Simuleringssoftware - Simulation software

Simuleringssoftware er baseret på processen med at modellere et reelt fænomen med et sæt matematiske formler . Det er i det væsentlige et program, der giver brugeren mulighed for at observere en operation gennem simulering uden egentlig at udføre denne operation. Simuleringssoftware bruges i vid udstrækning til at designe udstyr, så det endelige produkt vil være så tæt på designspecifikationer som muligt uden dyre processændringer. Simuleringssoftware med realtidsrespons bruges ofte i spil, men det har også vigtige industrielle applikationer. Når straffen for forkert drift er dyr, f.eks. Flypiloter, atomkraftværksoperatører eller kemiske fabriksoperatører, er en mock up af det faktiske kontrolpanel forbundet med en realtidsimulering af den fysiske reaktion, hvilket giver værdifuld træningserfaring uden frygt for et katastrofalt resultat.

Avancerede computerprogrammer kan simulere power system adfærd, vejrforhold betingelser, elektroniske kredsløb , kemiske reaktioner , mekatronik , varmepumper , feedback-kontrolsystemer , atomare reaktioner, selv komplekse biologiske processer . I teorien kan alle fænomener, der kan reduceres til matematiske data og ligninger, simuleres på en computer. Simulering kan være vanskelig, fordi de fleste naturfænomener er udsat for et næsten uendeligt antal påvirkninger. Et af tricksene til at udvikle nyttige simuleringer er at afgøre, hvilke der er de vigtigste faktorer, der påvirker simuleringens mål.

Udover at efterligne processer for at se, hvordan de opfører sig under forskellige forhold, bruges simuleringer også til at teste nye teorier. Efter at have skabt en teori om årsagssammenhænge kan teoretikeren kodificere relationerne i form af et computerprogram. Hvis programmet derefter opfører sig på samme måde som den virkelige proces, er der en god chance for, at de foreslåede relationer er korrekte.

Generel simulering

Generelle simuleringspakker falder i to kategorier: diskret begivenhed og kontinuerlig simulering . Diskrete hændelsessimuleringer bruges til at modellere statistiske begivenheder, såsom at kunder ankommer i kø til en bank. Ved korrekt at korrelere ankomstsandsynligheder med observeret adfærd kan en model bestemme det optimale køantal for at holde køens ventetider på et bestemt niveau. Kontinuerlige simulatorer bruges til at modellere en lang række fysiske fænomener som ballistiske baner, menneskeligt åndedræt, elektrisk motorrespons, radiofrekvent datakommunikation, dampturbinekraftproduktion osv. Simuleringer bruges i det indledende systemdesign til at optimere valg af komponenter og controllergevinster, som såvel som i Model Based Design -systemer til generering af integreret kontrolkode. Realtidsbetjening af kontinuerlig simulering bruges til operatørtræning og off-line controller-tuning.

Der er fire hovedberømte simuleringsmetoder: Hændelsesplanlægningsmetode, aktivitetsscanning, procesinteraktion og trefasetilgang, til sammenligning kan følgende bemærkes:

Begivenhedsplanlægningsmetoden er enklere og har kun to faser, så der er ingen C'er og B'er, dette giver programmet mulighed for at køre hurtigere, da der ikke scannes efter de betingede hændelser. Alle disse fordele fortæller os også noget om metodens ulemper, da der kun er to faser, så blandes alle begivenheder (ingen Bs og Cs), så er metoden ikke parsimon, hvilket betyder, at det er meget svært at forbedre (Pidd, 1998) . Aktivitetsscanningsmetoden er også enklere end trefasemetoden, da den ikke har nogen kalender, og den understøtter den sparsomme modellering. Denne tilgang er imidlertid meget langsommere end trefaset, da den behandler alle aktiviteter behandles som betinget. På den anden side har direktionen to faser. Normalt forveksles denne tilgang med trefasemetoden (Pidd, 1998). Proces-interaktionen “deler to fælles fordele først; de undgår programmer, der er langsomme at køre. For det andet undgår de behovet for at tænke igennem alle mulige logiske konsekvenser af en begivenhed ”(Pidd, 1998). Alligevel, som (Pidd, 1998) hævder, lider denne tilgang af DEADLOCK -problem, men denne tilgang er meget attraktiv for nybegyndere. Selvom (Schriber et al., 2003). Siger "procesinteraktion blev kun forstået af en elitegruppe af individer og var uden for almindelige programmørers rækkevidde". Faktisk (Schriber et al, 2003). Tilføjer “. Applikationer med flere tråde blev talt om i datalogi-klasser, men sjældent brugt i det bredere samfund ”. Hvilket indikerer, at implementeringen af ​​Process-Interaction var meget vanskelig at implementere. Den åbenlyse modsigelse i det foregående citat skyldes blandingen mellem procesinteraktionsmetoden og transaktionsstrømmetoden. For at se den komplette idé om oprindelsen til Transaction-Flow bedst angivet af (Schriber et al, 2003): Dette var den oprindelige suppe, som Gordon Simulator opstod ud af. Gordons verdenssyn om transaktionsflow var en smart forklædt form for procesinteraktion, der satte procesinteraktionsmetoden inden for almindelige brugeres rækkevidde. . Gordon udførte et af de store emballagearbejde nogensinde. Han udtænkte et sæt byggesten, der kunne sættes sammen til at bygge et rutediagram, der grafisk skildrede driften af ​​et system. Under dette modelleringsparadigme var strømmen af ​​elementer gennem et system let synlig, fordi det var fokus for hele tilgangen. Trefasemetoden gør det muligt at "simulere parallelisme, samtidig med at man undgår fastlåsning" (Pidd og Cassel, 1998). Alligevel skal Three-Phase scanne tidsplanen for bundne aktiviteter og derefter scanne gennem alle betingede aktiviteter, der bremser den. Alligevel opgiver mange den tid, der bruges til gengæld for at løse dødvandet. Faktisk bruges Three-Phase i distribuerede systemer, hvad enten det drejer sig om operativsystemer, databaser osv., Under forskellige navne blandt dem Three-Phase commit see (Tanenbaum og Steen, 2002).

Elektronik

Elektroniksimuleringssoftware anvender matematiske modeller til at replikere adfærden for en egentlig elektronisk enhed eller et kredsløb. I det væsentlige er det et computerprogram, der konverterer en computer til et fuldt fungerende elektroniklaboratorium. Elektroniksimulatorer integrerer en skematisk editor , SPICE- simulator og bølgeformer på skærmen og gør "hvad-hvis" -scenarier lette og øjeblikkelige. Ved at simulere et kredsløbs adfærd, før det rent faktisk bygger det, forbedrer det i høj grad effektiviteten og giver indsigt i adfærd og stabilitet i elektroniske kredsløbskonstruktioner. De fleste simulatorer bruger en SPICE -motor, der simulerer analoge, digitale og blandede A/D -kredsløb for ekstraordinær kraft og nøjagtighed. De indeholder også typisk omfattende model- og enhedsbiblioteker. Selvom disse simulatorer typisk har printkort (PCB) eksportmuligheder, er de ikke afgørende for design og test af kredsløb, hvilket er den primære anvendelse af elektronisk kredsløbssimulering.

Selvom der er strengt analoge elektroniske kredsløbssimulatorer, inkluderer både analoge og hændelsesdrevne digitale simuleringsfunktioner og er kendt som blandede-simulatorer. Det betyder, at enhver simulering kan indeholde komponenter, der er analoge, hændelsesdrevne (digitale eller samplede data) eller en kombination af begge. En hel blandet signalanalyse kan drives fra en integreret skematisk. Alle de digitale modeller i blandet-mode simulatorer giver præcise specifikationer for forplantningstid og stigning/fald tid forsinkelser.

Den hændelsesdrevne algoritme leveret af blandede-simulatorer er generel og understøtter ikke-digitale datatyper. For eksempel kan elementer bruge reelle eller heltalsværdier til at simulere DSP -funktioner eller samplede datafiltre. Fordi den hændelsesdrevne algoritme er hurtigere end standard SPICE -matrixløsningssimuleringstiden reduceres kraftigt for kredsløb, der bruger hændelsesdrevne modeller i stedet for analoge modeller.

Mixed-mode simulering håndteres på tre niveauer; (a) med primitive digitale elementer, der anvender timemodeller og den indbyggede 12 eller 16-statslige digitale logiske simulator, (b) med subkredsløbsmodeller, der bruger den faktiske transistortopologi i det integrerede kredsløb , og endelig, (c) med In- linje boolske logiske udtryk.

Nøjagtige repræsentationer bruges hovedsageligt i analysen af transmissionslinje- og signalintegritetsproblemer , hvor der er behov for en tæt inspektion af en IC's I/O -egenskaber. Boolske logiske udtryk er forsinkelsesløse funktioner, der bruges til at levere effektiv logisk signalbehandling i et analogt miljø. Disse to modelleringsteknikker bruger SPICE til at løse et problem, mens den tredje metode, digitale primitiver, bruger blandet tilstand. Hver af disse metoder har sine fordele og målapplikationer. Faktisk kræver mange simuleringer (især dem, der bruger A/D -teknologi) kombinationen af ​​alle tre tilgange. Ingen tilgang alene er tilstrækkelig.

Programmerbare logiske controllere

For korrekt at forstå driften af ​​en programmerbar logisk controller (PLC) er det nødvendigt at bruge lang tid på at programmere , teste og fejlsøge PLC -programmer. PLC-systemer er iboende dyre, og nedetid er ofte meget dyrt. Hvis en PLC er programmeret forkert, kan det desuden resultere i tabt produktivitet og farlige forhold. PLC -simuleringssoftware er et værdifuldt værktøj til forståelse og indlæring af PLC'er og for at holde denne viden opdateret og opdateret. PLC-simulering giver brugerne mulighed for at skrive, redigere og fejlsøge programmer, der er skrevet i et tagbaseret format. Mange af de mest populære PLC'er bruger tags, som er en kraftfuld metode til programmering af PLC'er, men også mere komplekse. PLC-simulering integrerer tagbaserede stige-logikprogrammer med interaktive 3D-animationer for at forbedre brugerens læringsoplevelse. Disse interaktive animationer omfatter trafiklys , batchbehandling og aftapningslinjer.

Ved at bruge PLC-simulering har PLC-programmører frihed til at prøve alle "hvad-hvis" -scenarier, der ændrer stige-logiske instruktioner og programmer, og derefter genkører simuleringen for at se, hvordan ændringer påvirker PLC's drift og ydeevne. Denne type test er ofte ikke mulig ved hjælp af hardwired -drifts -PLC'er, der styrer processer, der ofte er værd for hundredtusinder - eller millioner af dollars.

Pladeformning

Sheet metal simuleringssoftware anvender matematiske modeller til at replikere adfærden ved en egentlig metalpladefremstillingsproces. I det væsentlige er det et computerprogram, der konverterer en computer til en fuldt fungerende metalfremstillingsforudsigelsesenhed. Plademoduleringssimulering forhindrer metalfabrikker i at blive defekte i deres produktionslinjer og reducerer afprøvning og dyre fejl, der forbedrer effektiviteten i metalformingsprocessen.

Metal støbning

Metal støbning simulering er i øjeblikket udføres af Finite Element Method simulation software designet som en defekt-forudsigelse værktøj til støberi ingeniør, med henblik på at rette og / eller forbedre hans / hendes casting proces , selv før prototype forsøg produceres. Ideen er at bruge information til at analysere og forudsige resultater på en enkel og effektiv måde til at simulere processer som:

  • Tyngdekraft sandstøbning
  • Gravity die casting
  • Gravity tilt hældning
  • Lav tryk trykstøbning

Softwaren ville normalt have følgende specifikationer:

  • Grafisk interface og netværktøjer
  • Formfyldningsløser
  • Stivnings- og køleløser: Termisk og termomekanisk (støbningskrympning).

Netværksprotokoller

Interaktionen mellem netværksenhederne er defineret af forskellige kommunikationsprotokoller . Netværkssimuleringssoftware simulerer netværks adfærd på et protokolniveau. Netværksprotokolsimuleringssoftware kan bruges til at udvikle testscenarier, forstå netværksadfærden mod visse protokolmeddelelser, overholdelse af implementering af ny protokolstabel , Test af protokolstak. Disse simulatorer er baseret på specifikationer for telekommunikationsprotokolarkitektur, der er udviklet af internationale standardorganer som ITU-T , IEEE og så videre. Output af protokolsimuleringssoftware kan være detaljerede pakkespor, hændelseslogfiler osv.

Se også

Referencer