Alles sollte so einfach wie möglich gemacht sein, aber nicht einfacher.
- Albert Einstein

SimApp - Produktbeschreibung

Simulationsprogramm

SimApp ist eine Software zur Simulation von dynamischen Systemen im Zeit- und Frequenzbereich. SimApp liefert grosse Simulationsleistung zu einem günstigen Preis und einer kurzen Einarbeitungszeit. SimApp hilft zu verstehen, wie sich ein dynamisches System verhält. Nachdem das dynamische Verhalten verstanden wird, können jederzeit Änderungen am System vorgenommen oder Steuerungs- und Regelungseinrichtungen entworfen werden, so dass sich das System wie gewünscht verhält. Die Simulation eignet sich besonders für die Steuer- und Regelungstechnik und für Lernende, die sich in die Theorie einarbeiten möchten. Sie kann jedoch auch in anderen physikalischen Gebieten oder ganz allgemein in der mathematischen Modellierung verwendet werden.

Das Simulationsmodell wird visuell durch Zusammenschaltung von verschieden Übertragungsgliedern resp. Funktionsblöcken erzeugt. Auf die Weise erhält man ein Blockdiagramm, welches das zu untersuchende und zu optimierende System grafisch und mathematisch nachbildet. Diese Art der Darstellung ist für beliebige Systeme in allen Fachgebieten möglich. Die Systeme können auch in Matrixform oder als Differentialgleichungssystem erfasst werden. Nach der Modellierung kann das Ein- und Ausgangsverhalten eines System simuliert und dargestellt werden. Es lassen sich sowohl analoge, wie auch zeitdiskrete und hybride Systeme simulieren. Das folgende Diagramm zeigt ein klassisches System aus der Industrie für die Steuerung des Materialvorschubs in einem Produktionsprozess.

SimApp enthält viele Funktionen, die Ihnen helfen, die Modelle so zu gestallten, dass die Simulation schlussendlich realistische Resultate liefert. Nichtlineare Elemente und anwendungsspezifische Eingangssignale bringen die Modelle der Realität näher. SimApp kann Ihnen auch helfen, grosse und komplexe Modelle zu vereinfachen, indem Sie in sich abgeschlossene Systemteile in Anwenderblöcke zusammenfassen und auf diese Weise unnötige Details verbergen. Durch Anwenderblöcke können Sie auch Ihre eigene Sammlung von Funktionsblöcken erstellen und somit SimApp für Ihre Anwendungen optimieren.

Zeitdiagramm zeigen das Verhalten Ihres Systems zu jedem Zeitpunkt, als ob Sie ein Speicheroszilloskop angeschlossen hätten. Die Datenwerte können jedoch auch in tabellarischer Form dargestellt und gespeichert werden. Diagramme und Tabellen können in andere Programme übernommen werden.

Die Dynamik und das Steuer- und Regelungsverhalten eines Systems kann auch im Frequenzbereich dargestellt werden (Bode-, Nyquist- und Nicholsdiagramm, Eigenwerte). Dies hilft Ihnen, die Stabilität eines Systems zu bestimmen und Strategien zu dessen Verbesserung zu entwickeln.

Die SimApp-Benutzeroberfläche

Die Benutzeroberfläche ist intuitiv und übersichtlich und macht so das Modellieren und Simulieren einfach. Die gewünschten Elemente werden einfach per Maus in der Zeichnung platziert und mit Signallinien miteinander verbunden. Die erzeugten Modelle können in Dokumente verarbeitende Programme kopiert werden. Mit SimApp können Sie mehrere Modelle gleichzeitig entwerfen und simulieren.

SimApp Eigenschaften

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Simulation im Zeitbereich

Bei der Simulation im Zeitbereich wird das zeitliche Verhalten eines Systems als Antwort auf bestimmte Eingangsanregungen dargestellt. Zur Anregung stehen verschiedene Quellen wie Konstanten, Sinus, Schritt, etc. und benutzerdefinierte Signalformen zur Verfügung.

Gruppen von Systemantworten können in einem einzigen Diagramm überlagert dargestellt werden. Folgende Systemtypen können mit SimApp simuliert werden:

  • Linear and nichtlinear
  • Zeitinvariant und zeitlich variierend
  • Zeitkontinuierlich und zeitdiskret
  • Systeme mit nur einem Ein- und Ausgang (Single Input, Single Output, SISO)
  • Systeme mit mehreren Ein- und Ausgängen (Multiple Input, Multiple Output, MIMO)

Die Simulationsdaten werden in tabellarischer Form und als Zeit- und x/y-Diagramme dargestellt

Mittels eines beweglichen Cursors können die Signale gemessen werden. Die Resultate können auch zusammen mit dem Blockdiagramm abgespeichert werden.

Simulation im Frequenzbereich

Für lineare und zeitinvariante Systeme erstellt SimApp auch Bode-, Nichols- und Nyquistdiagramme und berechnet die Eigenwerte des Systems. Frequenzsonden ermöglichen die Anregung und Messung der Signale an den gewünschten Systempunkten. Die Frequenzdiagramme können die Kurven des offenen und geschlossenen Systems in einem einzigen Diagramm überlagert anzeigen. Die Stabilität und Leistung des Regelentwurfs kann mit dieser Methode sehr schnell überblickt werden.

Standardübertragungsglieder

SimApp hat eine Vielzahl von Standardübertragungsgliedern, die mit der Maus platziert und verschoben werden können. Sie werden mittels Signalleitungen miteinander verbunden und bilden so komplette Systeme ab. Viele Standardglieder besitzen zwei alternative Blocksymbole. Das eine Symbol zeigt schematisch die Schrittantwort oder zeitliche Funktion; das Andere enthält die mathematische Übertragungsfunktion. Erfahren Sie mehr über die Standardglieder, indem Sie sich die Testversion anschauen.

Liste der Standardglieder

Quellen: Konstante, Rampe, Schritt, Oszillator, Pulsgenerator, Pulsweitenmodulator, Timer, Takt, Fahrkurve, Rauschen, Programmierbare Quelle, Dateiquelle.

Messglieder: Zeitsonde, Frequenzsonde, XY-Diagramm.

Lineare Glieder: Summierglied, Proportionalglied, Integrator, Differentiator, DT1, PT1, PT2, PT1T2, PTn, Lead/Lag, G(s), Totzeit (Padé-Approximation wahlweise), Allpassglied 1. und 2. Ordnung, Lineares Differentialgleichungssystem.

Nichtlineare Glieder: Inverter, Quadrat, Wurzel, Produkt, Division, Verknüpfer, Funktionsglied mit einem Eingang und 31 wählbaren Funktionen (sin, cos, tan, cotan, arcsin, arccos, arctan, sinh, cosh, tanh, arsinh, arcosh, artanh, exp, 2^x, 10^x, x^2, x^3, ln, lb, lg, x^A, A^x, logA, Wurzel, |x|, sign, Deg>Rad, Rad>Deg, Cycle>Rad, Rad>Cycle), Funktionsglied für 2 Eingangsgrössen und 10 wählbaren Funktionen(+, -, :, /, x^y, x^1/y, Wurzel(x^2+y^2), arctan(x/y), min(x,y), max(x,y), Kennlinie, Sättigung, Ansprechschwelle, Vorlast (Offset), Minimum/Maximum, Extremwert.

Stellglieder: Anstiegskonstante, Anstiegsbegrenzung.

Regler: Zweipunkt, Dreipunkt, PI-Regler (ideal und modifiziert), PD-Regler (ideal und real), PID-Regler (Anti-Windup, zwei ideale Ausführungen und drei reale bzw. modifizierte Ausführungen), adaptiver PID-Regler, Lead/Lag-Regler.

Zeitdiskrete Glieder: Abtastglied, Halteglied, Abtast-/Halteglied, Integrator, Differentiator, Einheitsverzögerung, PID-Regler, G(z), Filter, lineares Differenzensystem.

Wandler: Analog-Digital Umsetzer (ADU), Digital-Analog Umsetzer (DAU), Analog-Binär Umsetzer (ABU), Binär-Analog Umsetzer (BAU), Quantisierer.

Logik:  Logisch 0 Quelle, Logisch 1 Quelle, UND, ODER, XOR, Inverter, SR Flip-Flop, JK Flip-Flop, D Flip-Flop, Monoflop, Ein-/Ausschaltverzögerung.

Verschiedenes: 1:2 Schalter, 2:1 Schalter, 1:n Schalter, n:1 Schalter, Steuerbares Abtast-/Halteglied, steuerbares Verzögerungsglied, Vergleicher, Fensterkomparator, Nulldurchgangsdetektor, Schrittrampe.

Spezialglieder: Sende und Empfangsglied.

Zeichnungsobjekte: Linien, Linienzüge, Rechtecke, Ellipsen, Polygone, Bilder.

Leistungsstarke Eigenschaften

SimApp ist einfach zu erlernen und bietet viele Möglichkeiten anwendungsnahe Systeme zu modellieren. Nichtlineare Elemente und Anwenderblöcke sind z.B. zwei dieser Möglichkeiten.

Nichtlineare Elemente

Beispiele einiger nichtlinearer Elemente für mechanische, elektrische und chemische Systeme:

Einige Beispiele für digitale Steuerungen


Zeitdiskretes
Filter


Zero Order
Hold


Analog/Digital Wandler


Digital/Analog
Wandler

Regler

Eine Vielzahl von Regler stehen für den Regelentwurf zur Verfügung. Besonders die PID-Regler werden sehr oft in industriellen Anwendungen eingesetzt. Einige Beispiele sind in der folgenden Grafik dargestellt

 

Anwenderblöcke

Für die Modellierung stehen viele Standardglieder zur Verfügung. In der Praxis werden Sie jedoch bald auf anwendungsspezifische Subsysteme stossen, die Sie immer wieder gebrauchen können, aber jeweils mit unterschiedlichen Parameterwerten versehen müssen. Für diesen Zweck steht Ihnen die Möglichkeit zur Erzeugung von Anwenderblöcken zur Verfügung, wo sie die veränderlichen Parameter nach aussen legen können. Ein Gleichstrommotor könnte z.B. folgendermassen realisiert werden:

Oftmals möchten Sie auch grössere Teilsysteme komprimieren, um eine bessere Übersicht zu erhalten. Mit SimApp können Sie beides tun. Sie können mehrere Objekte im Modell (Übertragungselemente oder Zeichnungsobjekte) markieren und in einen einzigen Block umwandeln. Alle Verbindung innerhalb der Gruppe und zu externen Blöcken bleiben dabei erhalten. Alle Parameter der zusammengefassten Blöcke erscheinen nun unterhalb des neuen Blocksymbols.
Eine weitere und bessere Möglichkeit bietet die Blockmappe, in der Sie gezielt auswählen können, welche Parameter ausserhalb erscheinen sollen und auch ermöglicht, neue zusammengesetzte Parameter zu erzeugen.
Sie können Ihr eigenes Blocksymbol erstellen und den Block in die Palette stellen, als wäre er ein Standardblock.

Mit diesen leistungsstarken Möglichkeiten lassen sich einfache und übersichtliche Modelle erstellen und damit grössere Systeme aufbauen.

SimApp erweitern

Sie können beliebige neue Objekte erzeugen und in die Palette oder in die Bibliotheken aufnehmen und so SimApp Ihren Bedürfnissen anpassen. Bibliotheken verhalten sich wie Standardleisten und können auf Datenträger abgespeichert und anderen Anwendern übergeben werden. Ausgewählte Objekte oder Gruppen von Objekten können einfach in die Palette oder in zur Bearbeitung geöffnete Bibliotheken verschoben oder kopiert werden. Auf diese Weise lässt sich SimApp für jedes beliebige Anwendungsgebiet anpassen.

Zeichnungsmöglichkeiten

SimApp besitzt weitgehende Zeichnungsfunktionen zum Erzeugen von Blockdiagrammen, Anwenderobjekte und zur Illustration und Dokumentation Ihrere Modelle. Die vollständigen Zeichnungen können über die Windows-Zwischenablage jederzeit in andere Anwendungen übernommen werden.

Systemanforderungen

SimApp ist auf jedem IBM kompatiblen PC unter Windows 2000/XP/Vista lauffähig.