1.3 Выбор программы для реализации математической модели

Имитация - это численный метод проведения на вычислительных машинах с математическими моделями, описывающими поведение сложным систем в течение продолжительных периодов времени. Принципиальное отличие имитационного эксперимента от реального заключается в том, что в процессе имитации эксперимент проводится не с самой системой, а с ее моделью.

Целесообразность применения имитационного моделировании определяется следующими причинами:

- решение задачи аналитическими методами либо невозможно, либо крайне сложно;

- кроме получения средних значений выходных переменных необходимо наблюдение за их изменением в течении некоторого промежутка времени;

- с помощью метода имитационного моделирования могут быть построены модели, отражающие большую совокупность элементов рассматриваемой системы;

- имитационное моделирование свободно от ограничений, присущих аналитическим методам;

- на имитационной модели можно провести эксперименты, которые на реальном объекте по ряду причин провести невозможно;

- имитационное моделирование позволяет проводить долговременные эксперименты путем сжатия временной шкалы;

- результаты имитационного моделирования наглядны и легко интерпретируемы;

- имитация поведения объекта дает представление о том, какие переменные системы наиболее существенны и как они взаимодействия, практические еще до создания самого объекта.

В последние годы, благодаря своим функциональным и интерфейсным возможностям, одним из наиболее широко используемых при проведении различного рода расчетов и исследований (и в том числе при моделировании и анализе всевозможных динамических систем) является программный комплекс на базе математического пакета MATLAB, разработанный фирмой The MathWorcs, Inc. Пакет MATLAB - это конгломерат высокоуровневого языка программирования, развитого математического аппарата, основанного на матричном исчислении и реализованного через набор функций, а также развитых средств отображения, хранения и обмена информацией.

Кроме основных программ, функций и команд, сосредоточенных в базовом пакете комплекса, имеется большое количество пакетов расширения MATLAB для выполнения расчетов специалистами, работающими в самых разных областях науки и техники.

Одной из наиболее привлекательных особенностей комплекса MATLAB является наличие в нем эффективного и наглядного средства составления программных моделей - пакета визуального программирования Simulink. Указанный пакет представляет собой графическую надстройку, включающую графический редактор и средства связи со средой базового пакета MATLAB, что позволяет проводить непосредственно в среде Simulink моделирование, анализ, оптимизацию и другие исследования.

При построении моделей физических систем (гидравлических, механических, электрических и комбинированных) неизбежно использование блоков, входящих в состав библиотеки Simulink (по крайней мере, для формирования управляющих сигналов и визуализации результатов расчетов).

Блоки библиотеки SimHydraulics в общем случае имеют два вида узлов: энергетические и физических сигналов.

Одним из существенных недостатков библиотеки SimHydraulics является то, что при моделировании гидромашин необходимо указывать такие параметры, как объемный КПД, механический КПД в виде констант, взятых из каталога. В настоящей же работе, эти параметры должны учитываться как переменные величины на протяжении времени работы установки. Следовательно, имитационная модель должна быть создана с помощью пакета Matlab-Simulink на основе рассмотренных выше уравнений.