Процесс моделирования иа АВМ состоит из следующих этапов [461: а) алгоритмизации задачи моделирования, т, е. подготовки исходного математического описания системы управления к виду, удобному для моделирования; б) программирования задачи, т. е. составления структурной схемы модели на АВМ и расчета ее основ­ных параметров; в) ввода программы в АВМ и ее отладки, т. е, со­ставления и реализации наборной схемы на конкретной АВМ, про - верки адекватности электронной модели и исходного математиче­ского описания системы; г) эксплуатации программы, т. е. исследо­вания системы и а модели, решения конкретных задач анализа и синтеза, регистрации результатов моделирования.

Два первых этапа моделирования — алгоритмизация и про­граммирование — тесно связаны между собой как по своим задачам, так и по методологическим принципам, положенным в их основу. В литературе методологическая основа решения первых двух эта­пов моделирования получила название метода моделирования.

Существует три метода моделирования систем управления на АВМ: а) метод решения дифференциальных уравнений системы;

б) метод решения дифференциальных уравнений или реализации передаточных функций и характеристик отдельных звеньев системы;

в) структурный метод моделирования.

Первый метод, а также второй при ориентации на дифференци­альные ураанеиня в настоящее время используются для моделиро вавня систем управления крайне редко. Основными недостатками моделирования по дифференциальным уравнениям являются труд­ности записи и преобразования нелинейных дифференциальных уравнений, особенно при графическом нли табличном способе зада­ния характеристик нелинейных звеньев, несоответствии машинных и реальных промежуточных переменных, вследствие чего прн моде­лировании исключается возможность исследования и синтеза раз­личных корректирующих связей.

Метод реализации передаточных функций н характеристик отдельных звеньев системы базируется на использовании основ­ного соотношения операционного усилителя (ОУ)

<1СИ)

где гъх (р) и г0.с (р) — комплексные сопротивления входной цепи и ^епи обратной связи 0«У.

На основе (10-1), включая в обратную связь н иа вход О У раз­личные комбинации резисторов и конденсаторов, можно получить различные передаточные функции, соответствующие основным ти­повым линейным звеньям автоматических систем. Для нелинейных звеньев используются схемы, представляющие собой комбинацию О У и нелинейных диодно - потенциометрических цепей и реализую­щие основные типовые нелинейные характерисі и кн. Для реализа­ции непрерывных нелинейных функций используются нелиней­ные функциональные преобразователи В ряде руководств по моде­лированию имеются таблицы схем соединения элементов АВМ для моделирования типовых лниейных и нелинейных звеньев структур­ных схем систем регулирования. Переход от структурной схемы системы к структурной схеме модели состоит, таким образом, в вы­боре соответствующих схем из таблиц и соединении их между со­бой в соответствии с конструктивными особенностями конкретной АВМ. В связи с использованием в качестве исходного математиче ского описания структурной схемы АСУ ЭП этот метод моделиро­вания получил название структурного. Однако такой подход к со ставленню структурной схемы модели пригоден лишь для модели­рования простых типовых систем автоматического регулирования. В нем отсутствуег единый методологический подход к составлению структурной схемы модели и расчету ее параметров, не раскрыта методика реализации нетиповых и сложных звеньев структурной схемы, не учитывается возможность наличия в исходной структур­ной схеме дифференцирующих звеньев. Эти основные недостатки создают значительные трудности при моделировании систем управ­ления.

Более совершенный структурный метод характеризуется тем, что два первых этапа моделирования — алгоритмизация и програм­мирование — связываются между собой единым методологическим подходом, основанным на описании системы структурной схемой н на предварительном преобразовании структурной схемы, делаю­щим переход к структурной схеме модели и расчет ее параметров формальным и достаточно простым даже в случае моделирования системы высокого порядка с большим числом нелинейностей. Ос­новными отличительными чертами такого структурного метода яв­ляются: а) использование в качестве исходного математического описания структурной схемы системы; б) минимизация структур­ной схемы и преобразование ее в детализированную схему; в) фор­мализация перехода от структурной схемы системы к структурной схеме модели и расчета ее коэффициентов; г) проверка правильно­сти расчета коэффициентов модели на основе правил направленного нормирования структурных схем; д) проверка соответствия набран* ной па АВМ модели системы ее исходной структурной схеме.

Ниже эти основные черты рекомендуемого стру ктурного метода рассматриваются более подробно.