A szimulációs szoftver egy valós jelenség szimulációján alapul , matematikai képletkészlet segítségével. Ez lényegében egy olyan program , amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy szimuláción keresztül megfigyeljen egy műveletet anélkül, hogy ténylegesen végrehajtaná a műveletet. Széles körben alkalmazzák a berendezések tervezésére oly módon, hogy a végtermék költséges technológiai módosítások nélkül a lehető legközelebb álljon a tervezési jellemzőkhöz. A szimulációs szoftvereket gyakran használják játékokban, de fontos ipari alkalmazásai is vannak. Ha a gépekkel való visszaélés költséges, például repülőgépek esetében , nukleáris erőművek vagy vegyi üzemek , egy hamis valódi vezérlőpult valós idejű fizikai reakciószimulációhoz csatlakozik , értékes tanulási tapasztalatot nyújtva biztonságos környezetben.
A modern számítógépes programok képesek szimulálni az energiarendszerek viselkedését , az időjárási viszonyokat , az elektronikus áramköröket , a kémiai reakciókat , a mechatronikát [1] , a hőszivattyúkat , a visszacsatolást vezérlő rendszereket , a nukleáris reakciókat és még az összetett biológiai folyamatokat is . Elméletileg bármilyen matematikai adatokra és egyenletekre redukálható jelenség szimulálható számítógépen. A modellezés bonyolult lehet, mert a legtöbb természeti jelenség szinte végtelen számú hatásnak van kitéve. A hasznossági modellek kidolgozásának egyik módja a modellezési célok elérését befolyásoló legfontosabb tényezők azonosítása. A folyamatszimuláció mellett a szimulációt új elméletek tesztelésére is használják. Az ok-okozati összefüggések elméletének megalkotása után az elméletalkotó ezeket az összefüggéseket számítógépes program formájában tudja kódolni . Ha a program ezután ugyanúgy viselkedik, mint a valós folyamat, akkor jó eséllyel a javasolt kapcsolat helyes.
A fő szimulációs csomagok két kategóriába sorolhatók: diszkrét esemény és folyamatos szimuláció. A diszkrét eseményszimulációt statisztikai események szimulálására használják, például a banki ügyfelek sorban állását. Az érkezési valószínűségek és a megfigyelt viselkedés helyes viszonyításával a modell meg tudja határozni a sorok optimális számát, hogy a várakozási időt egy adott szinten tartsa. A folyamatos szimulátorokat a fizikai jelenségek széles skálájának szimulálására használják, mint például a ballisztikus pályák , az emberi légzés , az elektromos motor reakciója , a rádiófrekvenciás adatátvitel , a gőzturbinás energiatermelés stb. A szimulációt a kezdeti rendszertervezésben használják az alkatrészek és a vezérlők kiválasztásának optimalizálására , modell alapú tervezési rendszerekben beágyazott vezérlőkód generálására. A valós idejű folyamatos szimulációs munkát a kezelők betanítására és egy offline vezérlő beállítására használják.
Négy fő jól ismert modellezési megközelítés létezik: az eseményütemezési módszer, a tevékenység szkennelés, a folyamatok interakciója és a háromfázisú megközelítés, összehasonlításképpen a következőket jegyezzük meg:
Az eseményütemezési módszer egyszerűbb, és csak két fázisból áll, ami lehetővé teszi a program gyorsabb futtatását, mivel nincs feltételes eseménykeresés. A tevékenység-szkennelési megközelítés is egyszerűbb, mint a háromfázisú módszer, mivel nem rendelkezik naptárral, és támogatja a takarékos modellezést. Ez a megközelítés azonban sokkal lassabb, mint a háromfázisú megközelítés, mivel minden tevékenységet feltételesként kezel. A háromfázisú megközelítés a kapcsolódó tevékenységek ütemezésének vizsgálata, majd az azt lassító feltételes tevékenységek keresése. Valójában a háromfázisú elosztott rendszerekben , operációs rendszerekben , adatbázisokban használatos [2] .
Az elektronikus áramkör-szimulációs szoftver matematikai modelleket használ egy valódi elektronikus eszköz vagy áramkör viselkedésének reprodukálására . Lényegében egy számítógépes program, amely a számítógépet teljesen működőképes elektronikai laboratóriummá varázsolja. Az elektronikus szimulátorok egy sematikus szerkesztőt , SPICE szimulátort és képernyőn megjelenő hullámformákat integrálnak. Azáltal, hogy szimulálja az áramkör viselkedését, mielőtt ténylegesen megépítené, nagymértékben javítja a hatékonyságot, és betekintést nyújt az elektronikus áramkörök viselkedésébe és stabilitásába. A legtöbb szimulátor a SPICE motort használja, amely kivételes teljesítménnyel és pontossággal szimulálja az analóg , digitális és vegyes A/D áramköröket. Általában kiterjedt modell- és eszköztárat is tartalmaznak. Bár ezek a szimulátorok általában rendelkeznek PCB -export képességekkel , nem nélkülözhetetlenek az áramkör-tervezésben és -tesztelésben, ami az elektronikus áramkör-szimuláció fő alkalmazása.
Léteznek szigorúan analóg elektronikus áramkör-szimulátorok és vegyes üzemmódú szimulátorok is, amelyek egyaránt tartalmaznak analóg és eseményvezérelt digitális szimulációs képességeket [3] . Minden vegyes jel elemzés elvégezhető egyetlen integrált áramkörrel. A vegyes üzemmódú szimulátorokban lévő összes digitális modell a terjedési idő és az emelkedési/esési időkésleltetés pontos meghatározását biztosítja.
A vegyes módú szimulátorok által biztosított eseményvezérelt algoritmus általános, és támogatja a nem numerikus adattípusokat . Például az elemek valós vagy egész értékeket használhatnak egy digitális jelfeldolgozó vagy szelektív adatszűrő funkcióinak utánzására . Mivel az eseményvezérelt algoritmus gyorsabb, mint a standard SPICE mátrixmegoldás , az eseményvezérelt áramköri modellek szimulációs ideje jelentősen csökken az analóg modellekhez képest [4] .
A vegyes modellezést három szinten hajtják végre:
A pontos ábrázolásokat elsősorban a jelintegritási és átviteli vonal integritási problémák elemzésére használják, ahol az IC I/O jellemzőinek gondos ellenőrzésére van szükség. Az első két szimulációs módszer a SPICE -t használja a problémák megoldására, míg a harmadik módszer, a digitális primitívek, vegyes módú képességeket használ. Ezen módszerek mindegyikének megvannak a maga előnyei és célja. Valójában sok modell (különösen az A/D technológiát használók ) mindhárom megközelítés kombinációját igényli.
A programozható logikai vezérlő (PLC) működésének megfelelő megértéséhez jelentős időt kell töltenie a PLC programok programozásával , tesztelésével és hibakeresésével . A PLC-rendszerek eleve drágák, különösen az állásidő. Ezenkívül, ha a PLC rosszul van programozva, az teljesítménycsökkenést és veszélyes körülményeket eredményezhet. A PLC-szimulációs szoftver értékes eszköz a PLC-k megértésében és megismerésében [5] . A PLC-szimuláció lehetővé teszi a felhasználók számára a címkeformátum használatával írt programok írását, szerkesztését és hibakeresését , amely egy hatékony, de összetettebb PLC programozási technika. A PLC-szimuláció a tag-alapú létralogikai programokat 3D interaktív animációval integrálja a felhasználói tanulási élmény javítása érdekében [6] .