Simuleringsmjukvaran är baserad på processen att simulera ett verkligt fenomen med hjälp av en uppsättning matematiska formler. Det är i huvudsak ett program som låter användaren observera en operation genom simulering utan att faktiskt utföra operationen. Det används ofta för att designa utrustning på ett sådant sätt att slutprodukten är så nära designegenskaperna som möjligt utan kostsamma tekniska modifieringar. Simuleringsprogram används ofta i spel, men det har också viktiga industriella tillämpningar. I fall där missbruk av maskiner är kostsamt, till exempel i fallet med flygplan , kärnkraftverk eller kemiska anläggningar , är en äkta kontrollpanel kopplad till en fysisk responssimulering i realtid , vilket ger en värdefull lärandeupplevelse i en säker miljö.
Moderna datorprogram kan simulera beteendet hos kraftsystem , väderförhållanden , elektroniska kretsar , kemiska reaktioner , mekatronik [1] , värmepumpar , återkopplingskontrollsystem , kärnreaktioner och till och med komplexa biologiska processer . I teorin kan alla fenomen som kan reduceras till matematiska data och ekvationer simuleras på en dator. Modellering kan vara knepigt eftersom de flesta naturfenomen är föremål för ett nästan oändligt antal influenser. Ett sätt att utveckla bruksmodeller är att identifiera de viktigaste faktorerna som påverkar uppnåendet av modelleringsmålen. Förutom processimulering används simulering även för att testa nya teorier. Efter att ha skapat en teori om orsaks- och verkanssamband kan teoretikern koda dessa samband i form av ett datorprogram . Om programmet sedan beter sig på samma sätt som den verkliga processen är chansen stor att den föreslagna relationen är korrekt.
De huvudsakliga simuleringspaketen delas in i två kategorier: diskreta händelser och kontinuerlig simulering. Diskret händelsesimulering används för att simulera statistiska händelser, såsom bankkunder som kommer till en kö. Genom att korrekt relatera ankomstsannolikheterna till det observerade beteendet kan modellen bestämma det optimala antalet köer för att hålla köväntetiden på en given nivå. Kontinuerliga simulatorer används för att simulera ett brett spektrum av fysiska fenomen såsom ballistiska banor , mänsklig andning , elmotorsvar , RF - dataöverföring, ångturbinkraftgenerering , etc. Simulering används i initial systemdesign för att optimera val av komponent och styrenhet , och i modellbaserade designsystem för att generera inbyggd kontrollkod. Kontinuerligt simuleringsarbete i realtid används för att utbilda operatörer och sätta upp en offlinekontroller.
Det finns fyra huvudsakliga välkända modelleringsmetoder: händelseschemaläggningsmetod, aktivitetsskanning, processinteraktion och trefasmetod, för jämförelse kan följande noteras:
Händelseschemaläggningsmetoden är enklare och har bara två faser, vilket gör att programmet kan köras snabbare eftersom det inte finns någon villkorad händelseskanning. Aktivitetsskanningsmetoden är också enklare än trefasmetoden eftersom den inte har en kalender och stöder sparsam modellering. Detta tillvägagångssätt är dock mycket långsammare än trefasmetoden eftersom den behandlar alla aktiviteter som villkorade. Trefasmetoden är att skanna schemat för relaterade aktiviteter och sedan söka efter eventuella villkorade aktiviteter som saktar ner det. Faktum är att trefas används i distribuerade system , operativsystem , databaser [2] .
Programvara för simulering av elektroniska kretsar använder matematiska modeller för att återskapa beteendet hos en riktig elektronisk enhet eller krets. Det är i huvudsak ett datorprogram som förvandlar en dator till ett fullt fungerande elektroniklabb. Elektroniska simulatorer integrerar en schematisk editor , SPICE-simulator och vågformer på skärmen. Genom att simulera beteendet hos en krets innan den faktiskt bygger den förbättrar den effektiviteten avsevärt och ger insikt i beteendet och stabiliteten hos elektroniska kretsdesigner. De flesta simulatorer använder SPICE-motorn, som simulerar analoga , digitala och blandade A/D- kretsar med exceptionell kraft och noggrannhet. De innehåller också vanligtvis omfattande bibliotek av modeller och enheter. Även om dessa simulatorer vanligtvis har PCB- exportmöjligheter , är de inte nödvändiga för kretsdesign och testning, vilket är huvudapplikationen för elektronisk kretssimulering.
Det finns både strikt analoga elektroniska kretssimulatorer och mixed-mode-simulatorer som inkluderar både analoga och händelsedrivna digitala simuleringsmöjligheter [3] . All blandad signalanalys kan göras med en enda integrerad krets. Alla digitala modeller i mixed-mode-simulatorer ger exakta specifikationer av utbredningstid och stig-/falltidsfördröjningar.
Den händelsedrivna algoritmen som tillhandahålls av mixed-mode-simulatorer är generisk och stöder icke-numeriska datatyper . Till exempel kan element använda reella värden eller heltalsvärden för att efterlikna funktionerna hos en digital signalprocessor eller selektiva datafilter . Eftersom den händelsestyrda algoritmen är snabbare än den vanliga SPICE -matrislösningen , reduceras simuleringstiden för händelsestyrda kretsmodeller avsevärt jämfört med analoga modeller [4] .
Blandad modellering utförs på tre nivåer:
Noggranna representationer används främst vid analys av signalintegritets- och transmissionsledningsintegritetsproblem , där noggrann kontroll av I/O -egenskaperna hos IC krävs. De två första simuleringsmetoderna använder SPICE för att lösa problem, medan den tredje metoden, digitala primitiver, använder mixed mode-funktioner. Var och en av dessa metoder har sina egna fördelar och syfte. Faktum är att många modeller (särskilt de som använder A/D-teknik ) kräver en kombination av alla tre tillvägagångssätt.
För att korrekt förstå funktionen hos en programmerbar logisk styrenhet (PLC) måste du lägga ner mycket tid på att programmera , testa och felsöka PLC-program. PLC-system är till sin natur dyra, särskilt stilleståndstid. Om PLC:n är felaktigt programmerad kan det också leda till förlust av prestanda och farliga förhållanden. PLC -simuleringsprogram är ett värdefullt verktyg för att förstå och lära sig om PLC:er [5] . PLC-simulering ger användarna möjlighet att skriva, redigera och felsöka program skrivna med taggformatet , som är en kraftfull PLC-programmeringsteknik, men också mer komplex. PLC-simulering integrerar taggbaserade steglogikprogram med interaktiv 3D-animation för att förbättra användarens inlärningsupplevelse [6] .