АРМИДИС
АРМИДИС - Система автоматизированного проектирования САУ, как дополнительный инструмент и расширение пакета КОПРАС
с использованием средств управления из командной строки. Предназначена для проектирования САУ.
Пакет, как следует из его названия, является автоматизированным рабочим местом, служащим для исследования
динамических (переходных и частотных) характеристик модели, которая может быть задана в виде передаточной
функции или дифференциального уравнения (системы уравнений).
Скачать программу - armidis.zip (104 КБ).
Общая концепция и возможности АРМИДИС
Программа, обладая удобным оконным интерфейсом, предоставляет пользователю широкий набор
дополнительных возможностей, значительно расширяя диапазон ее применения. Это и
графопостроитель, со встроенным интерпретатором, позволяющий строить кривые произвольных
функций одной переменной, вводимых пользователем с клавиатуры с соблюдением определенных
синтаксических правил, и удобный калькулятор, вызываемый в любом месте программы, и
возможность непосредственного выполнения из среды АРМИДИС команд операционной системы, или
запуска любой другой программы. Мощная графическая поддержка позволяет работать
одновременно с десятью графиками, производить над ними арифметические операции (сложение,
вычитание), осуществлять загрузку и запись в файл, сохранение и удаление, распечатку на
принтере, увеличение произвольного участка кривой, просмотр точек и кривой в любом масштабе,
заранее выбранных пользователем графиков. Преимуществом программного пакета АРМИДИС является возможность
выдачи результата в удобной пользователю форме, путем выбора соответствующей опции вывода (график, таблица, файл,
принтер).
Требования к аппаратуре
Пакет работоспособен на любом компьютере, совместимом с IBM PC/XT/AT/PS2 с любым
типом адаптера (MDA,CGA,EGA, VGA…). Для его работы требуется не менее 250 Кбайт
оперативной памяти. Наличие жесткого диска существенно ускоряет работу АРМИДИС-а, но не
является обязательным. Все результаты можно печатать на узком матричном принтере.
Назначение файлов пакета
Пакет поставляется на дистрибутивной дискете, содержащей следующие файлы:
- ARMIDIS.doc - файл руководства пользователя;
- ARMIDIS.exe - собственно АРМИДИС;
- ARMIDIS.hlp - файл помощи;
- ARMIDIS.mnu - файл для опции Tools - User menu list, в котором содержатся имена программ для
последующего возможного использования и которые задаются пользователем.
ARMIDIS.cfg - содержит следующие установки:
- разговорный язык пользователяж;
- рабочая директория АРМИДИС;
- директория для выводимых выходных данных;
- рабочая директория КОПРАС;
- рабочая директория КОПРИДОС;
- рабочая директория ДИСПАС;
Как запустить программу и начать работу в АРМИДИС
Скопируйте все файлы с дистрибутивной дискеты в выбранный вами рабочий каталог на
жестком диске или на другой дискете. Перейдите в рабочий каталог и запустите файл ARMIDIS.exe.
Перед вами появится главное меню рабочей среды АРМИДИС. Выберите пункт главного меню
Options. Затем нажмите Enter. Войдите в подпункт Directories горизонтального меню и установите
соответствующие директории окружения АРМИДИС. Затем в подпункте Save сохраните текущие
установки (они автоматически запишутся в файл конфигурации ARMIDIS.cfg и будут сохранены при
последующих вызовах пакета).
В любом месте доступна помощь (F1), калькулятор (F3), выход в главное меню (Esc). Во многих
режимах задействованы клавиши-стрелки, а также клавиши Enter, Tab, Home, End,
Ins, Del, PgUp, PgDn. Когда в тексте помощи появляются ярко светящиеся
выделенные слова, то можно перейти на другие, связанные с ними, тексты помощи. Манипулируя клавишами-стрелками
установите курсор на выбранное Вами такое слово и нажмите Enter. Выход из режима помощи - клавиша Esc.
Структура АРМИДИС отражается в виде вертикального меню, расположенного слева от рабочего поля программы,
и содержащего следующие пять главных блоков:
- Блок численного решения дифференциальных уравнений (Diff.Equat);
- Блок частотных характеристик (Freq.Block);
- Блок оптимального синтеза (Opt.Sintez);
- Блок графопостроителя (Plotter);
- Блок расширения (Tools).
Перемещая символ курсора по главному меню АРМИДИС, выберите необходимый блок главного
меню и нажмите Enter.
Блок численного решения дифференциальных уравнений
Этот блок используется для численного решения дифференциальных уравнений N-го порядка
с постоянными коэффициентами, с нулевой (однородное уравнение) и ненулевой (неоднородное
уравнение) правой частью, заданных в виде полиномов.
Главное меню блока дифференциальных уравнений (БДУ)
Этот раздел пакета используется для решения дифференциальных уравнений. При
вхождении в пункт главного меню Дифференциальные уравнения предлагается четыре варианта
для выбора следующих подменю:
- ФАЙЛ
- УРАВНЕНИЕ
- РЕШЕНИЕ
- РАПОРТ
содержащихся в горизонтальном меню.
ФАЙЛ - работа с файлом (загрузка и запись модели на диск, просмотр файла, изменение
рабочей директории);
УРАВНЕНИЕ - создание модели дифференциального уравнения, установка ее параметров,
входного воздействия, интерфейс с КОПРАС;
РЕШЕНИЕ - решение дифференциального уравнения, установка параметров интегрирования,
выбор метода решения (Эйлер, Рунге-Кутт), шага расчетов (постоянный, переменный);
РАПОРТ - создание отчета о текущей модели (порядок правой и левой части, возможность
просмотра и изменения коэффициентов, начальных условий).
Рассмотрим работу пакета в различных опциях меню блока дифференциальных уравнений. При вхождении в
позицию ФАЙЛ высвечивается следующее меню:
ФАЙЛ - этот раздел меню используется для загрузки модели (с расширением *.mdl) в память, для
записи текущей модели в файл, просмотра файлов, изменения текущей директории. Для работы в
этом меню предлагается несколько позиций для выполнения требуемой операции с файлом:
- Загрузить
- Сохранить
- Просмотр
- Изменить путь
Текущее меню является удобным средством для работы с файлами, позволяет решать типовые
задачи, к которым относятся следующие:
- Загрузить (Load) - используя эту опцию выберите рабочий файл. Нажмите Enter в ответ на запрос,
если Вы согласны с ним, либо введите новую маску для выдачи списка файлов в каталоге.
- Сохранить (Save) - эта команда сохраняет файл, находящийся в памяти, записывая его на диск.
Если имя файла Noname.arm и вы желаете сохранить его, то редактор запросит вас, не хотите
ли вы его переименовать. Нажатие клавиши F2 из любого места системы выполнит то же самое
действие, что и команда Файл/Сохранить (File/Save).
- Просмотр (View) - Команда View главного меню вызывает встроенный экранный редактор. В
редакторе по этой команде Вы можете просмотреть необходимый файл Исходный текст файла
отобразится на экране.
- Изменить путь - эта команда распечатывает текущий каталог и позволяет изменить имя
желаемого дисковода и/или каталога. В ответ на приглашение наберите имя того каталога,
который должен стать текущим. Вы можете использовать любое допустимое имя пути.
- ГРАФИК - зайдя в этот раздел меню блока Дифференциальных уравнений, пользователь
должен указать программе желаемую операцию, выбрав соответствующее "блюдо" текущего меню:
- Построение
- Вывод
- Функция y=F(x)
Находясь в этом блоке, можно строить на экране в виде графиков (опция ПОСТРОЕНИЕ)
кривые произвольных функций одной переменной, вводимых пользователем с клавиатуры в
режиме ФУНКЦИЯ y=F(x), и получать результатов в удобной форме, путем выбора
соответствующей опции текущего подменю ВЫВОД, войдя в которую пользователь может выбрать
характер выводимой информации: в виде графика, таблицы, файла, записываемого на диск, или
вывести желаемые данные на принтер.
Работа с Блоком Дифференциальных Уравнений
Над дифференциальным уравнением, которое предварительно нужно ввести в память ПЭВМ,
можно выполнять различные операции, позволяющие пользователю провести необходимые
исследования рассматриваемой динамической модели. Каковы должны быть действия
пользователя, разъясняется ниже, путем описания остальных опций меню блока
дифференциальных уравнений:
- УРАВНЕНИЕ (Equation) - этот раздел меню используется для удаления модели, определения типа,
порядка, коэффициентов уравнения, входных воздействий для неоднородного уравнения, для считывания
модели, набранной в КОПРАС. В этом разделе имеется местное меню, содержащее следующие опции:
- Новое
- Порядок
- Коэффициенты
- U(t)
- Модель КОПРАС
Для формирования дифференциального уравнения исследуемой модели, после выбора пункта
Уравнение (Equation) главного меню блока, необходимо проделать следующее:
- удалить текущую модель из памяти (New);
- установить тип дифференциального уравнения(однородное, неоднородное), задавая правую
часть уравнения (Right Part);
- ввести порядок правой и левой частей дифференциального уравнения (Power);
- ввести коэффициенты и начальные условия левой и правой частей;
- ввести если необходимо U(t) - входное воздействие.
Полученную модель можно сохранить на диске, выйдя в основное меню блока (File/Save).
Для интерфейса с КОПРАС используется подпункт Kopras Model пункта Equation.
- РЕШЕНИЕ (Solve) - для расчета переходной характеристики модели необходимо выбрать пункт
(Solve) меню блока дифференциальных уравнений. Программа предоставляет пользователю
самостоятельно выбрать метод численного интегрирования - Method (Эйлер, Рунге-Кутт), вести
расчет с постоянным или переменным шагом - Step, представить результат в виде графика,
таблицы, файла, распечатки на принтере - Output.
При выборе подпункта Run в подменю режима Solve пользователем вводятся пределы
интегрирования по времени (Right lim, Left lim) и шаг изменения аргумента (Step). В случае
расчета с переменным шагом дополнительно будут запрашиваться относительная погрешноcть (Eps),
шаг вывода результата (Out.Step).
Процесс счета отображается на экране линией "прогресса". В любой момент времени
расчет можно прервать клавишей Esc при этом будет выдано соответствующее сообщение.
Блок частотных характеристик (БЧХ)
Этот раздел основного меню используется для построения и исследования частотных характеристик
динамической модели. При вхождении в раздел главного меню "Блок частотных характеристик"
предлагается четыре варианта выбора следующих подменю:
- ФАЙЛ
- ПОЛИНОМ
- РЕШЕНИЕ
- РАПОРТ
Этот блок может также использоваться для нахождения корней любых полиномов или исследуемой модели,
заданной в виде отношения полиномов числителя и знаменателя передаточной функции.
Работа в режиме ФАЙЛ и РАПОРТ аналогична вышеописанному разделу. Поэтому
рассмотрим здесь только новые опции текущего меню.
- ПОЛИНОМ - этот раздел меню используется для удаления модели, задания значений степени
и коэффициентов полинома, для считывания модели КОПРАС. Для выполнения указанных операций
пользователь имеет в своем распоряжении текущее меню:
- Новые
- Степень
- Коэффициенты
- Модель КОПРАС
Работа в этом меню аналогична вышеописанным разделам.
- РЕШЕНИЕ - этот раздел меню блока частотных характеристик используется для вычисления
частотных характеристик, выбора режима и способов вывода частотных характеристик, и выдачи
результатов в удобной для пользователя форме, путем выбора соответствующей опции (график,
таблица, файл, принтер) раздела ВЫВОД текущего меню:
- Выполнение
- Режим W(jw)
- Вывод
- ВЫПОЛНЕНИЕ - этот раздел меню позволяет найти и запустить необходимый файл.
Запускает из среды АРМИДИС с последующим возвратом в нее следующие программы: КОПРАС, КОПРИДОС,
ДИСПАС, а также вызывает команды DOS.
Выбор требуемой текущей операции определяется текущим подменю:
- Файл
- Изменить путь
- КОПРАС
- КОПРИДОС
- ДИСПАС
- Команды DOS
Блок оптимального синтеза (БОС)
Используется для расчета параметров настройки типовых регуляторов по заданному показателю
качества (показателю колебательности М). Для работы в этом блоке предварительно необходимо
задать: передаточную функцию объекта в виде отношения полиномов, показатель колебательности
М, тип регулятора (П, ПИ, ПИД, И, ПД), интервал Т(u)мin и
Т(u)мax, шаг приращения dТ(u) времени изодрома Т(u), необходимого для построения
семейства частотных характеристик и отношение ?=Т(д)/Т(и) времени предварения ко времени изодрома.
Работа в этом блоке, как и во всех других, выполняется с помощью местного подменю, основные позиции
которого рассматриваются ниже.
-
SOLVE (РЕШЕНИЕ) - Для осуществления автоматизированного расчета параметров настройки типовых
регуляторов нужно выбрать позицию Solve, разбитую на несколько подпунктов:
» Regulator - осуществляется выбор типового регулятора;
» Tizodroma - осуществляется ввод:
» Timax - максимальное значение времени изодрома,
» Timin - минимальное значение времени изодрома,
» Tistep - шаг изменения времени изодрома,
» M - показатель колебательности,
» Lambda - отношение Тд/Ти (в случае системы с ПИД-регулятором);
» Run - вводятся интервал и шаг изменения частоты для построения АФЧХ разомкнутой системы на основе АФЧХ объекта.
- Работа с частотными характеристиками разомкнутой САР.
Построение АФЧХ разомкнутой системы с выбранным типовым регулятором производится автоматически. По окончании
процесса расчета на графическом экране строится семейство АФЧХ разомкнутой системы при разных Ти.
На отрицательной мнимой оси находится курсор, являющийся центром искомой окружности. Нажав клавишу
Enter, путем перемещения центра, увеличения или уменьшения радиуса окружности добиваются одновременного
касания окружностью АФЧХ и прямой, проведенной под углом, равным
Arcsin(1/M), к отрицательной вещественной оси (построение этой прямой осуществляется также
автоматически). При этом в левом верхнем углу будет высвечиваться текущие значения Ти и радиуса
подбираемой окружности.
Для этого нужно использовать следующие клавиши:
» [а, Я] - грубое перемещение курсора по горизонтальной оси;
» [Ctrl-а, Ctrl-Я] - точное перемещение курсора;
» [+] - грубое увеличение радиуса окружности;
» [- ] - грубое уменьшение радиуса окружности;
» [>] - точное увеличение радиуса окружности;
» [<] - точное уменьшение радиуса окружности.
Найденные в ходе этой процедуры значения окружностей ri, соответствующие текущему значению Tи,
используются затем для построения кривой в плоскости параметров Kр/Ти.
- МЕНЮ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Меню пользователя составляют отдельные позиции главного и локальных меню, позволяющие исследователю настраивать
программную среду своего автоматизированного рабочего места под требования конкретной задачи.
ВЫЗОВ ПРОГРАММ
Этот раздел меню применяется для возможности выполнения команд операционной системы, не покидая среды АРМИДИС,
а также для запуска любой другой программы.
При вхождении в меню Вызов программ предлагается два варианта выбора следующих подменю:
- Выполнение
- Аргументы
ВЫПОЛНЕНИЕ - позволяет найти и запустить необходимый файл. Не покидая среды АРМИДИС с последующим возвратом
в текущую задачу программы. Можно запустить: КОПРАС, КОПРИДОС, ДИСПАС, а также вызвать
различные команды DOS. Выбор требуемой текущей операции определяется местным меню:
» Файл
» Изменить путь
» КОПРАС
» ИСИДОРА
» ДИСПАС
» Команды DOS
АРГУМЕНТЫ - Этот раздел меню позволяет обновить или задать аргументы для программы АРМИДИС
с помощью текущего подменю:
» Установить
» Обновить
При вхождении в меню Опции предлагается два варианта выбора следующих подменю:
» Язык
» Цвет
» Директории
» Запись
Язык - Этот раздел меню позволяет изменять язык рабочего поля программы АРМИДИС, выбирая его из
предлагаемого набора:
- Английский
- Русский
- Румынский
Цвет - Этот раздел меню позволяет изменять цвет рабочего поля программы АРМИДИС, пользуясь текущим меню:
- Монохром
- Цветной
Директории - Этот раздел меню позволяет устанавливать или изменять директории как для работы с пакетами программ:
КОПРАС, КОПРИДОС, ДИСПАС, так и с любыми другими программами.
ОПЦИИ - Этот раздел главного меню позволяет изменять или восстанавливать опции АРМИДИС: язык, директории и др.,
и записать их в файл конфигурации(armidis.cfg) по желанию пользователя, имея в своем распоряжении
следующие позиции текущего подменю:
Сохранение опций
Этот раздел меню позволяет записать изменения, произведенные пользователем по
своему усмотрению в меню Опции, направляя их в файл (armidis.cfg), отвечая нажатием клавиши
Enter, на запросы программы:
Да Нет
Таким образом в файле конфигурации armidis.cfg можно сохранить все выбранные Вами опции. При каждом
запуске АРМИДИС программа обращается к этому файлу и для его поиска просматривается текущий каталог.
Восстановление опций
Выбрав эту позицию меню, пользователь заставляет программу загрузить файл конфигурации (*.cfg-файл),
сохраненный ранее по команде Option/Save.
Выход: Командный процессор/ДОС
По этой команде выполняется временный выход из среды АРМИДИС и выдается подсказка операционной системы DOS.
Для возвращения в программу введите команду exit (закончить). Этот раздел меню позволяет также
пользователю закончить работу с программой АРМИДИС и выйти в DOS. При вхождении в меню Выход предлагается
один из вариантов выбора меню:
Выход - Эта команда завершает работу программы АРМИДИС и возвращает управление операционной системе
DOS в текущий каталог. Если рабочий файл был изменен и не сохранен, то программа предложит сделать это,
выдавая следующие запросы:
- Выход в ДОС
- Среда .DOS
- ВСТРОЕННЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР
Рассчитываемое выражение вводится в активную строку калькулятора с соблюдением правил синтаксиса. Смена активной
строки - клавиша Tab. Для ознакомления или восстановления в памяти правил синтаксиса при записи выражений
можно воспользоваться подсказкой:
Синтаксис
Арифметические операторы:
+ - сложение;
- - вычитание;
* - умножение;
/ - деление;
^ - возведение в степень(целую);
% - остаток от деления(для целых чисел).
Арифметические функции:
abs(x) - модуль числа X;
sign(x) - знак числа X;
Sqrt(x) - квадратный корень;
pow(x,y) - X в степени Y;
Exp(x) - экспонента;
Ln(x) - натуральный логарифм;
Log10(x) - десятичный логарифм.
Тригонометрические функции:
sin(x) - синус;
cos(x) - косинус;
tan(x) - тангенс;
asin(x) - арксинус;
acos(x) - арккосинус;
atan(x) - арктангенс;
sinh(x) - гиперболический синус;
cosh(x) - гиперболический косинус;
tanh(x) - гиперболический тангенс.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Несмотря на то, что АРМИДИС и создавался как дополнение к КОПРАС, тем не менее, его можно использовать и
как самостоятельный программный продукт или инструментальное средство САПР в тех случаях, когда объектом
исследований является просто дифференциальное уравнение. Отсюда следует, что область его использования может
быть перенесена и на изучение любых дисциплин, связанных с описанием предмета исследования в виде
дифференциальных уравнений.
|
