6-mavzu. Immitatsion modellashtirish. Reja

Proteus, Simulink, PCAD, T-Flex amaliy dasturlarida immitatsion modellarni yaratish.
Alohida ta`kidlash kerakki, PK ning foydalanuvchi interfeysini yaratish sohasidagi yutuqlar shu darajada ta`sirliki, ular sxemalarni tadqiq qilishga bo’lgan uslubiy qarashning keskin o’zgarishiga olib keldi. Personal kompyuterdan foydalanish an`anaviy o’quv laboratoriyalariga alternativ - virtual laboratoriyalarning yaratilishiga olib keldi. Virtual laboratoriya, umuman olganda, tadqiqotchining real laboratoriyadagi harakatlarini (ishini) imitatsiya qiluvchi interfeysga ega bo’lgan sonli hisoblash dasturidir. Yuqori tezkorlik va katta hajmdagi xotiraga ega bo’lgan zamonaviy shaxsiy kompyuterlarda hisoblashlarning sonli usullari yordamida murakkab modellarni ham aniqligi real ob`ektlarda o’tkaziladigan tajribalarda olinadigan natijalarning aniqligidan qolishmaydigan aniqlikda tadqiq qilish mumkin.
Elektrotexnika va elektronikani o’rganish jarayoni sxemalarni tahlil va tadqiq qilish bilan bog`liq. Ushbu jarayonni kompyuter maksimal darajada engillashtirishi kerak. Virtual muhit kompyuterda elektr va elektron sxemalar ustida tajribalar o’tkazish uchun etarli sharoitlar yaratilgan laboratoriyani amalga oshirishi va olinadigan natijalarning aniqligi real sharoitlarda olinadigan natijalar aniqligidan qolishmasligi kerak.
Umuman olganda, elektron davralarni modellashtirish uchun ko'plab tizimlar mavjud. Bulardan biri Proteus dasturidir. Proteus kontrollerlar bilan ajoyib ishlashni biladi, lekin uning haqiqiy elementlar kutubxonasi bilan cheklangan, shuning uchun sizga qaysi qism kerakligini bilmasdan u erda juda oz ish qilasiz va u shunchaki yomon interfeysga ega, ammo bu eng yaxshi modellashtirish tizimidan biridir.
Simulink modellashtirishning ko'p vaqt talab qiladigan bosqichini avtomatlashtiradi: u berilgan funktsional diagrammani (modelni) tavsiflovchi algebraik va differentsial tenglamalarning murakkab tizimlarini tuzadi va hal qiladi, foydalanuvchi tomonidan yaratilgan virtual moslamaning xatti-harakatlarini qulay va intuitiv vizual nazorat bilan ta'minlaydi - shunchaki tahlil qilish turini aniqlang (agar kerak bo'lsa) va Simulinkni ishga tushiring. yaratilgan tizim yoki qurilmaning modellashtirish rejimida.
Simulink paketining o'rganish va o'zgartirish uchun ochiq bo'lgan qismlarning (bloklarning) keng kutubxonasida joylashgan. Bu deyarli har qanday vaqtga bog'liq bo'lgan signal manbalarini, miqyosni, turli xil uzatish xususiyatlariga ega chiziqli va chiziqli bo'lmagan konvertorlarni, o'lchash moslamasini, integratsiya va farqlovchi bloklarni va boshqalarni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, Simulink to'plami alohida ixtisoslashgan kutubxonalarni o'z ichiga oladi, ulardan eng foydalisi. diskret xabarlar uchun aloqa tizimlarini modellashtirish uchun paket (Communications Blockset) va raqamli signallarga ishlov berish tizimlarini modellashtirish to'plami (DSP Blockset).
Dinamik tizimlarni modellashtirish uchun dasturiy vositalar uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lib kelgan, ular orasida, masalan, Tutsim va Industrial avtomatlashtirish uchun LabVIEW dasturlari mavjud. Biroq, bunday vositalardan samarali foydalanish uchun yuqori tezlikda ishlaydigan erituvchilar kerak. MATLAB tizimini Simulink paketiga integratsiyalashtirish murakkab tizimlar va qurilmalarni dinamik va vaziyatli modellashtirish muammolarini hal qilish uchun eng zamonaviy matematik usullardan foydalanish uchun yangi imkoniyatlarni ochib beradi.
Simulink grafik animatsiya vositalari sizga simulyatsiya natijalarini vizual ravishda namoyish etadigan virtual fizik laboratoriyalarni qurishga imkon beradi. Simulink imkoniyatlari fizika, elektrotexnika va radiotexnika, biologiya va fan va texnikaning boshqa sohalarida murakkab dinamik tizimlarni matematik modellashtirish vazifalarini qamrab oladi. Bu ushbu to'plamning universitetlarda ham, ilmiy laboratoriyalarda ham mashhurligini ochib beradi.
Simulink paketining muhim afzalligi bloklarda o'zboshimchalikdagi matematik ifodalarni belgilash qobiliyatidir, bu sizga Simulink paketi misollari yordamida odatiy muammolarni echish yoki oddiygina foydalanuvchi modellashgan tizim va qurilmalarning ishlashini tavsiflovchi yangi iboralarni so'rash imkonini beradi. Paketning muhim xususiyati - tizim funktsiyalarini (S-funktsiyalari) ularni Simulink kutubxonalariga kiritish bilan belgilash. Shuningdek, real vaqt rejimida qurilmalar va tizimlarni modellashtirish imkoniyati mavjudligini ta'kidlash kerak.
Dastur vositasi sifatida Simulink vizual yo'naltirilgan dasturlash tillarining tipik vakili. Ishning barcha bosqichlarida, ayniqsa tizim modellarini tayyorlash paytida foydalanuvchi an'anaviy dasturlash bilan deyarli shug'ullanmaydi. Kodlardagi dastur tanlangan komponentlar bloklari, ularning ulanishlari va tarkibiy qismlarning parametrlarini kiritish jarayonida avtomatik ravishda yaratiladi.
Simulink-ning muhim afzalligi shundaki, u nafaqat MATLAB tizimi bilan, balki bir qator boshqa kengaytirish paketlari bilan ham integratsiyalashgan bo'lib, bu deyarli har qanday simulyatsiya va hodisalarni modellashtirish vazifalarini hal qilish uchun Simulink-dan foydalanish uchun cheksiz imkoniyatlarni taqdim etadi.
T-FLEX CAD LT tizimi etarli funktsiyalar to'plamini o'z ichiga oladi har qanday murakkablikdagi rasmlarni shakllantirish uchun. Bilan ishlab chiqilgan SAPRning so'nggi yutuqlari, eskizlarni yaratish funktsiyalari sizga tez, qulay va aniq bo'lmagan parametrlarni yaratishga imkon beradi.
Yuqoridagi ishlarni misolda ko’ramiz.
Misol. Ishlab chiqarish dastgoxi turtta tranzistor bilan ishlaydi. Dastgoxning kup xollarda buzilishi shu tranzistorlardan birining ishdan chikishi tufayli yuz beradi. Bunda darxol uni yangisi bilan almashtirish tadbiri kuriladi, bu tadbirga taxminan bir soat atrofida vakt ketib unda mexanikni chakirish, boshqaruv blokini ochish, ishdan chikkan tranzistorlarni yangisi bilan almashtirish ishlari bajariladi.
Bu vakt ichida bulim albatta maxsulot ishlab chikarmaydi. Aytaylik,dastgoxni 1 soat ishlamay turib qolishi korxona uchun 100 sum zarar keltirsin. Tranzistorning o’zi esa 5 sum tursin.
Dastgox ikki smenada ishlatiladi , uning ish vakti 4200 soatni tashkil kiladi. Xar bir tranzistorning buzilmay ishlash vakti tasodifiy miqdordir. Kurilaetgan bulimda tranzistorning ishdan chikishi kancha zarar keltiradi va bu zararni kamaytirishni yuli kanday?
Bu masala uchun xech kanday matematik formula yezish imkoni yuk. Bunda imitatsion modellashni qo’llash biror asosli karorga kelish uchun yerdam beradi. Bunda tasodifiy sonni Monte-Karlo metodi bilan olish mumkin.
Avval bunday tranziztorlarning katta guruxini olamiz(m.500 dona) va xar birining buzilmay ishlash mudatini aniklaymiz. tajriba natijalarini quyidagi jadvalda keltiramiz
1-jadval

ishlash	soati	ishdan chikkanlar miqdori	jami	ishdan chikish extimoli(%)
dan	gacha
0	200	0	0	0
201	400	4	4	0.8
401	600	41	45	9
601	800	92	137	27.0
801	1000	173	310	62.0
1001	1200	151	461	92.0
1201	1400	35	496	99.2
1401	1600	4	500	100

Izox. Agar 500 ta tranziztor teng ishga tushsa 0 s. dan 200 s. gacha buzilmasdan ishlashi mumkin. 201s.dan 400s.gacha ishlaganlar ichida 4tasi ishdan chikishi mumkin va x.k.
Bu jadvaldagi ma’lumot asosida tranzistorning ishdan chikishi chastatasi taksimotining grafigini chizamiz.

0

100

200

300

400

500

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

№ 2

№ 1

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Bu grafikdan foydalanib tasodifiy sonlar yerdamida 4200 soat davomida ishlab turgan 4 tranzistor necha marta buzilishini taxminan aniklash щamda bunda korxona qancha zarar ko’rishini aniqlash mumkin.

Tasodifiy sonlar ixtieriy olingan bitta tranziztorning buzilmay ishlash muddatini aniklash kerak ,negaki xar bir olingan tranzistorni ishlash muddatini oldindan anik aytish mumkin emas.
Tasodifiy son taksimot grafigida ordinataga kuyiladi va undan taksimot chizigiga gorizontal chizik utkaziladi,ularning kesishgan nuqtasidan abtsissalar ukiga perpendikulyar tushiriladi, bularning kesishgan nuqtasi esa ixtieriy olingan tranzistorning buzilmay ishlash muddati buladi
Xar bir urinda ishlashi kerak bo’lgan tranziztorning umumiy ish vakti almashtirilaetgan tranziztorlarning ish mumuddatlari yigindisiga teng. M: 1-urinda 3 ta tranzistor ishlatilsin,1-sining ishlash muddati 700s., 2-sining ishlash muddati 800s.,3-sining ishlash muddati esa 550s. Bo’lsa, 1- o’rinda 700+800+550q205 32 marta almashtirish zarurati tugiladi.
quyidagi jadvalda yuqoridagi masala uchun sunьiy tajriba malumotlari berilgan.
2-jadval

№	1-	tran	zistor	2-	tran	zistor	3-	tran	zistor	4-	tran	zistor
al	ts	ish soat	jami	ts	ish soat	jami	ts	Ish soat	jami	ts	ish soa	jami
0	35	750	750	69	920	920	98	1250	1250	17	600	600
1	38	780	1530	67	920	1830	55	860	2110	43	800	1400
2	77	980	2510	25	670	2500	12	540	2650	46	820	2220
3	12	540	3050	75	960	3460	52	850	3500	96	1140	3360
4	43	800	3850	06	420	3880	87	1060	4560	36	760	4120
5	94	1140	4990	11	520	4400				61	880	5000

Bu yerda al- almashtirish, ts- tasodifiy son.

Bu jadvaldan kurinib turibdiki yil davomida dastgox 2 smenada ishlashi uchun 1-,2-,4- urindagi tranzistorlarni 5 marotaba 3-urinda turgan tranzistorni 4 marotaba almashtirish zarur ekan.
Bunda щammasi bo’lib 19 marotaba almashtirish yuz beradi . Xar bir almashtirish 100 sum zarar keltirsa, yil davomida 19100q1900 s. korxonaga zarar buladi. Bitta tranzistorning narxi 5 sum bo’lsa , 19  5q95 sum yil davomida tranzistor sotib olish uchun zarur. Demak 19 marotaba tranzistor almashtirish korxona uchun 1900+95q1995sum zarar keltirar zkan.
Endi shunday bir yol topaylikki, bunda dastgoxning buzilish soni kamaysin, ya’ni zarar kamaysin.
Aytaylik, xar safar dastgox buzilganda fakatgina ishdan chikkan tranzistornigina emas,щamma tranzistorni teng yangisiga almashtiraylik. Bunda xar bir almashtirish, muddati eng kam bo’lgan tranzistorning ish vaktiga karab yuz beradi. Bu xolda щam yuqoridagi 2-jadvalda ko’rsatilgan muddatga ega bo’lgan tranzistorlardan foydalanamiz . Bunda xar bir almashtirish eng kam muddatga ega bo’lgan tranzistorning ish soati buyicha olinadi: masalan,
1- min (750,920,1250,600) q600
2-min (780,920,860,800) q780
va x.k.
Bu almashtirishlarni quyidagi jadvalda keltiramiz:
3-jadval

sozlash tartibi	Tranzistor	xizmat muddati	jami ish soati
0	1	600	600
1	2	780	1380
2	3	540	1920
3	1	540	2460
4	2	420	2880
5	2	520	3400
6	3	800	4200

Bu jadvaldan kurinadiki, dastgox yil davomida 6 marta sozlanadi, bu 6100q600 s. zarar keltiradi.
Bunda щammasi bo’lib 64q24ta tranzistor almashtirilgan,bu esa 245q120 sum yana kushimcha xarajatni talab etadi.
Hammasi bo’lib korxona 600+120q720so’m zarar ko’rar ekan.
Demak , korxona 1-xolda 1995 sum, 2- xolda esa 720 sum zarar kuradi. Bundan kurinadiki tranzistor buzilganda sozlash ishini 2-usul buyicha olib borgan ma’qul.
Nazorat savollari.

1. 
   Imitatsion modellashtirish qanday щollarda quriladi?
   
2. 
   Imitatsion modellashtirish qanday boskichda olib boriladi?
   
3. 
   Imitatsion model qurish uchun qanday ma’lumot berilgan bo’lishi kerak?