建模仿真(建模仿真软件有哪些)

2023-12-17 63阅读

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建模仿真(建模仿真软件有哪些)
(图片来源网络,侵删)

数学仿真也称计算机仿真,就是在计算机上实现描写系统物理过程的数学模型,并在这个模型上对系统进行定量的研究和实验。

这种仿真方法常用于系统的方案设计阶段和某些不适合做实物仿真的场合(包括某些故障模式)。

它的特点是重复性好、精度高、灵活性大、使用方便、成本较低、可以是实时的、也可以是非实时的。

数学仿真的逼真度和精度取决于仿真计算机的精度和数学模型的正确性与精确性。

数学仿真可采用模拟计算机、数字计算机和数字-模拟混合计算机。

半物理仿真采用部分物理模型和部分数学模型的仿真。其中物理模型采用控制系统中的实物,系统本身的动态过程则采用数学模型。

半物理仿真系统通常由满足实时性要求的仿真计算机、运动模拟器(一般采用三轴机械转台)、目标模拟器、控制台和部分实物组成。控制系统电子装置和敏感器安放在转台上。

半物理仿真的逼真度较高,所以常用来验证控制系统方案的正确性和可行性,进行故障模式的仿真以及对各研制阶段的控制系统进行闭路动态验收试验。

此外,用航天仿真器来训练航天员和用飞行仿真器来训练飞行员也属于半物理仿真性质,后者更着重于视景模拟和人机关系。

以仿真计算机实现系统模型和以航天器计算机或控制系统电子线路为实物的闭路试验,也可认为是半物理仿真,这种仿真重点在于检验控制计算机软件的正确性或研究控制方式中某些功能和参数。

半物理仿真的逼真度取决于接入的实物部件的多寡、仿真计算机的速度、精度和功能,转台和各目标模拟器的性能。

通常对三轴机械转台的要求是精度高、转动范围大、动态响应快和框架布置不妨碍光学敏感器的视场。

半物理仿真技术是现代控制系统仿真技术的发展重点。

全物理仿真全部采用物理模型的仿真,又称实物模拟。例如航天器的动态过程用气浮台(单轴或三轴)的运动来代替,控制系统采用实物。

因为实物是安放在气浮台上的,这种方法很适合于研究具有角动量存贮装置的航天器姿态控制系统的三轴耦合,以及研究控制系统与其他分系统在力学上的动态关系。

在对航天器姿态控制系统进行全物理仿真时,安装在气浮台上的实物应包括姿态敏感器(见航天器姿态敏感器)、控制器执行机构(见航天器姿态控制执行机构)和遥测遥控装置和有关的分系统。

目标模拟器、环境模拟器和操作控制台均设置在地面上。

航天器在空间的运动是由气浮台来模拟的,所以全物理仿真的逼真度和精度主要取决于气浮台的性能。

对气浮台的要求是空气轴承的摩擦力矩和涡流力矩小,垂直负载能力和横向刚度大,气浮台动、静平衡好。

全物理仿真技术复杂,一般只在必要时才采用。

SPICE模型是由SPICE仿真器使用的基于文本描述的电路器件,它能够用数学预测不同情况下,元件的电气行为。SPICE模型从最简单的对电阻等无源元件只用一行的描述到使用数百行描述的极其复杂子电路。SPICE模型不应该与pSPICE模型混淆在一起。pSPICE是由OrCAD提供的专用电路仿真器。尽管有些pSPICE模型是与SPICE兼容的,却并不能保证其完全兼容性。SPICE是最广泛使用的电路仿真器,同时还是一个开放式标准。SPICE模型由两部分组成:模型方程式(ModelEquations)和模型参数(ModelParameters)。由于提供了模型方程式,因而可以把SPICE模型与仿真器的算法非常紧密地联接起来,可以获得更好的分析效率和分析结果。现在SPICE模型已经广泛应用于电子设计中,可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。SPICE内建半导体器件模型,用户只需选定模型级别并给出合适的参数。采用SPICE模型在PCB板级进行SI分析时,需要集成电路设计者和制造商提供详细准确描述集成电路I/O单元子电路的SPICE模型和半导体特性的制造参数。由于这些资料通常都属于设计者和制造商的知识产权和机密,所以只有较少的半导体制造商会在提供芯片产品的同时提供相应的SPICE模型。SPICE模型的分析精度主要取决于模型参数的来源即数据的精确性,以及模型方程式的适用范围。而模型方程式与各种不同的数字仿真器相结合时也可能会影响分析的精度。除此之外,PCB板级的SPICE模型仿真计算量较大,分析比较费时。

英文全称是:Simulation

即:使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响,该影响是在项目整体的层次上表示的。项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计,一般采用蒙特卡洛法进行仿真。

利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的,静态的和动态的,连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时,仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。

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