Simuleringssoftwaren er baseret på processen med at simulere et virkeligt fænomen ved hjælp af et sæt matematiske formler. Det er i bund og grund et program , der giver brugeren mulighed for at observere en operation gennem simulering uden faktisk at udføre operationen. Det bruges i vid udstrækning til at designe udstyr på en sådan måde, at det endelige produkt er så tæt som muligt på designegenskaberne uden dyre teknologiske ændringer. Simuleringssoftware bruges ofte i spil, men det har også vigtige industrielle applikationer. I tilfælde, hvor misbrug af maskiner er dyrt, såsom i tilfælde af fly , atomkraftværker eller kemiske anlæg , er et falsk kontrolpanel forbundet til en fysisk responssimulering i realtid , hvilket giver en værdifuld læringsoplevelse i et pengeskab. miljø.
Moderne computerprogrammer kan simulere opførsel af strømsystemer , vejrforhold , elektroniske kredsløb , kemiske reaktioner , mekatronik [1] , varmepumper , feedback-kontrolsystemer , nukleare reaktioner og endda komplekse biologiske processer . I teorien kan ethvert fænomen, der kan reduceres til matematiske data og ligninger, simuleres på en computer. Modellering kan være vanskelig, fordi de fleste naturfænomener er underlagt et næsten uendeligt antal påvirkninger. En måde at udvikle brugsmodeller på er at identificere de vigtigste faktorer, der påvirker opnåelsen af modelleringsmål. Udover processimulering bruges simulering også til at teste nye teorier. Efter at have skabt en teori om årsags- og virkningsforhold , kan teoretikeren kodificere disse sammenhænge i form af et computerprogram . Hvis programmet så opfører sig på samme måde som den virkelige proces, er der en god chance for, at det foreslåede forhold er korrekt.
De vigtigste simuleringspakker falder i to kategorier: diskrete hændelser og kontinuerlig simulering. Diskret hændelsessimulering bruges til at simulere statistiske hændelser, såsom bankkunder, der ankommer i en kø. Ved korrekt at relatere ankomstsandsynlighederne til den observerede adfærd, kan modellen bestemme det optimale antal køer for at holde køens ventetid på et givet niveau. Kontinuerlige simulatorer bruges til at simulere en lang række fysiske fænomener såsom ballistiske baner , menneskelig vejrtrækning , elektrisk motorrespons , RF - datatransmission, dampturbinestrømgenerering osv . Simulering bruges i det indledende systemdesign for at optimere komponent- og controllervalg , og i modelbaserede designsystemer til at generere indlejret kontrolkode. Kontinuerligt simuleringsarbejde i realtid bruges til at træne operatører og opsætte en offline controller.
Der er fire velkendte hovedmodeller: begivenhedsplanlægningsmetode, aktivitetsscanning, procesinteraktion og trefaset tilgang, til sammenligning kan følgende bemærkes:
Hændelsesplanlægningsmetoden er enklere og har kun to faser, hvilket gør det muligt for programmet at køre hurtigere, da der ikke er nogen betinget hændelsesscanning. Aktivitetsscanningstilgangen er også enklere end trefasemetoden, fordi den ikke har en kalender og understøtter sparsommelig modellering. Denne tilgang er dog meget langsommere end den trefasede tilgang, fordi den behandler alle aktiviteter som betingede. Den trefasede tilgang er at scanne tidsplanen for relaterede aktiviteter og derefter scanne for eventuelle betingede aktiviteter, der bremser den. Faktisk bruges trefaset i distribuerede systemer , operativsystemer , databaser [2] .
Elektronisk kredsløbssimuleringssoftware bruger matematiske modeller til at gengive adfærden af en rigtig elektronisk enhed eller et rigtigt kredsløb. Det er i bund og grund et computerprogram, der gør en computer til et fuldt fungerende elektroniklaboratorium. Elektroniske simulatorer integrerer en skematisk editor , SPICE -simulator og bølgeformer på skærmen. Ved at simulere adfærden af et kredsløb, før det rent faktisk bygges, forbedrer det effektiviteten betydeligt og giver indsigt i opførsel og stabilitet af elektroniske kredsløbsdesign. De fleste simulatorer bruger SPICE-motoren, som simulerer analoge , digitale og blandede A/D- kredsløb med enestående kraft og nøjagtighed. De indeholder normalt også omfattende biblioteker af modeller og enheder. Selvom disse simulatorer normalt har PCB -eksportkapaciteter , er de ikke afgørende for kredsløbsdesign og -test, som er hovedanvendelsen af elektronisk kredsløbssimulering.
Der er både strengt analoge elektroniske kredsløbssimulatorer og mixed mode simulatorer, der inkluderer både analoge og hændelsesdrevne digitale simuleringsmuligheder [3] . Al blandet signalanalyse kan udføres med et enkelt integreret kredsløb. Alle digitale modeller i mixed mode simulatorer giver nøjagtige specifikationer af udbredelsestid og stignings-/faldtidsforsinkelser.
Den hændelsesdrevne algoritme leveret af mixed-mode simulatorer er generisk og understøtter ikke-numeriske datatyper . For eksempel kan elementer bruge reelle værdier eller heltalsværdier til at efterligne funktionerne i en digital signalprocessor eller selektive datafiltre . Fordi den hændelsesdrevne algoritme er hurtigere end standard SPICE matrixløsning , er simuleringstiden for hændelsesdrevne kredsløbsmodeller væsentligt reduceret sammenlignet med analoge modeller [4] .
Blandet modellering udføres på tre niveauer:
Nøjagtige repræsentationer bruges primært i analysen af signalintegritets- og transmissionslinjeintegritetsproblemer , hvor der kræves omhyggelig kontrol af I/O- karakteristika for IC. De første to simuleringsmetoder bruger SPICE til at løse problemer, mens den tredje metode, digitale primitiver, bruger mixed mode-funktioner. Hver af disse metoder har sine egne fordele og formål. Faktisk kræver mange modeller (især dem, der bruger A/D-teknologi ) en kombination af alle tre tilgange.
For korrekt at forstå driften af en programmerbar logisk controller (PLC) skal du bruge lang tid på at programmere , teste og fejlfinde PLC-programmer. PLC-systemer er i sagens natur dyre, især nedetid. Hvis PLC'en er programmeret forkert, kan det også resultere i tab af ydeevne og farlige forhold. PLC -simuleringssoftware er et værdifuldt værktøj til at forstå og lære om PLC'er [5] . PLC-simulering giver brugerne mulighed for at skrive, redigere og fejlfinde programmer skrevet ved hjælp af tag-formatet , som er en kraftfuld PLC-programmeringsteknik, men også mere kompleks. PLC-simulering integrerer tag-baserede stigelogikprogrammer med interaktiv 3D-animation for at forbedre brugerens læringsoplevelse [6] .