4.2 Функціональне моделювання аналогової реа

Суть функціонального моделювання аналогових РЕА складається в розбитті РЕА на окремі функціональні блоки (елементи 1...5 на рис. 4.1), кожний з яких виконує те або інше функціональне перетворення сигналу (підсилення, обмеження, інтегрування і т.д.), і розрахунку форми сигналу і його основних параметрів у кожній точці отриманої функціональної схеми.

Рисунок 4.1 - Представлення пристрою для функціонального моделювання

Сигнали - це змінні одного типу ( напруги U або струми I). Під формою сигналу розуміється або залежність сигналу від часу Х(t) при моделюванні в часовій області, або еквівалентне представлення сигналу у вигляді зображення по Лапласу Х(р) або залежності від комплексної частоти j при моделюванні в частотній області.

Основною вимогою при ФМ є висока швидкість моделювання, необхідна для того, щоб за короткий час можна було досліджувати велике число різних варіантів функціональних схем. Оскільки етап проектування функціональної схеми відноситься до початкових етапів загального процесу проектування, то високої точності від ФМ не потрібно.

Моделі функціональних блоків одержують або у виді макромоделей або інформаційних моделей.

Основними допущеннями, характерними для ФМ, є розв'язка (незалежність) окремих блоків функціональної схеми (Rвх=, Rвих=0), і односпрямованість поширення сигналів у блоках.

Помітимо, що при складанні функціональних схем не можна допускати об'єднання (замикання) виходів різних елементів, наприклад елементів 3 і 4 на рис. 4.1, оскільки це приводить до невизначеності вихідного сигналу.

Математичні методи, які застосовуються при ФМ аналогової апаратури: теорія електричних кіл, чисельні методи рішення ЗДР, теорія САР і САУ, перетворення Лапласа, спектральний аналіз. В разі використання перетворення Лапласа виникає суттєве обмеження: в моделях не повинно бути нелінійних інерційних елементів.

Для функціонального моделювання САР і САУ, АСУТП використовують різні системи SCADA (Sypervisory Control and Data Acquisition). Але якщо моделі в операторній формі V_вих (р) = h(р) V_вх(р) представити в вигляді еквівалентних електричних схем, то функціональне моделювання таких систем можливо виконувати за допомогою систем схемотехнічного моделювання без будь-яких обмежень (див. п.3.5.3).