Управление моделированием

Установка параметров моделирования выполняется последовательным выбором пунктов меню Simulation ® Simulation (Configuration) parameters…. Вид окна установки параметров моделирования приведен на рисунке 1. Основные параметры находятся на вкладке Solver (Расчет).

Рисунок 1 – Окно установки параметров моделирования

В области Simulation time (время моделирования) задаются параметры Start time– время начала моделирования и Stop time – время окончания моделирования. Параметр Start time обычно всегда задается равным нулю, а параметр Stop time выбирается исходя из предположительного времени исследуемого процесса в системе. Равенство Stop time бесконечности (inf) означает, что моделирование будет происходить бесконечно долго, пока не прервать его. Однако в этом случае трудно получить различимые осциллограммы работы устройства, поэтому рекомендуется задавать конечные значения Stop time.

В области Solver options задается тип решения (переключатель Type) и метод расчета (переключатель Solver).

Возможны два типа решения:

– Variable-step solvers – решение с переменным шагом;

– Fixed-step solvers – решение с фиксированным шагом.

Как правило, лучшие результаты дает решение с переменным шагом (обычно по времени, но не всегда). В этом случае шаг автоматически уменьшается, если скорость изменения результатов в процессе решения возрастает. И напротив, если результаты меняются слабо, шаг решения автоматически увеличивается. Это исключает (опять-таки, как правило) расхождение решения, которое нередко случается при фиксированном шаге.

Метод с фиксированным шагом стоит применять только тогда, когда фиксированный шаг обусловлен спецификой решения задачи, например, если ее цель заключается в получении таблицы результатов с фиксированным шагом. Этот метод дает неплохие результаты, если поведение системы описывается почти монотонными функциями.

При выборе Variable-step становятся доступными поля для установки трех параметров:

• Мах step size – максимальный шаг расчета. По умолчанию он устанавливается автоматически (auto) и его значение в этом случае равно . Довольно часто это значение оказывается слишком большим, и наблюдаемые графики представляют собой ломаные (а не плавные) линии. В этом случае величину максимального шага расчета необходимо задавать явным образом.

• Мin step size – минимальный шаг расчета.

• Initial step size – начальное значение шага моделирования.

Вторая из указанных опций – выбор метода моделирования (Solver). Для решения дифференциальных уравнений можно выбрать следующие методы:

ode45 – одношаговые явные методы Рунге-Кутта 4-го и 5-го порядка;

ode23 – одношаговые явные методы Рунге-Кутта 2-го и 3-го порядка;

ode113 – многошаговый метод Адамса-Башворта-Мултона переменного порядка;

ode15s – многошаговый метод переменного порядка (от 1 до 5), использующий формулы численного дифференцирования;

ode23s – одношаговый метод, использующий модифицированную формулу Розенброка 2-го порядка;

ode23t – метод трапеций с интерполяцией;

ode23tb – неявный метод Рунге-Кутта в начале решения и метод, использующий формулы обратного дифференцирования 2-го порядка в последующем.

Важным параметром является и точность интегрирования:

– Relative tolerance – относительная погрешность интегрирования;

– Absolute tolerance – абсолютная погрешность интегрирования.

По умолчанию они имеют значения 10^-3 и 10^-6 соответственно. Уменьшение погрешности приводит к увеличению времени вычисления; увеличение погрешности может привести к фрагментированию графиков результатов моделирования.