пропускания усилителя, т.е. должна иметь самую большую постоянную времени. Но если мы вернемся к цели построения модели усилителя, то, скорее всего, нас будет интересовать то, как модель будет реагировать на внешнее возмущение, причем, как правило, на сигналы с высокочастотным спектром. Если учесть, что усилитель усиливает сигналы, то станет очевидно, что вход каждого его каскада имеет ограниченный рабочий диапазон по постоянной составляющей. А это означает, что, стремясь изучить небольшое временное окно (для ВЧ сигналов), мы будем вынуждены запустить процесс симуляции модели на временном окне в десятки, сотни или тысячи раз большем, поскольку усилитель будет продолжительное время выходить на рабочий участок.

Воизбежание неоправданной загрузки вычислительных ресурсов процессора, математические ядра с поточной моделью управления, обслуживающие мультидоменные физические модели, построенные по технологии бинаправленных графов, должны предоставлять возможность активации режима вычислений с автоматической предустановкой начальных условий на первом шаге симуляции в соответствии с балансом по постоянной составляющей (установившимся режимом).

Техническая реализация подобного режима базируется на простой идее. В установившемся режиме (при постоянных движущих силах) все координаты системы должны быть неподвижны. Подобное состояние возможно только при одном условии, если сигнал на входах всех интеграторов будет равен нулю. С целью отыскания подобного баланса, на первом шаге симуляции, во всех интеграторах модели, математическое ядро переключает реализующий алгоритм. Подключаемый же алгоритм, в графическом представлении, представляет собой пары блоков "неизвестная" и "нулевой баланс" см. рис. В результате на один шаг симуляции все интеграторы лишаются эффекта памяти, а модель — инерционных свойств. После завершения первого шага к интеграторам подключается стандартный алгоритм, и дальнейший расчет модели особенностей не имеет.

Следует отметить, что подобное решение, используемое математическими ядрами, сопровождается рядом более мелких особенностей:

Представленная ниже модель наглядно демонстрирует пользователю технику моделирования использующую процедуру предустановки начальных условий, а так же позволяет ознакомиться со всеми комбинациями режимов функционирования математического ядра в аспекте освещаемого вопроса.

Блок-схема подстановка для вычисления установившегося режима (предустановки начальных условий)



"Окно рабочего режима" RC-цепочки, используемой
для развязки по постоянной составляющей

Порядок проведения экспериментов с моделью следующий. По умолчанию настройки формы "Свойства симуляции" оптимальные. Однако поскольку режим предустановки начальных условий исключает переходную составляющую в движении координат модели, результат может быть неясен. Снимите галочку "Предустановка IC" и установите галочки "Авторестарт" и "+IC". Запустите моделирование. Вы должны увидеть сменяющие друг друга кадры переходного процесса. Если ваш компьютер считает очень быстро, можно снять галочку "Авторестарт" и изучить процесс, запуская процесс расчета каждого следующего кадра вручную. На сороковых кадрах RC-цепочка выйдет на рабочий режим (появится сигнал на нижнем осциллографе).

Резюме: Режим работы математических ядер предусматривающий автоматическую предустановку начальных условий позволяет мгновенно вывести модель на установившийся режим движения и снизить требования к требуемым вычислительным ресурсам. Однако, планируя использование этого режима, составляющий модель специалист должен следовать определенным правилам, указанным в документации математических ядер или должен использовать только библиотечные субмодели.

16.10.2005