Для компьютерного моделирования динамических систем могут использоваться как универсальные языки программирования (C/C++, Java и др.), так и специализированные программные средства и языки. Существующие языки моделирования можно подразделить на два класса: блочно-ориентированные и уравнение-ориентированные [1,2].
Основными компонентами системы (рисунок 1) являются подсистемы автоматизированного проектирования (САПР) и моделирования [3,4].
Рис. 1. Система модельной поддержки процесса проектирования технических систем
В САПР выполняется проектирование объекта, заключающееся в создании спецификации с использованием функций и средств данной подсистемы. Иными словами, разрабатывается техническое задание, определяются технические требования, описывается программно-аппаратная структура объекта, задаются параметры компонентов. На основании сформированной таким образом спецификации объекта проектирования создается его модель. При создании модели используется информация о структуре и параметрах объекта, содержащаяся в исходной спецификации. Затем выполняется моделирование, результаты которого передаются конечному пользователю с помощью подсистемы диалога. Эти же подсистемы предоставляют доступ к САПР и моделирующей среде (рисунок 1) [5].
Подсистема автоматизированного проектирования. Вкачестве подсистемы автоматизированного проектирования целесообразно использовать САПР, предназначенную для проектирования ТС и обладающую как можно более полным набором реализуемых методов проектирования. На рисунке 2 представлен обзор структуры и важнейших элементов САПР ТС, которая включает в себя:
‒ языки спецификаций, а именно: язык спецификации технического задания (для так называемого “технического проектирования”, т. е. для формулировки технического задания и требований), язык спецификации системы (для проектирования компонентов и структуры системы) и язык спецификации плана проекта (для управления проектом);
‒ функции синтаксического анализа информации, заданной с помощью языков спецификаций;
‒ банк данных проекта, в котором хранится вся введенная посредством языков спецификаций информация;
‒ служебные программы, осуществляющие обработку банка данных и визуализацию результатов.
Служебные программные средства реализуют следующие функции:
‒ анализ синтаксических и семантических ошибок в спецификациях;
‒ поддержка различных методов проектирования;
‒ автоматическое генерирование документации и программных кодов на заданном языке программирования;
‒ поддержка управления проектом и планированием работ.
Принцип работы при реализации проекта с помощью САПР состоит в следующем. Участники проекта с помощью языков спецификаций формируют исходную обрабатываемую информацию (например, постановку задачи, структуру проекта, концепцию технического решения, проект системы с информационными и управляющими потоками). При этом применяется встроенный в систему текстовый редактор или средства графического ввода. По этой информации создается банк данных проекта, который затем обрабатывается с помощью системных программных средств. Результаты обработки в зависимости от их вида и выбора пользователя выводятся на дисплей, принтер или графопостроитель.
Рис. 2. Обобщенная структура САПР технических систем
При этом данная САПР должна быть ориентирована на работу в сети и поддерживать создание распределенной системы рабочих мест проектировщиков (рисунок 3).
Рис. 3. Использование САПР технических систем в сети
Языки спецификаций представляют собой средства описания проекта и имеют различное назначение — в зависимости от характера тех задач, для решения которых они применяются.
Язык спецификации технического задания должен обладать достаточной степенью формализации, чтобы служить целям описания ранних этапов проектирования. Этот язык применяется для определения постановки задачи и технических требований, а также для формулирования концепции решения (стадия технического задания).
Язык спецификации системы должен иметь формальный синтаксис и определенную семантику для описания технического решения. С его помощью определяется структура системы в целом, а также структура и алгоритмы программного обеспечения и реализация аппаратных средств.
Язык спецификации плана проекта используется для описания информации, которая относится к планированию и обеспечению качества разработки.
Литература:
- Алямовский А. А. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / [А. А. Алямовский, А. А. Собачкин, Е. В. Одинцов и др.]. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 800 с.
- А. Ф. Верлань, М. В. Сагатов, А. А. Сытник, Методы математического и компьютерного моделирования измерительных преобразователей и систем на основе интегральных уравнений, «Фан», Ташкент, 2011, -c.344.
- Верлань А. Ф., Сизиков В. С. Интегральные уравнения: методы, алгоритмы, программы. — К.: Наукова думка, 1986. — 544 с.
- Колесов Ю. Б., Сениченков Ю. Е Визуальное моделирование сложных динамических систем.— СПб: Мир и семьей Интерлайн, 2000.— 240 с.
- Роберт Л. Круз. Структуры данных и проектирование программ. Data Structures and Program Design. Бином. Лаборатория знаний.2008.768c.
