Визуальное моделирование динамических систем Altair Embed
VisSim
VisSim/Altair Embed: программное обеспечение для моделирования динамических систем и разработки встраиваемых систем. Визуальное проектирование и прототипирование.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Программное обеспечение для моделирования динамических систем
Software for simulation of dynamic systems
VisSim – это визуальная программа для создания блок-схем, предназначенная для моделирования динамических систем и разработки встроенных систем на основе моделей, с использованием собственного визуального языка. Разработана компанией Visual Solutions из Вестфорда, штат Массачусетс. В августе 2014 года Visual Solutions была приобретена компанией Altair, а её продукты были переименованы в Altair Embed и включены в пакет Altair Model Based Development Suite. С помощью Embed можно разрабатывать виртуальные прототипы динамических систем. Модели создаются путем перетаскивания блоков в рабочую область и соединения их мышью. Embed автоматически преобразует схемы управления в C-код, готовый к загрузке на целевое оборудование. VisSim (теперь Altair Embed) использует графическую парадигму потока данных для реализации динамических систем, основанных на дифференциальных уравнениях. Версия 8 добавляет интерактивные графы состояний, соответствующие стандарту UML OMG 2, которые размещаются в диаграммах VisSim, что позволяет моделировать системы, управляемые состоянием, такие как последовательность запуска технологических процессов или декодирование последовательных протоколов.
VisSim is a visual block diagram program for the simulation of dynamical systems and model based design of embedded systems, with its own visual language. It is developed by Visual Solutions of Westford, Massachusetts. Visual Solutions was acquired by Altair in August 2014 and its products have been rebranded as Altair Embed as a part of Altair's Model Based Development Suite. With Embed, virtual prototypes of dynamic systems can be developed. Models are built by sliding blocks into the work area and wiring them together with the mouse. Embed automatically converts the control diagrams into C code ready to be downloaded to the target hardware. VisSim (now Altair Embed) uses a graphical data flow paradigm to implement dynamic systems, based on differential equations. Version 8 adds interactive UML OMG 2 compliant state chart graphs that are placed in VisSim diagrams, which allows the modeling of state based systems such as startup sequencing of process plants or serial protocol decoding.
Приложения
VisSim/Altair Embed используется в проектировании систем управления и цифровой обработке сигналов для многодоменного моделирования и разработки. Он включает в себя блоки для арифметических, логических и трансцендентных функций, а также цифровые фильтры, передаточные функции, численное интегрирование и интерактивное построение графиков. Чаще всего моделируются системы в областях авиации, биологии/медицины, цифровых устройств, электродвигателей, электротехники, гидравлики, механики, технологических процессов, теплотехники/ОВКВ и эконометрики. Эта программа позволяет более широко распространять модели, сохраняя их в опубликованном виде. Автор VisSim участвовал в работе комитета X3J11 ANSI C и разработал несколько C-компиляторов, а также был соавтором книги по C. Глубокое понимание стандарта ANSI C и особенностей получаемого машинного кода при компиляции – ключевой фактор эффективности генератора кода. VisSim может быть использован для небольших 16-битных систем с фиксированной точкой, таких как Texas Instruments MSP430, требуя всего 740 байт флэш-памяти и 64 байта оперативной памяти для небольшой системы управления с обратной связью, использующей широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), а также обеспечивает очень высокую частоту дискретизации управления – более 500 кГц – на более мощных 32-битных процессорах с плавающей точкой, таких как Texas Instruments 150 МГц F28335.
VisSim/Altair Embed is used in control system design and digital signal processing for multidomain simulation and design. It includes blocks for arithmetic, Boolean, and transcendental functions, as well as digital filters, transfer functions, numerical integration and interactive plotting. The most commonly modeled systems are aeronautical, biological/medical, digital power, electric motor, electrical, hydraulic, mechanical, process, thermal/HVAC and econometric. This program is intended to allow models to be more widely shared while preserving the model in its published form. VisSim's author served on the X3J11 ANSI C committee and wrote several C compilers, in addition to co authoring a book on C. This deep understanding of ANSI C, and the nature of the resulting machine code when compiled, is the key to the code generator's efficiency. VisSim can target small 16 bit fixed point systems like the Texas Instruments MSP430, using only 740 bytes flash and 64 bytes of RAM for a small closed loop Pulse width modulation (PWM) actuated system, as well as allowing very high control sample rates over 500 kHz on larger 32 bit floating point processors like the Texas Instruments 150 MHz F28335.
Использование разработки на основе моделей
Техника моделирования производительности системы в автономном режиме и последующей генерации кода из моделирования известна как "разработка на основе модели". Разработка на основе модели для встраиваемых систем все шире применяется в производственных системах, поскольку она сокращает циклы разработки аппаратного обеспечения так же, как архитектура, управляемая моделью, сокращает циклы разработки программного обеспечения. Построение модели – это визуальный способ описания ситуации. В инженерном контексте вместо написания и решения системы уравнений построение модели предполагает использование визуальных "блоков" для решения задачи. Преимущество использования моделей заключается в том, что в некоторых случаях задачи, кажущиеся сложными при математическом выражении, могут быть легче поняты при графическом представлении. VisSim использует иерархический состав для создания вложенных блок-схем. Типичная модель состоит из "виртуальных установок", составленных из различных "слоев" VisSim, объединенных, при необходимости, с пользовательскими блоками, написанными на C или FORTRAN. Можно добавить и настроить виртуальный контроллер для получения желаемой общей характеристики системы. Графические элементы управления, такие как ползунки и кнопки, позволяют проводить анализ "что если" для обучения операторов или настройки контроллера. Хотя VisSim изначально был разработан для инженеров-контроллеров, он может использоваться для любого типа математической модели.
The technique of simulating system performance off line, and then generating code from the simulation is known as "model based development". Model based development for embedded systems is becoming widely adopted for production systems because it shortens development cycles for hardware development in the same way that Model driven architecture shortens production cycles for software development. Model building is a visual way of describing a situation. In an engineering context, instead of writing and solving a system of equations, model building involves using visual "blocks" to solve the problem. The advantage of using models is that in some cases problems which appear difficult if expressed mathematically may be easier to understand when represented pictorially. VisSim uses a hierarchical composition to create nested block diagrams. A typical model would consist of "virtual plants" composed of various VisSim "layers", combined if necessary with custom blocks written in C or FORTRAN. A virtual controller can be added and tuned to give desired overall system response. Graphical control element such as sliders and buttons allow control of what if analysis for operator training or controller tuning. Although VisSim was originally designed for use by control engineers, it can be used for any type of mathematical model.