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Benutzerhandbuch

1. Funktionalbeziehungen Schrittantwort Ty y Ku h t Ki eil h t a G s K o s PT1 S gt K 1 T s Amplituden und Phasengang Ortskurve 70 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Verz gerungsglied 2 Ordnung PT2 Glied 13 2 7 Verz gerungsglied 2 Ordnung PT2 Glied Das PT Glied enth lt zwei voneinander unabh ngige Energiespeicher In Abh ngigkeit der D mpfung d lassen sich vier F lle unterscheiden 1 Periodischer Fall ohne D mpfung d 0 2 Ged mpfter periodischer Fall 0 lt d lt 1 3 Aperiodischer Grenzfall d 1 4 Aperiodischer Fall d gt 1 Funktionalbeziehungen Schrittantwort Km o y 1 0 T y 2dTy y Ku AN De gt ni T atan d 6 PT2 1 2dTs T s 72 F r d lt 1 gilt auch gt E KA 1 T s 1 T s T is d 0 5 Te d d 1 De e do 1 Amplituden und Phasengang Ortskurve gt PT2 71 SimApp 2 6 Katalog Lineare GliederNicht schwingf higes Verz gerungsglied 2 Ordnung PT 13 2 8 Nicht schwingf higes Verz gerungsglied 2 Ordnung PT Tz Glied Das PT T2 Glied entspricht funktionell dem PT gt Glied wobei die D mpfung aber immer gr sser oder gleich 1 ist Es liegt also der aperiodische Fall vor In diesem Fall kann der Nenner der bertragungsfunktion in die Linearfaktoren mit den beiden Zeitkonstanten T und Tz zerlegt werden Funktionalbeziehungen y y T T yT T Ku K 1 sT JU sT G s
2. Frequenz urad s uHz mrad s mHz rad s Hz krad s kHz Mrad s MHz Grad s GHz Die Grundeinheiten sind fett markiert SimApp erkennt diese Einheiten und benutzt f r den Parameterwert intern die korrekten Umrechnungsfakto ren Wenn im Eingabefeld f r die Einheit eine Standardeinheit steht erscheint rechts eine Auf Abschaltfl che die ein schnelles Umschalten innerhalb des gleichen Typs erm glicht Wenn SimApp eine Einheit nicht erkennt wird der Parameterwert unver ndert benutzt Wenn Sie also an stelle a den Buchstaben J f r die Einheit Jahr benutzen rechnet SimApp intern mit der Einheit s Sekunden Achtung Bei Einheiten m ssen Sie unbedingt die Gross Kleinschreibung beachten Wenn Sie z B f r die magnetische Induktivit t h anstelle von H Henry eingeben wird der Parameterwert in Stunden interpretiert und somit mit dem Faktor 3600 Sekunden multipliziert Da H eine unbekannte Einheit ist w rde bei korrek ter Eingabe keine Multiplikation stattfinden Mikro p wird durch u repr sentiert und entspricht 1E 6 6 4 3 Optionen Auf der Ebene Optionen k nnen Sie den Titel des Gliedes ndern und bestimmen welche Teile der Para meterspezifikation direkt in der Zeichnung angezeigt werden Standardm ssig werden Formelzeichen Wert und Einheit falls vorhanden angezeigt Wenn kein angezeigter Parameter eines Gliedes eine Einheit auf weist sollten Sie diese ausblenden da sonst die Parametertabelle nicht kor
3. SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder Funktionsglied mit zwei Eing ngen 13 3 8 Funktionsglied mit zwei Eing ngen Dieses Glied hat zwei Eingangsgr ssen mit folgenden Funktionen a b a b axb a b Funk 2 a a a2 WS un a arctan a b min a b max a b a b a ist der obere und b der untere Eingangsknoten 13 3 9 Kennlinienglied KL Glied Beim Kennlinienglied kann eine beliebige statische bertragungsfunktion mittels einer begrenzten Anzahl von St tzpunkten vorgegeben werden Die Punkte werden linear oder rechteckig interpoliert Funktionalbeziehung y f P1 P2 Pn t n 1 10 000 A Kennlinie rechteckig P1 Spr nge werden realisiert indem f r zwei aufeinander folgende St tzstellen der gleiche Eingangswert u zugewiesen wird Die y Werte des ersten und letzten Punktes gelten auch ber die Kennlinie hinaus Die Datenwerte werden innerhalb des Gliedes gespeichert k nnen aber auch in eine Textdatei gespeichert oder daraus geladen werden Dies erm glicht den Datenaustausch mit anderen Applikationen F r das Datenformat in der Textdatei siehe Programmierbare Quelle wobei hier aber kein fiktiver Punkt f r die Anfangsbedingung zul ssig ist 13 3 10 S ttigungsglied Das S ttigungsglied begrenzt den Betrag der Eingangsgr sse auf die Werte SU und SL S ttigung OF SU 1 SL 1 SL Wenn das Eingangssignal gr sser als SU ist wird der Overflowausgang OF auf logisc
4. 80 SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder 13 3 1 Quadrierglied Funktionalbeziehung y Ku Quadrat Ku gt gt u 13 3 2 Radizierglied Wurzel Funktionalbeziehung y Kyu Wurzel Kyu gt Leg u 13 3 3 Inverter Funktionalbeziehung y K u Yy A Inverter gt 13 3 4 Multiplizierglied Produkt Das Multiplizierglied bildet das Produkt zweier Eingangsgr ssen und der Verst rkung K Funktionalbeziehung y Ku u Produkt Kuu gt 81 Quadrierglied Quadrat Wurzel Inverter E gt Produkt Ex SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder 13 3 5 Dividierglied Dividierglied Das Dividierglied dividiert die Eingangsgr sse u durch die Eingangsgr sse uz und multipliziert das Resultat mit der Verst rkung K Funktionalbeziehung y K 1 Division U TEN 13 3 6 Verkn pfungsglied Dieses Glied erm glicht das Verkn pfen von mehreren Eingangssignalen mit den vier Grundrechenoperationen Addition Subtraktion Multiplikation und Division Die Anzahl der Eingangsknoten ist zwischen 2 und 50 w hlbar Eing nge die nicht benutzt werden resp offen sind werden w hrend der Simulation nicht beachtet Das Vorzeichen kann im Kontextmenu der Signalleitung mit dem Befehl Vorzeichen ndern oder durch Dr cken der Minus oder Plustaste im numerischen Tastenfeld gekehrt werden Addition und Subtraktion Funktionalbeziehung y u Zus U Division 1 0 0
5. Amplituden und Phasengang Schrittantwort HT AUT h t K Je ke T T K BE a a a a a a EE ot Ortskurve 72 PT1T2 1 ST 1 ST K T1 2s T2 1s SimApp 2 6 Katalog Lineare GliederVerz gerungsglied n ter Ordnung PTn Glied 13 2 9 Verz gerungsglied n ter Ordnung PT Glied Dieses Glied weist neben der Verst rkung K n identische Zeitkonstanten auf Je gr sser n desto flacher wird die Schrittantwort Funktionalbeziehungen Schrittantwort K G s 1 Tsy i EIN IS ern gt K 1 T s Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 K S bn n 20dB Dek gt N PTn gt i 0 K 1 Ts K 1 Tis 73 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Lead Lag Glied 13 2 10 Lead Lag Glied Das Lead Lag Glied ist ein rationales Glied 1 Ordnung das je nach Verh ltnis von T1 zu T2 als voreilendes oder nacheilendes Glied konfiguriert werden kann Nicht zu verwechseln ist dieses Glied mit dem Lead Lag Regler der eine bertragungsfunktion 2 ter Ord nung aufweist Funktionalbeziehungen Schrittantwort t y T y K u T 6 h t K 1 T T e Ru Lead Lag T s G s K f 5 1 T s 1 K 1 T1 05s Voreilend T gt T T2 1s Nacheilend T lt T Amplituden und Phasengang dB A K Lead Lag 13 2 11 Rationales bertragungsglied G s Glied Das G s Glied ist die allgemeine Form eines lin
6. F r jede Frequenzsonde wird eine eigene Datentabelle erstellt die alle Simulationsdaten der Diagramme enth lt Beachten Sie dass f r jede Sonde andere Frequenzzwischenwerte berechnet werden da diese von den jeweiligen Signalverl ufen abh ngen UN Frequenzgang Tabellen D ge ei Bodediagramm Nicholsdiagramm Nyquistdiagramm Eigenwerte Geschlossener Regelkreis Offener Regelkreis Rapport A Bode Bode Nyquist Nyquist Strecke Strecke Strecke Strecke Ampl dB Phase Realteil Imag teil Frequenz rad s 0 1 8 2198 4 0877 2 5697 0 18365 0 10233 8 2272 4 1867 2 5716 0 18825 0 10471 8 235 4 2883 2 5736 0 19298 0 10715 8 2432 4 3926 2 5756 0 19785 0 10965 8 2518 4 4996 2 5778 0 20286 0 1122 8 2608 4 6094 2 5801 0 20801 0 11482 8 2702 4 7222 2 5825 0 21332 0 11749 8 2801 4 8379 2 585 0 21879 0 12023 8 2905 4 9569 2 5876 0 22442 0 12303 8 3013 5 079 2 5903 0 23023 0 0 0 v i H On ZS om 12589 8 3127 5 2045 2 5932 0 23621 12882 8 3246 5 3334 2 5963 0 24237 13183 8 3371 5 4659 2 5994 0 24874 Abbildung 30 Datentabelle der Frequenzsimulation Datentabellen k nnen als Ganzes oder durch Zellen Zeilen oder Spaltenmarkierung in Ausz gen ausge druckt oder in die Zwischenablage kopiert werden Die Frequenzspalte wird immer mitgef hrt auch wenn sie nicht innerhalb des markierten Bereichs liegt 7 5 5 Rapport Im Rapport werden die wichti
7. 2 gt Verkn pfer 1 Tar Die Subtraktion einzelner Eing nge erfolgt durch die Inversion der Eingangssignale in den Signalleitungen Multiplikation Funktionalbeziehung y U x U X EU Die negative Gewichtung Minuszeichen von Faktoren erfolgt durch Inversion der Eingangssignale in den Signalleitungen Division Funktionalbeziehung y u4 U gt Uu Der Dividend wird durch den ersten obersten Eingang gebildet Alle anderen Eing nge sind Divisoren Das Vorzeichen des Dividenden und der Divisoren wird wie oben durch das Vorzeichen der Signalleitungen bestimmt 13 3 7 Funktionsglied mit einem Eingang F r nichtlineare Funktionen mit einer Eingangsgr sse existieren nur die Funk 1 wichtigsten Glieder Quadrierglied Radizierglied etc Mit dem Funktionsglied k nnen weitere 29 Funktionen ausgew hlt werden wobei auch einige wenige lineare Funktionen darunter sind Si S Trigonometrische und Arcus Funktionen sin cos tan cotan arcsin arccos arctan Hyperbolische und Area Funktionen cosh sinh tanh arcosh arsinh artanh Exponential und Logarithmusfunktionen exp 2x 10x x2 x3 In Lb lg xA Ax logA Jx Diverse Funktionen xl sign Vorzei Deg gt Rad Rad gt Deg Cycle gt Rad Rad gt Cycle chen Die linearen Funktionen k nnen auch f r Frequenzsimulationen benutzt werden 82
8. Im Symbolblatt d rfen nur Formen und keine Glieder verwendet werden Das Einf gen von Gliedern wird durch SimApp nicht verhindert Diese werden jedoch beim Exportieren des Blockes wieder entfernt F r die Titelzeile des Blockes steht oberhalb der Parametertabelle ein Eingabefeld zur Verf gung Entwerfen Sie ein Symbol das die Funktionalit t des Blockes deutlich macht Ben tzen Sie gegebenenfalls Bildobjekte aus anderen Zeichnungsprogrammen Das Verhalten und die Bearbeitungsm glichkeiten der Zeichnungsobjekte die das Symbol bilden k nnen durch verschiedene Optionen beeinflusst werden E Formateigenschaften F llung Linien Text Optionen Kann formatiert werden _ Beeinflusst Dreh und Spiegelachse der Gruppe oder des Anwenderblockes _ Kann innerhalb eines Blocksymbols selektiert werden Kann editiert werden Kann horizontal gespiegelt werden Kann vertikal gespiegelt werden Kann gedreht werden Kann horizontal vergr ssert und verkleinert werden Kann vertikal vergr ssert und verkleinert werden Abbildung 51 Optionen f r ein Textobjekt Die Kontrollk stchen k nnen drei Zust nde annehmen Graue H kchen entstehen wenn mehrere Objekte selektiert sind die nicht identische Einstellungen aufweisen Beim Schliessen f hren graue H kchen zu keinen Ver nderungen Durch Klicken kann die Option so ver ndert werden dass sie f r alle Objekte gilt Benutzen Sie die kontextbezogene Programmhilfe um mehr Inform
9. Objektabmessungen 3 5 Fehlerfenster Wenn SimApp w hrend der Simulation auf Fehler im Simulationsmodell oder bei den Einstellungen st sst ffnet sich zwischen Arbeitsbereich und Statusleiste ein Fehlerfenster das die Fehler kurz beschreibt Durch Klicken mit der Maus auf eine Fehlerbeschreibung wird der entsprechende Block im Simulationsmodell mar kiert der mit dem Fehler in Zusammenhang steht SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel SimApp starten 4 Einf hrungsbeispiel In diesem Kapitel werden Sie Schritt um Schritt durch ein kleineres Projekt gef hrt und lernen dabei die Grundlagen zur Durchf hrung einfacher Simulationen Die Beschreibung von Frequenz und Zeitsonden XY Diagrammen und der Parametervariation folgt in den darauf folgenden Kapiteln 4 1 SimApp starten Sie k nnen SimApp ber die Taskleiste und das Startmenu aufrufen Sie finden SimApp standardm ssig unter Start Programme SimApp Rufen Sie SimApp durch Anklicken auf Es ffnet sich das SimApp Hauptfenster mit einem leeren Zeichnungsdokument Das Zeichnungsdokument ist maximiert und f llt den ganzen Innenbereich aus SimApp kann jedoch auch mehrere Dokumente gleichzeitig enthalten die unter schiedlich angeordnet werden k nnen Die Dokumente sind v llig unabh ngig voneinander In jedem Do kumentfenster k nnen Sie ein Blockdiagramm entwerfen und simulieren Ein zusammenh ngendes System kann nicht ber mehrere Dokumente verteilt werden Ein Dokument kann jed
10. 0 0 0 Lo 0 0 Xa l 3 IN 0 CI My 1 E ap a a wf an zap b ajbn bn ahb Ky bau T an a 13 6 10 Zeitdiskretes Filter z Filter Bei diesem Glied entfallen die Einschr nkungen des G z Gliedes Nennergrad und Z hlergrad k nnen frei gew hlt werden Die Kausalit tsbedingung gilt hier nicht mehr Funktionalbeziehungen a z Filter at m 71 ET vis t bnZ a aZ a 2 S EEN er 0 1 000 n gt ay 0 Ts 01s D ECH m lt 31 n lt 31 b0 1 a0 1 S 111 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsgliederLineares Differenzengleichungssystem 13 6 11 Lineares Differenzengleichungssystem Frei parametrierbares lineares und zeitinvariantes Differenzengleichungssystem Dieses Glied ist das zeit diskrete Pendant zum linearen zeitinvarianten Differentialgleichungssystem Vektorform LDGS Xx AX Bu y Cx Du Xk 1 wobei X X kT Ts 0 1 s Das System hat n Zust nden p Eingangs und q Ausgangsgr ssen Xk Zustandsvektor nx1 LDGS U Eingangsvektor px1 Ye Ausgangsvektor qx1 A Systemmatrix nxn B Eingangsmatrix nxp C Ausgangsmatrix qxn D Durchgangsmatrix qxp Ts 0 1 s Parameter n lt 50 p lt 50 q lt 50 Koeffizienten Aik Bik Cik Dik Anfangswerte xnk i Matrizendarstellung Xk Au Ap A Xka Aa Az An Zu Ba Bp Bp WE Ba Ba Bol lU Ur ESTA A An A Xkn Bn Boo z B Uk nl Vu Cu Cp On Xk D Dp Ip Ur Yk2 Ca Ga Canl Xk Ri
11. chen in Dialogboxen erhalten m chten Benutzen Sie dazu die Direkthilfe SimApp 2 6 Einf hrung Technische Unterst tzung 1 3 2 Direkthilfe Die Direkthilfe ist berall dort verf gbar wo Sie in der Titelzeile eines Fensters das Zeichen oder innerhalb des Fensters die Schaltfl che Ki entdecken Klicken Sie auf das Zeichen oder die Schaltfl che und da nach in ein Eingabe oder Schaltfeld Dadurch ffnet sich ein der Textgr sse angepasstes Fenster das die wichtigsten Information zu diesem Feld enth lt Sie k nnen auch wenn die Maus innerhalb eines Eingabe feldes oder auf einem Schaltfeld ist die F1 Taste dr cken und erhalten so dasselbe Resultat Es existieren Felder die sehr viel Informationen aber auch solche die keine Informationen enthalten Der Umfang h ngt vom jeweiligen Bedarf an zus tzlichen Erl uterungen ab 1 4 Technische Unterst tzung Sollten Probleme oder Fragen beim Arbeiten mit SimApp auftreten so schlagen Sie zun chst im Handbuch nach oder benutzen Sie die Online Hilfe Sie k nnen uns nat rlich auch jederzeit per Email erreichen support simapp com Wenn Sie Fragen Anregungen oder Kritik haben z gern Sie bitte nicht uns zu kontaktieren Wir freuen uns ber jede Zuschrift und werden sie umgehend und kompetent beantworten Beachten Sie bitte auch unsere Website http www simapp com Auf unserer Homepage haben Sie die M glichkeit den jeweiligen neusten Release Ihrer registrierten Versi
12. ckw rtssubstitut s hz Trapezsubstitut s 22 1 hz 1 wobei h die Abtastperiode darstellt 102 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Einf hrung 103 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Abtastglied 13 6 2 Abtastglied Das Abtastglied entnimmt zu den Zeitpunkten KT T Abtastperiode aus dem Eingangssignal die jeweils aktuellen Signalwerte und erzeugt am Ausgang eine Impulsfolge u kT 5 t kT Abtaster e i Y U gt Ts 0 1 s war n kT n t Th T h Zeitbereich Abtaster y t Sultan KT k 0 Y fkt k 0 gt h 2 lt t lt h 2 _ l1 S t f sonst Frequenzbereich 1X 21 Y 0 A Uo n 0 7 2er wobei Ulo das Spektrum des Eingangssignals ist Das Spektrum eines ideal abgetasteten Signals u t ist gleich dem mit dem Abtastintervall T normierten und mit der Abtastfrequenz 21 T periodisch repetiertem Spektrum des urspr nglichen zeitkontinuierlichen Signals u t Die oben dargestellte Form eines Impulsrechens entspricht der Wirklichkeit nur bedingt Nach der Abtastung ist das Signal nur zu den Zeitpunkten KT definiert Alle nachfolgenden zeitdiskreten Glieder benutzen nur diesen Wert Die Form der Impulsflanken spielt demnach keine Rolle da sie in der weiteren Verarbeitung nicht beachtet werden Es ist deshalb nicht zul ssig hinter einem Abtaster zeitkontinuierliche Glieder zu schalten Die resultierenden Signale w rden nicht der Wirklich
13. dB 37 501 6 Phase 162 5 dB Amplitude 40 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Einfache Bl cke durch Ausw hlen erzeugen 10 Anwenderbl cke Grosse und komplexe Blockdiagramme k nnen sehr un bersichtlich werden und sind schwierig zu handha ben Sie bestehen meistens aus mehreren in sich abgeschlossenen Teilsystemen die aber wegen der grossen Zahl von Gliedern nicht mehr klar voneinander abgrenzbar sind Mit den Zeichnungsfunktionen von SimApp k nnten Sie die Teilsysteme durch Ziehen von Linien und Rechtecken und den Einsatz von Farben und erl uternden Texten bersichtlicher gestalten Dies w rde das Problem aber nur teilweise l sen da die Zeichnungen dadurch eher noch gr sser werden und nderungen aufw ndiger machen Im Allgemeinen ist es nicht notwendig alle Systemteile bis ins kleinste Detail darzustellen da in jedem An wendungsgebiet Teilsysteme existieren deren Strukturen bestens bekannt sind und deshalb ohne Verlust an Information durch ein Ersatzsymbol dargestellt werden k nnten Meistens ndern von Anwendung zu Anwendung nur einzelne Parameterwerte Die Aufteilung in mehrere Teilsysteme und Bildung von wieder verwendbaren Einheiten lassen sich in Si mApp durch Anwenderbl cke erreichen Anwenderbl cke bestehen aus einem beliebigen System von Stan dardgliedern der Objektpalette und weiteren Anwenderbl cken Sie besitzen ein eigenes Symbol einen Na men einen Parametersatz und verhalte
14. fen Sie vor dem Zeichnen unbedingt ob das automatische Einrasten an den Gitterpunkten einge schaltet ist FH Schaltfl che Holen Sie ein Objekt aus der Objektpalette indem Sie zuerst die entspre chende Kategorie durch Klicken auf ihren Reiter in den Vordergrund stellen und danach die Schaltfl che f r das gew nschte Objekt anklicken Maustaste dr cken und loslassen Positionieren Sie die Maus in den Zeichnungsbereich und dr cken Sie wiederum die linke Maustaste Sie k nnen nun das Objekt durch Zie hen korrekt positionieren und die linke Maustaste an der gew nschten Stelle wieder loslassen 4 3 2 Glieder verbinden Die Schaltfl che f r die Signalleitungen oder Verbindungslinien finden Sie im linken immer sichtbaren Teil der Objektpalette Die Benutzung dieser Schaltfl che ist jedoch nur in den wenigsten F llen notwendig da sich das Werkzeug zum Ziehen der Signalleitungen automatisch aktiviert sobald Sie mit dem Cursor ber einen Knoten eines Funktionsgliedes fahren und das Glied nicht selektiert ist Wenn das Glied selektiert ist k nnen sie zuerst neben das Glied klicken so dass die Markierung verschwindet Ziehen Sie die Signalleitung zu einem anderen Knoten und lassen Sie die Maustaste los Das Ende der Sig nalleitung wird dann automatisch mit dem Zielknoten verbunden Um einen geordneten Eindruck zu erzeu gen oder wenn die Signalleitung gar quer durch ein Funktionsglied f hrt sollten Sie nur waagrechte und senkrechte Segm
15. on gratis zu downloaden Dazu ben tigen Sie den Benutzernamen und das Passwort die Sie beim Kauf von SimApp erhalten haben Unsere Anschrift lautet B sser Engineering Wacht 28 CH 8630 R ti ZH Schweiz Tel 41 0 55 260 12 88 Fax 41 0 55 260 12 89 SimApp 2 6 Installation Lizenzvereinbarung 2 Installation 2 1 Lizenzvereinbarung Bevor Sie SimApp auf Ihrem Computer installieren sollten Sie die Lizenzvereinbarung am Anfang dieses Handbuches aufmerksam durchlesen und pr fen ob Sie mit diesen Bedingungen einverstanden sind Bitte beachten Sie dass technische Programme nur einen begrenzten Anwender kreis besitzen und deren Erstellung wegen des ben tigten Fachwissens aufw ndig und teuer sind Dank Ihrer Unterst tzung und Ehrlichkeit erm glichen Sie uns das Produkt st ndig zu verbessern und Ihren steigenden Anforderungen anzupassen Bitte helfen Sie uns dabei 2 2 Systemvoraussetzungen SimApp l uft unter Windows 2000 XP und Vista ansonsten ben tigt es keine speziellen Systemvorausset zungen Vorteilhaft ist es wenn Sie einen neueren Computer einsetzen und f r l ngere und hochaufl sende Simulationen gen gend Arbeitspeicher besitzen 2 3 Installation Bevor Sie SimApp ausf hren k nnen m ssen Sie die Software zuerst durch Ausf hrung des Setup Programms installieren Sie haben zwei M glichkeiten diese Datei zu erhalten e Laden Sie das Programm vom Internet herunter e Bestellen Sie die opti
16. siehe Kapitel Anwenderbl cke Die linearen Funktionsglieder bieten in der Regel zwei unterschiedliche Symbole zur Auswahl Das Stan dardsymbol zeigt die schematische Darstellung der Schrittantwort oder des Frequenzganges und das Zweite die mathematische Darstellung der bertragungsfunktion im Zeit oder Frequenzbereich PT2 PT2 er ESSE K 1 T 1s KA d 05 Abbildung 18 Das PTz Glied und seine beiden Symbole Das Standardsymbol ist in den Programmoptionen w hlbar ber das Kontextmenu des Gliedes kann je doch jederzeit auf das alternative Symbol umgeschaltete werden Das bertragungsverhalten eines Gliedes wird durch seine Parameter und anderen Optionen beeinflusst Die wichtigsten Parameter eines Gliedes werden in der Zeichnung unterhalb des Symbols angezeigt und k nnen dort direkt ver ndert werden Wert anklicken Andere Parameter sind nur ber das Dialogfeld Simu lationseigenschaften im Kontextmen erreichbar Parameter die normalerweise in der Zeichnung nicht sichtbar sind werden dennoch angezeigt wenn ihr aktueller Wert vom Standardwert abweicht Ob ein Pa rameter immer in der Zeichnung angezeigt werden soll oder nicht kann individuell in den Simulationseigen schaften der Glieder festgelegt werden 6 2 Funktionsglieder verbinden Um den Signalfluss zu gew hrleisten werden die Knoten der Funktionsglieder mit Signalleitungen verbun den Signalleitungen verhalten sich bez glich ihrer Bearbeitung hnlich wi
17. 10 2 5 Formeln f r die inneren Parameter festlegen nennen nenne eennnnnnnnnnnnnnennnn nennen nnnnernnnnn nennen 46 10 2 6 Inneres System austesteN ciinin Rare tad i ia Eitte 47 10 2 7 Knotenobjekte und Blockknoten een tennbie inneres 47 10 2 8 BlocksymbolenWweteN iio ias a en Bea Haba ia 48 10 2 9 Struktur und Symbol zusammenf hren exportieren oocooocccnnnncccnononcncnonannno nono ncnnno nc nn nora cnn nnnn nn nennen nn 48 10 2 10 Bl cke verwenden und abspeichern 222202222224000404000000000n0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 48 10 2 11 ill H lee EE 49 10 2 12 Weitere Bemerkungen zum Entwurf von Anwenderbl cken oooooccccicoccnonoccnccononcnnnnannnnnn nn ernennen nn 49 11 Palette DearbeiteN oomonmcccnccnnnnnnnnnnnnnnn Ney 50 SimApp 2 6 Inhalt 11 1 Seiten erzeugen l schen und umbenennen nn nn cnn nnnnnannn nn nn nnnnnnns 50 11 2 Reiter und Schaltfl chen verschieben canon nn nc nnnn nn rrnnn nn ran nr rra 50 11 3 Objekte in Palette speicher 2 4 22 22 22 didas 50 11 3 1 Objekte aus Zeichnungen einf gen ernennen nennen nnnnnn nennen ernennen nennen nn 50 11 3 2 Objekte aus Bibliotheken einf gen u u 2 22 esse ing san 50 11 4 Schaltfl chen Be rbeitenz EE 51 11 4 1 Eigenschaften von Gchaltfl chen nn 51 11 4 2 Mit Microsoft Paint eigene Schaltsymbole erzeugen ee nnnnnnnnnnnenennnnn nn nono nn nennen nennen 51 11 5 Palette laden speichern w
18. 13 5 1 Zweipunkt Der Zweipunktregler schaltet zwischen zwei festgelegten Signalzust nden y SU DL DU SL YO legt den Anfangswert zum Zeitpunkt t lt 0 fest 13 5 2 Dreipunkt Beim Dreipunktregler kann die Ausgangsgr sse drei Zust nde einnehmen y a rk YO legt den Anfangswert zum Zeitpunkt t lt 0 fest 89 Zweipunkt Zweipunkt SU 1 SL 1 DU 0 5 DL 0 5 YO 1 Dreipunkt su 1 SL 1 Db 1 DU 1 DL 1 YO 0 SimApp 2 6 Katalog Regler Idealer Pl Regler Pl 13 5 3 Idealer Pl Regler PI Der Pl Regler wird auch als nacheilender Kompensator bezeichnet Er wird ben tzt falls das station re Verhalten der Regelstrecke ungen gend ist Er wird nicht ben tzt falls die Strecke selbst schon mindestens einen offenen Integrator besitzt Mit dem idealen Pl Regler kann erreicht werden dass bei Schritteingang keine station re Regeldifferenz mehr auftritt Funktionalbeziehungen Schrittantwort 17 t 2 h t K 1 y due jun t z 1 sT G s K sT gt 0 T t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB a oi ds I Anteil 204B Dek g pe P Anteil K kee Ai 0 gt Ou 45 90 90 SimApp 2 6 Katalog Regler Modifizierter Pl Regler Pl m 13 5 4 Modifizierter Pl Regler Pl m Der Pl Regler wird auch als nacheilender Kompensator bezeichnet Er wird ben tzt falls das station re Verhalten der Regelstrecke ungen gend ist Er wird nicht ben tzt falls
19. Alle Ausg nge Rapport Frequenz d Bode Nyquist Nyquist Bode rad s Vergleicher Yergleicher Vergleicher Vergleicher PT2 Ampl dB Phase Realteil Imag teil Ampl dB 0 1 0 031781 1 7412 0 99589 0 030275 0 039592 F 0 030275 0 10233 0 033283 1 7829 0 99569 0 030993 0 041462 d 0 030993 0 10471 0 034855 1 8256 0 99549 0 031729 0 043419 d 0 031729 0 10715 0 036503 1 8694 0 99528 0 032484 0 04547 0 032484 0 10965 0 038228 1 9142 0 99505 0 033257 0 047618 d 0 033257 0 1122 0 040035 1 9603 0 99482 0 034049 0 049867 A 0 034049 0 11482 0 041928 2 0075 0 99457 0 034861 0 052223 A 0 034861 0 11749 0 04391 2 0559 0 99432 0 035694 0 05469 H 0 035694 0 12023 0 045987 2 1056 0 99405 0 036547 0 057274 d 0 036547 0 12303 0 048162 2 1565 0 99377 0 037421 0 059981 d 0 037421 0 12589 0 05044 2 2088 0 99347 0 038318 0 062816 d 0 038318 0 12882 0 052827 2 2624 0 99316 0 039237 0 065785 d 0 039237 0 13183 0 055327 2 3175 0 99284 0 04018 0 068895 d 0 04018 0 1349 0 057946 2 374 0 9925 0 041147 0 072153 d 0 041147 0 13804 0 060689 2 432 0 99214 0 042138 0 075565 d 0 042138 0 14125 0 063562 2 4916 0 99177 0 043155 0 079139 u 0 043155 0 14454 0 066573 2 5527 0 99138 0 044199 0 082883 f 0 044199 0 14791 0 069726 2 6155 0 99097 0 045269 0 086804 d 0 045269 0 15136 0 07303 2 6801 0 99054 0 046367 0 090912 A 0 046367
20. Da D Dap U Yxa Cu Co Can Xkn Dq Da Dap Ukp In realen Systemen ist meistens D 0 112 SimApp 2 6 Katalog Wandler Analog Digital Umsetzer ADU ADC 13 7 Wandler In SimApp wird zwischen Bin r und Digitalumsetzer unterschieden Diese Unterscheidung die in der Praxis nicht blich ist wird benutzt um die unterschiedliche Art der Signalf hrung zu ber cksichtigen Ein digitaler Ein oder Ausgang ist in SimApp ein einzelner Knoten der alle Bits auf einmal bertragen kann Der digitale Zahlenwert wird als analoges Signal bertragen das nur positive und ganzzahlige Werte an nehmen kann Z B bin r O entspricht O bin r 1101 13 dezimal entspricht dem Signalwert 13 Es macht keinen Sinn digitale Signale mit analogen Signalen zu vermischen deshalb unterscheiden sich Signallei tungen die digitale Signale f hren farblich von den andern Der Vorteil dieser analogen Codierung digitaler Werte liegt im geringen Platzbedarf der Glieder und der bertragung nur eine Leitung Ein bin rer Ein oder Ausgang in SimApp entspricht eher den g ngigen Vorstellungen F r jedes Bit wird eine eigene Signalleitung zur bertragung ben tigt Der Nachteil dieser L sung ist der grosse Platzbedarf f r gr ssere Zahlen grosse Glieder und mehrere Leitungen 13 7 1 Analog Digital Umsetzer ADU ADC Der ADC tastet das Signal in konstanten Zeitintervallen am Eingang ab und wandelt es in ein digitales Signal um Das Glied besteht aus ein
21. Die Parameter gruppierter Glieder sind nicht sichtbar Wenn Ihnen das Standardsymbol nicht gef llt oder zuwenig aussagekr ftig ist k nnen Sie es in der Block mappe weiter bearbeiten In einer Blockmappe haben Sie auch Zugriff auf die innere Struktur des Blockes und die M glichkeit neue Parameter zu erzeugen W hlen Sie im Kontextmenu Anwenderblock in Block mappe ffnen Einen Anwenderblock k nnen Sie jederzeit mit dem Befehl Extras Block aufheben wieder r ckg ngig ma chen An die Stelle des Symbols tritt dann wieder sein inneres System 42 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen 10 2 Bl cke in der Blockmappe erzeugen Das Erzeugen von Bl cken in der Blockmappe ist wegen der besseren Bearbeitungsm glichkeit i A dem einfachen Erzeugen von Bl cken durch Ausw hlen vorzuziehen da Sie die Knoten die Parameter und das Symbol individueller bearbeiten k nnen 10 2 1 Einf hrungsbeispiel Die Aufgabe besteht darin aus dem Blockdiagramm eines Gleichstromantriebs einen parametrierbaren An wenderblock mit eigenem Symbol zu erzeugen 10 2 1 1 Mathematische Systembeschreibung Die laplacierten Grundgleichungen des Gleichstromantriebes lauten 1 K 1 L Ankerstrom sl K und T 1 ST Ra Ra Differenzspannung Uk U Een U Ankerspannung Gegenspannung en K O Kr Motor Konstante Antriebsmoment M K Differenzmoment M M M M Lastmoment 1 Winkelgeschwindigkeit Je B J Tr
22. Knoten von Signallinien verschoben werden In den Programmop tionen k nnen Sie bei Bedarf auch einstellen dass sich Signallinien gegenseitig immer auftrennen In die sem Fall hat die Umschalttaste die gegenteilige Auswirkung 18 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Wichtige Hilfstasten Esc Taste Die Escape Taste ist die Abbruchtaste Linienz ge Signalleitungen und Texte k nnen Sie damit wieder verwerfen bevor Sie die Zeichnungsaktion abgeschlossen haben Leer Taste Die Leertaste benutzen Sie um das Autoscrolling zu unterbinden z B wenn Sie ein Objekt aus der Zeich nung in die Palette siehe Kapitel Palette bearbeiten verschieben m chten 19 SimApp 2 6 Simulationsobjekte Beschreibung 6 Simulationsobjekte 6 1 Beschreibung Die Simulationsobjekte sind die Grundbausteine f r die Blockdiagramme Sie bestehen aus den Standard Funktionsgliedern den Signalleitungen sowie den Anwenderbl cken Der Pfeil in der unteren rechten Ecke der Glieder zeigt die Richtung des Signalflusses durch das Objekt an Die Ausg nge sind immer auf derjeni gen Seite auf die der Pfeil hinzeigt Die Signalrichtung ist grunds tzlich immer von links nach rechts also die Eing nge links und die Ausg nge rechts F r r ckgekoppelte Systeme k nnen Sie die Objekte mit der Schaltfl che Ah drehen Sie k nnen auch eigene Objekte Anwenderbl cke entwerfen die aus einem verkn pften System von Stan dardobjekten oder weiteren Anwenderbl cken bestehen
23. Parametersteuerung multiplikativ m gt K K0 dK TN TNO dTN KO 1 TV TVO dTV TVO 1s Bei offenen Steuereing ngen werden die Steuersignale zu 1 TNO 1s Parametersteuerung additiv K K0 dK TN TNO dTN TV TVO dTV Bei offenen Steuereing ngen werden die Steuersignale zu O Auch die Begrenzungen k nnen ber Steuereing nge multiplikativ modi PID fiziert werden adaptiv min YminO dYBegr Ymax Ymax0 dYBegr Bei offenen Steuereing ngen bleiben die Begrenzungen unver ndert KO 1 TVO 1s TNO 1s 95 SimApp 2 6 Katalog Regler Industrie PID Regler 13 5 9 Industrie PID Regler Auf dem Markt werden je nach Anwendungsbereich unterschiedliche PID Strukturen Industrie eingesetzt Somit existiert auch kein standardisierter PID Algorithmus Selbst in der PID Realer regeltechnischen Literatur wird keine einheitliche Terminologie verwendet Man st sst g auf Begriffe wie ideal parallel seriell ISA interaktiv nicht interaktiv und mehr Einige Bezeichnungen werden berall gleich gehandhabt andere jedoch sehr unterschiedlich SimApp benutzt nur zwei Bezeichnungen die sich durch die Anordnung des Differenti al und Integralkanals unterscheiden seriell und parallel Zusammen mit zwei weite ren Optionen D on PV und P on PV k nnen aber damit alle bekannten Strukturen realisiert werden Bei der seriellen Ausf hrung sind Differentiation und Integration hintereinander ge schaltet intera
24. Polygonen in Linienz ge und zur ck k nnen Sie ber das Kontextmenu erreichen 5 2 7 Signalleitungen Mittels Signalleitungen werden die Daten von Block zu Block gef hrt Sie werden hnlich wie Linienz ge erstellt mit dem Unterschied dass die Endknoten an anderen Knoten haften bleiben Bl cke ziehen Signal leitungen immer mit aber Signalleitungen ziehen die Bl cke nie mit Wenn eine Signalleitung von einem Block entfernt wird wird die Verbindung sofort aufgel st Standardm ssig ziehen Signalleitung auch andere Signalleitungen mit Dieses Verhalten kann jedoch in den Programmoptionen ausgeschaltet werden Wenn sie eine Signalleitung verschieben und die anderen Signalleitungen nicht mitziehen m chten dr cken w h rend der Aktion die Shifttaste Wenn Sie die Option so gew hlt haben dass sich Signalleitung gegenseitig trennen hat die Shifttaste die gegenteilige Auswirkung Die Verbindungen zwischen der Signalleitungen wer den somit nicht aufgetrennt Diesen Sachverhalt erkl rt die folgende Grafik etwas genauer 13 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Zeichnungsobjekte Beispielschema Standardverhalten Punkt A wurde verschoben und alle Linien bleiben miteinander verbunden A c B gt K1 Block E wurde verschoben Linien bleiben verbunden E Wenn Linie F vom Block D wegbewegt wird wird die Verbindung immer aufgel st da Linien Bl cke nie mitziehen k nnen Shift Taste Bei einer selektierten Signa
25. Se We Systemmatrix nxn Eingangsmatrix nxp Ausgangsmatrix qxn Durchgangsmatrix qxp y Cx Du TOWDK IEIX Parameter n lt 50 p lt 50 q lt 50 Matrizendarstellung x Ay An An X1 Ba Ba B f Ju X2 Aa Az An u2 Ana e Ann x Bn Bro i Brp Up Ya Cu Ca In realen Systemen ist meistens D 0 79 SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder Lineares Differentialgleichungssystem 13 3 Nichtlineare Glieder F r Zeitsimulationen k nnen lineare und nichtlineare also alle Glieder benutzt werden F r die Frequenzsi mulationen sind jedoch nur die linearen inkl zeitdiskreten Glieder zul ssig F r die wichtigsten nichtlinearen Funktionen stehen eigenst ndige Glieder zur Verf gung andere k nnen mit dem Kennlinienglied oder durch eine Kombination von Standardgliedern realisiert werden Eingangs und Ausgangsverschiebung Die Kennlinien der meisten nichtlinearen Glieder k nnen innerhalb ihres Kennlinienfeldes verschoben wer den Durch eine konstante Subtraktion des Eingangssignals wird die Kennlinie nach rechts und durch eine Addition des Ausgangssignals nach oben verschoben Die Werte f r die Eingangs und Ausgangsverschie bung werden in SimApp standardm ssig nicht in der Zeichnung angezeigt Sie werden im Dialogfeld der Simulationseigenschaften der einzelnen Glieder festgelegt dU0 dr Ge AN Beispiel Die S ttigungskennlinie wird um dU0 und dYO verschoben y A
26. Sie eine Zeitsimulation durchf hren sollten Sie im Allgemeinen das ideale Totzeitverhalten also ohne Approximation ausw hlen Spr nge werden dann absolut korrekt wiedergegeben Wegen des Bufferspei chers wird der Speicherbedarf bei grossen Totzeiten jedoch sehr hoch In gewissen F llen k nnte deshalb eine Approximation Vorteile bringen Wenn Sie sich f r eine Approximation entscheiden und das Totzeitglied nahe beim Eingang des Systems liegt wo noch effektive Spr nge auftreten k nnen sollten Sie wegen der besseren Stossantwort auf jeden Fall die Pad Approximation w hlen Bei der Frequenzsimulation liefert das ideale Totzeitglied f r den Amplituden und Phasengang korrekte Werte Die Eigenwerte werden jedoch nicht berechnet F r korrekte Eigenwerte m ssen Sie deshalb eine Approximation nach Pad ausw hlen wobei der Pad Allpass das bessere Frequenzverhalten aufweist Beachten Sie jedoch dass die Pole und Nullstellen des Pad amp Allpasses ins Gesamtsystem einfliessen und somit die Eigenwerte in Anzahl und Betrag beeinflussen 76 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Allpassglied 1 Ordnung PTa1 Glied 13 2 13 Allpassglied 1 Ordnung PTa1 Glied Das PTa1 Glied weist einen konstanten von der Frequenz unabh ngigen Amplitudengang auf Seine Sprungantwort zeichnet sich dadurch aus dass die Ausgangsgr sse zuerst in die Gegenrichtung springt Allpass behaftete Regelstrecken sind deshalb schwierig auszuregeln Funktionalbeziehu
27. Speicherung dar ber welche Objekte zuerst oder zuletzt gezeichnet oder gedruckt werden Die Reihenfolge der Objekte ist standardm ssig identisch mit der Reihenfolge in der sie erstellt worden sind Neuere Objekte liegen ber den lteren Sie k nnen diese Reihenfolge jedoch jederzeit ndern Wenn Sie ein Objekt in den Vordergrund Th verschieben kommt es ber alle anderen Objekte zu liegen Neue Objekte werden aber wiederum dar ber gelegt Wenn Sie es in den Hintergrund Th verschie ben liegt es danach unter allen anderen Objekten 17 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Wichtige Hilfstasten 5 4 3 Objekte auf Raster verschieben Wenn Sie Objekte freih ndig zeichnen ist es schwierig sie auf einer Linie zu halten F r solche Zwecke verf gt SimApp ber ein Raster das mit Punkten in der Zeichnung andeutet wird Sie k nnen ausw hlen ob die Objekte beim Zeichnen automatisch auf das Raster ausgerichtet werden Diese Eigenschaft ist beson ders f r das Zeichnen von Blockdiagrammen wichtig Das Verkn pfen von Objekten mit Signalleitungen wird dadurch wesentlich erleichtert ansonsten haben Sie M he die Knoten genau zu treffen Das Raster ist so eingestellt dass die Knoten immer genau darauf liegen Sie k nnen das Einrasten vor bergehend ausschalten mit Schaltfl che H wenn das Raster f r einen bestimmten Zeichnungsvorgang zu grob ist Wenn Sie aber nachher vergessen es wieder einzuschalten platzieren Sie alle nachfolgenden Objekte
28. Verlust von Daten die aufgrund der Benutzung der Software entstehen Benutzerhandbuch SimApp Version 2 6 f r Windows 2000 XP Vista Dieses Handbuch und die Software SimApp sind urheberrechtlich gesch tzt Alle Rechte bleiben vorbehal ten Das Kopieren oder Vervielf ltigen als Ganzes ist gestattet sofern keine nderungen vorgenommen werden Anspr che gegen ber B sser Engineering ber die Garantie hinaus besteht nicht Insbesondere bernimmt B sser Engineering keine Haftung f r die Richtigkeit des Inhalts dieses Handbuches nderungen an der Software bleiben vorbehalten Alle Warenzeichen werden ausschliesslich zu Informationszwecken genannt Ausgabe M rz 2009 Copyright 1998 2009 by B sser Engineering SimApp 2 6 Inhalt Inhaltsverzeichnis 1 EMTUATUNS ceci nn En Ha na a Ran Fame na han a a Herta Teen 1 EN AN as istESIMADD cats nen in ef EE 1 1 2 EUFWENISEDIMABP A nn Minds 1 tao Die Fito verwenden tiara ti ee dd 1 1 3 1 Hilfeprogramm ET EE 1 1 3 2 Rtl 2 L Technische Unterst tzung en en EERSTEN 2 2 Ms AN iii 3 ENN Elle WEE e eds Led dl ea ld 3 2 2 Systemvoraussetzungen iii As 3 Ll O e e dd do 3 2 3 1 Internet Download 242 Eur ieh 3 2 3 2 E DEE 3 3 Das SimApp HauptfensSter oncmmiccinnnnnncccnc nn 4 3 1 Uber a aia 4 Me MENUS ee e EE EE Ee A 3 2 1 Leien A 3 2 2 KontextMen S aaa 4 3 3 Symbolleisten und Gchalttl chen AA 4 3 3 1 D teileiste 2 u 8a ee tie 4 3 3 2 Objektpalett
29. Weg Spannungs Wandler K 1 Tt 0 3 s Abbildung 23 Glieder und Signale korrekt beschriften Den Namen eines Knotens eines Funktionsgliedes l sst sich durch Rechtsklick auf den Knoten ver ndern Er wird automatisch innerhalb des Blockrahmens neben den Knoten platziert Sie k nnen ihn verschieben wenn Sie ihn anklicken und dabei die ALT Taste gedr ckt halten Die Knoten von Signalleitungen k nnen nicht bezeichnet werden Die Signalleitung tr gt automatisch den Namen des Gliedes das die Leitung speist oder des Knotens falls dieser bezeichnet ist Der Ausgangsknoten des Summiergliedes kann nicht bezeichnet werden weil dieser zur Signalleitung ge h rt Benutzen Sie stattdessen den Objektnamen des Summiergliedes 24 SimApp 2 6 Frequenzsimulation Blockdiagramm erstellen Modellieren 7 Frequenzsimulation In diesem Kapitel erhalten sie detaillierte Informationen zur Frequenzsimulation Die Grundlagen dazu haben Sie bereits im Einf hrungsbeispiel vermittelt bekommen 7 1 Blockdiagramm erstellen Modellieren Erstellen Sie ein Blockdiagramm setzen Sie die korrekten Werte der Parameter Beachten Sie aber dass Sie f r die Frequenzsimulationen nur lineare Glieder verwenden k nnen dazu geh ren auch die zeitdiskre ten Glieder Nichtlineare Systemteile m ssen sie durch entsprechende lineare Glieder ersetzen Hinweis Im nichtlinearen Reiter Objektpalette existieren einige Glieder mit w hlbaren bertragungsfunkti onen Verkn p
30. annehmen die ein ganzzahliges Mehrfa ches eines Grundwertes sind Er folgt also einem rampenf rmigen Eingangssignal in Form einer Treppen funktion Die Schritth he wird durch die Wahl eines Signalbereichs und der darin g ltigen Aufl sung bestimmt Bei einem Bereich von 16 und einer Aufl sung von 3 Bit betr gt die Schritth he zum Beispiel q 16 2 2 Das Ausgangssignal wird jedoch durch den spezifizierten Bereich nicht begrenzt Dessen Eingabe wird nur zur Berechnung der Schritth he ben tigt Der Quantisierer kann zur Simulation von digitalen Systemen eingesetzt werden wo bedingt durch die be grenzte Aufl sung nur diskrete Signalwerte vorkommen k nnen Die zeitdiskreten Glieder f hren selber keine Quantisierung durch sie bernehmen zu den diskreten Abtastzeitpunkten bloss die momentanen Ein gangssignalwerte Beispiel 3 Bit Quantisierer Ra 16 AA 14 12 J Er WE EE 10 3 keng g Quanti Dee ee ee ee sierer Step Schritt 2 P WE A HE A gt Res 8 Bit DE A me een Ra 10 A H OS po Quantization error 1 IJ Quantisierungsfehler 1 EE AA EEN OT 116 SimApp 2 6 Katalog Logik GND Ground Logisch 0 Masse 13 8 Logik Logikglieder f hren bool sche Operationen mit bin ren oder logischen Signalen aus In SimApp besteht kein Unterschied zwischen einem logischen und einem analogen Signal Logikelemente k nnen durch Aus gangssignale von analogen Gliedern
31. dann zwei Simulationen aus einmal mit der St rgr sse 1 und einmal mit der St rgr sse 2 wobei jeweils die gleiche F hrungsgr sse benutzt wird 32 SimApp 2 6 Zeitsimulation Weitere Bemerkungen zur Zeitsimulation Prog Oszillator Quelle Tt 01s Abbildung 35 Beispiel zur Quellengruppierung 8 4 Weitere Bemerkungen zur Zeitsimulation Eing nge und Ausg nge sind solche Knoten die in der Zeichnung rot erscheinen Wenn noch weitere Kno ten rot sind dann bedeutet dies dass diese nicht verbunden sind Dies ist meistens auf ungenaues Platzie ren zur ckzuf hren Wenn gelbe Knoten oder gelbe Signalleitungen auftreten liegt ein Verbindungsfehler oder ein unvollst ndi ges Teilsystem vor Systemteile die keine Auswirkung auf die gemessenen Knoten haben werden nicht in die Simulation mit einbezogen Starre Regelschlaufen ohne Zeitverz gerungen sogenannte algebraische Schleifen sind im Gegensatz zur Frequenzsimulation nicht erlaubt F gen Sie in solchen F llen ein fiktives Verz gerungsglied 1 Ordnung PT1 Glied oder ein Totzeitglied in die Schlaufe ein und w hlen Sie eine Zeitkonstante oder Totzeit die gen gend kurz ist so dass das Systemverhalten nicht wesentlich gest rt wird Gegebenenfalls m ssen Sie noch die Integrationsschrittweite verk rzen ca 1 10 der k rzesten Zeitkonstante des Systems T 0 001 s Abbildung 36 Starre Regelschlaufen vermeiden 8 5 XY Diagramme Mit dem XY Diagrammblock k nne
32. der Parametervariation im Allgemeinen nicht Teil Es wer den daf r Zusatzwerte benutzt Als Alternative zur Parametervariation k nnte man auch mehrere Einzelsimulationen mit unterschiedlichen Parameterwerten durchf hren und die Ergebnisse im gleichen Diagramm darstellen Der Nachteil dieser Methode ist jedoch dass das Diagramm un bersichtlicher wird und die Parameterwerte nicht im Voraus festgelegt werden k nnen Bei der Parametervariation werden die aktuellen Parameterwerte nicht ver ndert und m ssen nicht nachtr glich wieder zur ckgestellt werden 9 1 Einstellungen zur Parametervariation F r die Parametervariation k nnen an verschiedenen Orten Einstellungen vorgenommen werden 9 1 1 Simulationseigenschaften Hier werden f r ein Glied die Anzahl der Parameters tze und diejenigen Parameter bestimmt die an der Parametervariation teilnehmen Durch dr cken der Schaltfl che Parameters tze bearbeiten k nnen dann die Werte eingegeben werden Sek t Parameters tze 10 Parameters tze bearbeiten Parametereigenschaften Allgemein Verst rkung K 1 multipel Zeitkonstante i 1 Le multipel D mpfung d 05 4 multipet Anfangswert y t lt 0 Yo 0 C multipel Anfangssteigung KOR 0 C multipel Abbildung 43 Parametervariation in den Simulationseigenschaften eines Gliedes Folgende Einstellungen sind f r die Parametervariation wichtig multipel F r jeden Parameter der an der Parametervariation teilnimmt muss
33. die Bibliothek unter dem Namen Test sib ab W hlen Sie wieder im Kontextmenu Ausblenden Die Bibliothek verschwindet bleibt aber trotzdem noch im Speicher verf gbar da sie bloss nicht mehr sichtbar ist Sie k nnen sie im Menu Ansicht Symbolleisten wieder einblenden 53 SimApp 2 6 Bibliotheken Beispiel W hlen Sie im Kontextmen der Bibliothek Schliessen Wenn Sie die Bibliothek noch nicht gesichert haben erfolgt nun zuerst eine Aufforderung zum Speichern Zum Laden klicken Sie im Menu auf Extras Bibliothek laden und w hlen im ffnen Dialog die Datei Test sib aus 54 SimApp 2 6 Katalog Quellen Konstante 13 Katalog der Standardglieder 13 1 Quellen Zum Einstellen der Signalverl ufe stehen Ihnen verschiedene quellenspezifische Parameter zur Verf gung Die meisten Quellen verf gen ber folgende drei Grundparameter Offset Mit dem Offset wird der Signalverlauf nach oben oder nach unten verschoben Startverz gerung Mit der Startverz gerung wird eine begrenzte Zeitdauer definiert die verstreicht bis die Quelle nach dem Simulationsstart den vorgegebenen Signalverlauf ausgibt Mit der Startverz gerung lassen sich mehrere Quellen miteinander synchronisieren Anfangswert Der Anfangswert bestimmt den Ruhezustand vor dem Simulationsstart und die Ausgangsgr sse nach dem Start bis die Startverz gerung vor ber ist Ya Offset Anfangswert ep Simulationsstart Startverz gerung 13 1
34. die Haftreibung bei Ventilen verweisen wir Sie auf die einschl gige Literatur von Shah Ruel und anderen Schl sselw rter zum Suchen valve stiction Shah Ruel Ventil Ausgang position y 0 100 haftet wegen Richtungs A A Richtungsw echsel wechsel Y100 100 7 gt haftet wegen Richtungs Ventilstillstand wechsel g l l haftet wegen Richtungs nderung J Gleitsprung l Interner IS YO gt Sollwert 0 Totzone Haftzone 100 0 100 DS Totzone Haftzone Steuereinganc L oder externer uUo U100 u Solwert Parameter e DS Totzone Deadband Haftzone Stickband Bereich 0 100 e J Gleitsprung Slip jump Die sprunghafte Bewegung in wenn die kumulierten Eingangs signal nderungen gr sser als die Haftzone Stickband werden 0 100 e U0 Eingangssignal das dem geschlossenen 0 Ventil entspricht 0 e U100 Eingangssignal bei offenem 100 Ventil e YO Ausgangssignal wenn das Ventil geschlossen ist 86 SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder Haftreibung e Y100 Ausgangssignal bei offenem Ventil Kann die Dimensionen mm m Durchfluss m s oder andere haben 87 SimApp 2 6 Katalog Stellglieder Anstiegsbegrenzung 13 4 Stellglieder 13 4 1 Anstiegsbegrenzung Dieses Verhalten k nnen Stellglieder aufweisen die dem Steuersignal des Reglers nicht zu folgen verm gen Das Glied begrenzt die negativen und positiven Sig
35. die Strecke selbst schon mindestens einen offenen Integrator besitzt Die modifizierte Form eines Pl Reglers erf llt im Wesentlichen dieselbe Aufgabe wie der ideale Pl Regler Die station re Genauigkeit des idealen Pl Reglers vermag er aber nicht zu erzeugen Funktionalbeziehungen Schrittantwort y yT K u uT 1 sT G s K R 1 sTn Tn gt gt TR 0 0 T t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB a A KR e E EN SimApp 2 6 Katalog Regler Idealer PD Regler PD Regler 13 5 5 Idealer PD Regler PD Regler PD Reglerstrukturen werden auch als voreilende Kompensatoren bezeichnet Sie werden ben tzt falls das transiente Verhalten nicht den Anforderungen entspricht oder wenn das gegebene System instabil ist Pha senanhebung von 0 bis 90 Sie werden nicht benutzt wenn die Strecke selbst keine offenen Integratoren besitzt Der ideale PD Regler ist vor allem von theoretischem Interesse Er ist schwierig zu konstruieren und aus serdem wird das Rauschen in der Regelstrecke verst rkt Funktionalbeziehungen Schrittantwort y K u Tu h t Klo t Tam PD i G s K 1 sT K 1 Tis Amplituden und Phasengang Ortskurve dB A D Anteil 20dB Dek A P Anteil K PD i 0 o 0 K 1 sT gt Pa 0 K 90 K 1 T s 45 0 92 SimApp 2 6 Katalog Regler Realer PD Regler PD r 13 5 6 Realer PD Regler PD r PD Reglerstrukturen werden auch als voreilende Kompe
36. e ni Een E cnn nn rra nr 17 5 4 1 Objekte drehen und spiegeln nnns ne een E A di 17 5 4 2 Objekte orden otras 17 5 4 3 Objekte auf Raster verschieben socio E en are 18 5 4 4 Objekte GruppiereN mail EEEE AE EA E A EEN 18 5 5 Wichtige Hilfstasten dada 18 SimApp 2 6 Inhalt 6 SIMUNAIONSODjekte ci id 20 6 1 Beschreibung A ENEE 20 6 2 Funktionsglieder verbinden AA 20 6 2 1 eu 21 6 2 2 Keis inte TEE 21 6 31 Direktelnstellunigen ci ei 22 6 3 1 Titel verschieben und editieren ooo dea 22 6 3 2 Parameter de ici ie ias 22 BA Simulationseigensch ften EE 22 6 4 1 Parametereigenschaften 44444444400000nnnnnnnnnnanannnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnn 23 6 4 2 ll WEE 23 6 4 3 SN O dee REENEN edd 23 6 4 4 Glieder und Signale bezeichnen mn nnnn cnn nana nnnnnn rra nannnnnnccnnnnnns 24 A 2 u Ener ara alas anaia gaai 25 7 1 Blockdiagramm erstellen Modellieren nn 25 7 2 Frequenzsonden nn nennen 25 7 3 Gimulattonsparameter nenn 26 74 _ Frequenzsimulation starten 27 7 5 Resultate der FrequenzsiMulati0N nennen 27 7 5 1 EE A ON NO 27 7 5 2 Besondere Effekte 2 ee ann Rn E E a TE 28 7 5 3 Eigenwerte iii es a Hehe pers reisen rn In ais 28 7 5 4 Datentabellan comio iia 29 7 5 5 Rappoft iiien eaea NO 29 8 gt LAMA O A E EO O ee 31 8 1 Blockdiagramm iii AA eE 31 8 2 Quellen und Zetsonden nro anno n nn nn nn nana nnn eadi i ada 31 8 3 Quellengrup
37. erhalten alle Objekte der Gruppe den gleichen Zustand Benutzen Sie die Taste wenn Sie genauere Informationen zu den einzelnen Optionen ben tigen 5 3 3 Standardformatierung Wenn ein Objekt neu erstellt wird w hlt SimApp die Formatierungsattribute gem ss der aktuellen Standard einstellung Um diese Einstellung zu ndern ffnen Sie das Dialogfeld Formateigenschaften und achten Sie darauf dass nichts markiert ist Alle nderungen die Sie nun vornehmen wirken sich auf die Standardein stellung der Anwendung aus Die neue Standardeinstellung beh lt ihre G ltigkeit bis SimApp beendet wird 5 4 Objekte ndern und anordnen Es stehen Ihnen mehrere Befehle zum ndern und Anordnen von Objekten zur Verf gung Diese sind ber das Hauptmen das Objekt Kontextmen oder ber eine Symbolleiste verf gbar Die Symbolleiste Zeichnen stellt die wichtigsten Befehle zur Verf gung En DS Asa A Abbildung 17 Symbolleiste zum ndern und Anordnen von Objekten 5 4 1 Objekte drehen und spiegeln Markierte Objekte lassen sich in 90 Grad Schritten nach links de oder rechts 2h drehen Die Spiegelung ist horizontal Ab und vertikal m glich Die Spiegelachse verl uft immer durch das Zentrum des Objektes so dass das gespiegelte Objekt wieder den gleichen Platz einnimmt 5 4 2 Objekte ordnen Die innere Ordnung einer Zeichnung ist nur sichtbar wenn sich die Objekte berlappen In solchen F llen entscheidet die Reihenfolge der
38. falls sie nicht ben tigt werden ebenfalls offen gelassen werden Funktionalbeziehungen Schrittantwort 1 y t T u t dt l x hit Ymax La G s E Reset sl 4 Hold o t i Ti 1 gt Ti t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 0 20dB Dek gt 0 PA 0 gt 0 90 67 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Differenzierer D Glied 13 2 4 Differenzierer D Glied Der Differenzierer entspricht einer m glichst guten Ann herung an einen idealen Differenzierer Bei der Zeitsimulation ist das Verhalten des Gliedes von der Integrationsschrittweite und bei der Frequenz simulation von der Stoppfrequenz abh ngig Ein idealer Differenzierer weist bei einem Sprungeingang am Ausgang ein unendlich hoher Stoss ver schwindender L nge auf der jedoch durch die Ann herung in der H he auf den Wert TD h begrenzt wird und h lang ist wobei h die Integrationsschrittweite ist Je k rzer die Integrationsschrittweite desto besser ist also die Ann herung an das ideale Verhalten Ein rein differentielles Verhalten kommt in einem realen Sys tem nicht vor so dass die Ann herung i A keinen Nachteil bedeutet Funktionalbeziehungen Schrittantwort y t Tpu t h t T e t G s Tps h t D To h Lo 1 gt SE TD 1s SE t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 20dB Dek d mit N herung gt D O TS o 0 gt gt 90 TD 1s 0 gt 0 Implementationshinweise
39. gheitsmoment von Motor und Last S Drehzahl min n 600 27 Die Grundgleichungen beschreiben das innere Verhalten des Blockes Die innere Struktur ist ber drei Kno ten mit der Aussenwelt verbunden Als Steuereingang wirkt die Ankerspannung U als Ausgang die Dreh zahl n und als St rgr sse das Lastmoment M Um den Block f r verschiedene Ausf hrungen von Gleichstrommotoren benutzen zu k nnen m ssen meh rere Gr ssen von aussen einstellbar sein Daraus ergibt sich der folgende Parametersatz Name Formelzeichen Einheit Ankerinduktivit t La H Ankerwiderstand Ra Ohm Motor Konstante Kf Nm A Tragheitsmoment J kgm2 Beachte Das Hoch und Tiefsetzen sowie die Verwendung von Sonderzeichen z B Q ist nicht m glich 10 2 1 2 Blockmappe ffnen Zum ffnen einer neuen Blockmappe w hlen Sie im Men Datei Neue Blockmappe Die Blockmappe be steht aus zwei Bl ttern und einer Tabelle Das erste Blatt dient zur Bearbeitung des Symbols und das Zweite zum Entwurf der inneren Struktur des neuen Blockes 10 2 1 3 Blockdiagramm entwerfen Aus den Gleichungen des Gleichstromantriebes l sst sich direkt das folgende Blockdiagramm zeichnen 43 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen SimApp Workstation Gleichstrommotor sbf DE wm O Ir Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Format Zeichnen Extras Zeitsimulation Frequenzsimulation Service Fenster D A w H Quellen Linear Nichtli
40. sind erlaubt Im fertigen Block erscheinen die Parameter in der gleichen Reihenfolge wobei die freien Zeilen aber entfernt sind Durch die Lehrzeilen haben Sie nachtr glich noch die M glichkeit neue Parameter einzuf gen ohne die bestehende Parameter verschieben zu m ssen Die Parameter lassen sich durch Strg Del wieder l schen Das Festlegen eines Formelzeichens im Eigenschaftendialog ist obligatorisch Wenn es fehlt wird der Pa rameter nicht angenommen oder gel scht Die Zahlenwerte der Parameter k nnen willk rlich sein da sie im fertigen Block jederzeit wieder ver ndert werden k nnen Es ist jedoch ratsam typische Werte eines be kannten Systems zu verwenden damit SimApp die Verkn pfungen mit den Parametern der inneren Glieder korrekt testen kann Ausserdem erscheinen diese Werte beim Einsatz des Anwenderblockes als Standard werte der Parameter 10 2 4 Innere Struktur entwerfen Zum Entwurf der inneren Struktur k nnen alle Objekte also auch Formen der Palette benutzt werden Be achten Sie dass durch innere Quellen die nicht die Gruppennummer O besitzen zus tzliche Simulations durchl ufe ausgel st werden k nnen Verbinden Sie die Gruppennummern der inneren Quellen gegebenen falls mit einem usseren Parameter 10 2 5 Formeln f r die inneren Parameter festlegen Die inneren Parameter haben entweder feste Werte die im fertigen Block von aussen nicht mehr ver ndert werden k nnen oder sind durch die Eingabe einer
41. und aktiv deaktivieren erschei nen nicht siehe Reset und Hold Eingang im nachfolgenden Beispiel 41 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Einfache Bl cke durch Ausw hlen erzeugen ki l i f i Abbildung 46 Objekte ausw hlen und Bl cke bilden Die Ein und Ausgangsknoten entstehen aus den Signalleitungen zu den nicht markierten Gliedern und aus den offenen Knoten innerhalb der Auswahl Die Verbindungen zu den usseren Gliedern werden nach der Blockbildung im Allgemeinen wieder hergestellt Bemerkungen zum Bilden von einfachen Bl cken Signalleitungen zu nicht markierten Gliedern sollten ebenfalls nicht in die Markierung einbezogen wer den da sonst die nicht markieren Glieder abgetrennt werden Die Ausg nge der Summierglieder m ssen mit allen direkt verbundenen Signalleitungen markiert wer den Alle Parameter der markierten Glieder werden als ver nderliche Parameter in den neuen Block ber nommen Diese Parameter erscheinen auch auf der Datenseite der Simulationseigenschaften des neu en Blockes und k nnen wiederum in einen noch h her integrierten Block bernommen werden Die Ei genschaften dieser Parameter sind wiederum frei einstellbar Name Formelzeichen etc Diejenigen Parameter die sie nicht als ver nderliche Parameter in den neuen Block bernehmen m ch ten m ssen Sie vor der Blockbildung ausblenden Sie behalten ihre urspr nglichen Werte als Konstan ten Deaktivierte Knoten werden nicht bernommen
42. und zum Entwer fen der Symbole der Anwenderbl cke 5 2 Zeichnungsobjekte Mit dem Reiter Zeichnen in der Palette bringen Sie die Zeichnungswerkzeuge zum Vorschein htlinear Messen Stellglieder Regler Zeitdisk N NOOOoZtr HM Abbildung 12 Zeichnungsobjekte in der Palette Die meisten Objekte wie Rechtecke und Linien werden durch Klicken und Ziehen mit der Maus erzeugt Die Zeichnungsaktion wird automatisch abgeschlossen sobald Sie die linke Maustaste loslassen Danach wer den blaue Bearbeitungsgriffe gezeigt die es Ihnen erlauben die Gr sse des Objektes zu ver ndern Durch Klicken in die Mitte k nnen Sie das Objekt auch verschieben Linienz ge und Polygone verhalten sich ein Wenig anders wie weiter unten beschrieben wird Jedes Objekt besitzt ein Kontextmenu das Sie durch Klicken mit der rechten Maustaste ffnen k nnen 5 2 1 Linien Linien werden durch Klicken und Ziehen gezeichnet 5 2 2 Rechtecke und Quadrate Rechtecke und Quadrate werden durch Klicken und Ziehen gezeichnet Exakte Quadrate lassen sich durch gleichzeitiges Dr cken der Umschalt Taste erreichen 5 2 3 Abgerundete Rechtecke Abgerundete Rechtecke werden wie normale Rechtecke gezeichnet Sie k nne jedoch auch ein normales Rechteck in ein abgerundetes Rechteck verwandeln und umgekehrt indem Sie mit der rechten Maustaste das Rechteck anklicken und im Kontextmen abgerundete Ecken ausw hlen 5 2 4 Ellipsen und Kreise Ellipsen und Kreise werde
43. verbunden werden Die Wirkrichtung von Sig nalleitungen und somit den Pfeil k nnen Sie ber Pfeil drehen im Kontextmen oder mit der Ende und Pos1 Home Taste umkehren 6 2 1 Additionsstelle Mit Hilfe eines Summiergliedes l sst sich eine Additionsstelle erzeugen oder ein Signal invertieren Abbildung 19 Additionsstelle und Signalinversion Summierglieder k nnen auch mehrere Ausg nge haben In diesem Fall f hren alle Ausg nge das gleiche Signal Der Wirkungssinn der Addition wird durch das Vorzeichen bei der Pfeilspitze verdeutlicht und ist standard m ssig positiv Eine Umkehrung kann via Kontextmenu oder mit der Minus und Plus Taste im numerischen Tastenfeld erreicht werden Dr cken Sie die Alt Taste wenn Sie eine Signalleitung an ein Summierglied anschliessen wollen und wegen des automatischen Einrastens M he haben es zu treffen Das Einrasten wird damit vor bergehend ausgeschaltet Zum Abschliessen der Leitung gen gt es den Endknoten irgend wo innerhalb des Kreises zu positionieren 6 2 2 Verzweigungsstelle Verzweigungsstellen ben tigen Sie wenn Sie ein Signal gleichzeitig an mehrere Orte f hren m ssen Abbildung 20 Verzweigungsstelle Wenn Sie den Anfangsknoten einer Signalleitung auf ein Segment oder auf eine Ecke einer anderen Signal leitung platzieren wird automatisch eine Verzweigungsstelle erzeugt Um eine Signalleitung von einer Ver zweigungsstelle wieder zu trennen m ssen Sie beim Verschieben die Um
44. zwischen Symbol und Strukturblatt Die innere Struktur eines Anwenderblockes wird ber die usseren Blockknoten mit anderen Gliedern ver bunden Diese Knoten k nnen aber nicht direkt im Symbolblatt erstellt werden Sie entstehen automatisch durch Setzen von Knotenobjekten im Strukturblatt F r jedes neue Knotenobjekt wird im Symbolblatt auto matisch ein Blockknoten erzeugt Knotenobjekte und Blockknoten stellen ein untrennbares Paar dar Wenn Sie im Strukturblatt das Knotenobjekt l schen verschwindet auch der zugeh rige Blockknoten im Symbol blatt Dies funktioniert auch in der entgegengesetzten Richtung Knotenobjekt und Blockknoten erhalten automatisch eine identische Erkennungsnummer um ihre Zusammengeh rigkeit zu verdeutlichen Es ist vorteilhaft die Nummer durch den korrekten Signalnamen zu ersetzen 10 2 3 Die Parametertabelle In der Parametertabelle werden die usseren Parameter des Anwenderblockes entworfen Diese Parameter erscheinen im neuen Block unterhalb des Blocksymbols und weisen die gleichen Eigenschaften wie diejeni gen der Standardglieder auf Jede einzelne Zeile kann einen Parameter enthalten In der ersten Spalte ist der Platzhalter Nummer in Klammer sichtbar der f r die Formeleingabe in den inneren Gliedern benutzt wird Doppelklicken Sie in eine beliebige Zeile oder dr cken Sie die Eingabetaste um einen neuen Parameter zu erzeugen oder einen Bestehenden abzu ndern Die Zeilen sind frei w hlbar und Leerzeilen
45. 1 Konstante Mit der Konstantenquelle kann ein beliebiger positiver oder negativer Wert in das System eingespeist wer den der sich Ober de gesamte Simulationszeit nie ndert Offset Startverz gerung und Anfangswert exis tieren bei dieser Quelle nicht Funktion y t C y A C Konstante 55 SimApp 2 6 Katalog Quellen Rampe 13 1 2 Rampe Die Rampe weist bis zum Maximalwert eine konstante Steigung auf Der S ttigungswert Ymax wir immer als positive Zahl eingegeben Wenn die Steigung positiv ist wirkt er als Maximalwert andernfalls als Minimal wert mit negativem Vorzeichen Funktion y t At y A Rampe reste Mi K lt 0 A 1 s 1 Ymax Dn en en em em em em m em e 13 1 3 Schritt Der Zeitpunkt des Schrittes wird mit der Startverz gerung festgelegt Funktion y t H o t TD Y A Schritt H 1 TD Os 56 SimApp 2 6 Katalog Quellen Oszillator Sinus Dreieck Rechteck 13 1 4 Oszillator Sinus Dreieck Rechteck Mit dem Oszillator lassen sich Sinus Rechteck und Dreieckssignale generieren Frequenz Amplitude und Anfangsphase sind frei w hlbar Rechteck Oszillator Mit dem Modulationseingang kann die Ausgangsfrequenz gesteuert werden und der Generator als VCO Voltage Controlled Oscillator Spannungsgesteuerter Oszillator betrieben werden Die Ausgangsfrequenz ist entweder proportional zum Eingangssignal f f x Mod lineare Modulation oder exponentie
46. 3 13 9 6 Steuerbares VerzOgerungsglied occiso aaa 124 139 7 Mergleicherici ia 124 13 9 8 E Eelere E 125 13 9 9 T lee le lee E TEE 125 13 9 10 Schritttampe A A HR aea eea iadi a eiia aE NE a e EEEN 126 AEN LAN EE 127 13 10 1 sende und Empfangsglied u a en nenn een 127 14 Literaturhinweise 2 22 2 haus iia 128 SimApp 2 6 Danksagungen Uber dieses Handbuch In diesem Handbuch finden Sie eine Einf hrung in die Benutzung von SimApp und eine Beschreibung aller Standardglieder Wenn Sie SimApp noch nicht oder nur oberfl chlich kennen raten wir Ihnen es sorgf ltig durchzulesen Simulationsprogramme sind keine so weitgehend standardisierten Programme wie z B Text oder Zeichnungsprogramme Viele wichtige Details erfahren Sie nur wenn Sie dieses Handbuch lesen Hauptanliegen dieses Handbuches ist es die in dieser Software verwendeten Konzepte und Werkzeuge vorzustellen und Ihnen das R stzeug f r erfolgreiche Simulationen zu geben Referenzinformationen ber die Benutzung bestimmter Werkzeuge und Befehle finden Sie dagegen aus schliesslich in der Online Hilfe Benutzen Sie die Direkthilfet wenn Sie Informationen zu Eingabe Schalt und Auswahlfl chen ben tigen Sollten Sie mit einem bestimmten Werkzeug Schwierigkeiten haben dr cken Sie die Funktionstaste F1 die zust ndige Hilfetaste oder klicken auf Inhalt und Index im Men Hilfe In diesem Handbuch wird vorausgesetzt dass Sie mit den grund
47. 360 Drei Integratoren in Serie ergeben in der Simulation eine konstante Phase von 90 anstelle von 270 7 5 2 2 Phasenspr nge Bei sehr steilem Phasenverlauf kann die Phasendifferenz zwischen zwei Punkten gr sser als 180 werden Wegen der Periodizit t der Arctan Funktion entstehen dann falsche Phasenspr nge die jedoch in den Dia grammen leicht zu erkennen sind Dieser Effekt tritt wegen der starken Phasendrehung vor allem beim Ein satz von Totzeitgliedern auf gt CARLA 7 iS ST Is T 1 IE LL 1 T T T 7 y i J DI 02 04 07 1 23456 10 2030 50 100 200 400 1000 A 0 75 A 0 25 0 0 25 05 0 75 1 Abbildung 28 Falsche Phasenspr nge mit Totzeitgliedern In der Abbildung sind die Bereiche mit falschem Phasenverlauf durch die abrupten Phasen nderungen er kennbar Diesen Effekt k nnen Sie vermindern indem Sie die Anzahl Werte je Dekade erh hen die zul ssi ge Phasendifferenz vermindern und die Anzahl der Zwischenwerte vergr ssern Zu Beachten ist jedoch dass dieser Effekt im Allgemeinen erst ausserhalb des interessierenden Frequenzbereichs auftritt Um die st rende Erscheinung im Diagramm zu vermeiden gen gt es deshalb meistens die Stoppfrequenz zu ver mindern 7 5 3 Eigenwerte F r jede untersuchte bertragungsstrecke werden die Eigenwerte berechnet und in einer Tabelle angezeigt Das Totzeitglied wurde im folgenden Beispiel durch einen Pad Allpass 6 Ordnung angen hert 28 SimApp 2 6 Freque
48. 9 2 0 6883 0 6220 0 55248 0 5036 Da die Funktion keine Sprungstellen enth lt bietet die Runge Kutta Methode 4 Ordnung in allen Punkten die beste Ann herung wobei aber auch der Rechenaufwand am gr ssten ist Eine ausf hrlichere Diskussi on des Themas finden Sie in 6 80009 oa 37 SimApp 2 6 Parametervariation Einstellungen zur Parametervariation 9 Parametervariation Mit der Parametervariation kann das Systemverhalten mit unterschiedlichen Parameterwerten schnell und einfach untersucht werden Jeder Parameter kann bis zu 100 unterschiedliche Werte annehmen SimApp f hrt automatisch f r jeden Wert eine Simulation durch und stellt alle Ergebnisse im gleichen Diagrammfens ter dar Haben mehrere Parameter variable Werte spricht man von Parameters tzen Z B alle i ten variablen Wer te der Parameter eines Gliedes bilden zusammen den i ten Parametersatz des Gliedes Alle i ten Parame ters tze aller Glieder zusammen bilden den i ten Parametersatz der Zeichnung Die Anzahl der Parameters tze ist f r jedes Glied individuell w hlbar Die Anzahl der Parameters tze die f r eine Simulation benutzt werden kann in den Einstellungen zur Zeit und Frequenzsimulation festgelegt werden Die Anzahl der Parameters tze der einzelnen Glieder darf jedoch gr sser oder kleiner sein Die Standardwerte der Parameter die unterhalb des Blocksymbols in der Zeichnung und in den Simulati onseigenschaften dargestellt werden nehmen an
49. Abbildung 10 Datentabelle 4 4 3 Liste der Simulationen F r jede Simulation wird ein Diagrammfenster wie oben beschrieben erzeugt Sie k nnen diese Fenster zu Vergleichszwecken stehen lassen oder gleich wieder l schen Beim L schen gehen jedoch auch alle Simu lationsdaten verloren Sie k nnen die Diagrammfenster aber auch vor bergehend verbergen so dass sie das Hauptfenster nicht berdecken Der Fenstertitel l sst sich ebenfalls ver ndern Eine bersicht ber die offenen Diagrammfenster zeigt ein kleines verschiebbares Fenster in der linken oberen Ecke des Zeichnungsbereichs das in Form einer Liste den Simulationstype Zeit oder Frequenz und die Fenstertitel anzeigt Klicken Sie auf die entsprechende Zeile in der Liste wenn Sie ein bestimmtes Ergebnisfenster in den Vordergrund stellen oder wieder sichtbar machen m chten 10 SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel System simulieren Simulationen YA Frequenzgang Abbildung 11 Simulationsliste 11 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Einf hrung 5 Zeichnungsfunktionen 5 1 Einf hrung SimApp weist grosse hnlichkeiten zu einem Zeichnungsprogramm auf wobei aber der Funktionsumfang auf die spezifischen Anforderungen eines Simulationsprogramms beschr nkt ist Zus tzlich zu den Funkti onsgliedern und Signalleitungen k nnen einfache Formen wie Rechtecke Linien etc und Text eingef gt werden Diese Objekte dienen v a zur Illustration und Beschreibung der Blockdiagramme
50. Ausgabe innerhalb eines Netzwerkes oder eines sonstigen Mehrstationen Rechensystems umfasst die Nutzungsbefugnis das Recht die erworbene Software einmal auf einem einzigen Netzwerkserver Computer zu installieren und in den Arbeitsspeicher so vieler Arbeitsstationen zu laden wie in der erworbenen Lizenz vereinbart wurde Der Einsatz der Software innerhalb mehrerer Netzwerke ist unzul ssig sofern nicht die dazu notwendige Anzahl Lizenzen erworben worden ist Der Kunde ist berechtigt pro erworbene Lizenz an einer Vollversion die Datentr ger je einmal zu Sicherungszwecken zu vervielf ltigen Wechselt der Kunde an einem Arbeitsplatz oder einem Netzwerkserver die Hardware auf der er die lizenzierte Software einsetzt muss er die Software vom Massenspeicher der bisher verwendeten Hardware l schen Ein zeitgleiches Ein speichern Vorr tighalten oder Benutzen der Software auf mehr als nur einem Computer ist unzul ssig Die Software darf an Dritte bertragen werden wenn die Software vollst ndig mit Originaldatentr ger und Originalhand buch und ohne Zur ckbehaltung von Kopien weitergegeben wird und der Empf nger sich mit den Lizenzbestimmungen einverstanden erkl rt und sich bei BE als neuer Benutzer registriert Dem Kunden ist untersagt die Software zu dekompilieren zur ckzuentwickeln zu disassemblieren oder auf andere Weise zu versuchen den Quellcode der Software zug nglich zu machen die Software zu ndern zu bersetzen oder davon ab
51. Benutzerhandbuch www simapp com Version 2 6 simApp f r Windows 2000 XP Vista Nutzungsbestimmungen Die mit dieser Lizenz erworbene Software SimApp mit ihren Ausgaben Light Workstation und Server ist Eigentum der Firma B sser Engineering BE oder derer Lizenzgeber und ist durch nationale Gesetze und internationale Vertr ge urheberrechtlich gesch tzt Mit der Annahme der Lizenzbedingungen erhalten Sie das Recht zur Benutzung der Soft ware Sofern nicht durch eine mit dieser Lizenz ausgelieferte Zusatzvereinbarung andere Regelungen getroffen werden unterliegt die Nutzung der Software folgenden Bestimmungen Lizenzbestimmungen Die Nutzungsbefugnis an den SimApp Ausgaben Light und Workstation ist beschr nkt auf die Nutzung an einem einzigen Computerarbeitsplatz unabh ngig davon ob es sich um einen PC Arbeitsplatz innerhalb eines Netzwerkes oder eines sonstigen Mehrstations Rechensystems oder um einen einzelnen mit anderen Computerarbeitspl tzen nicht verbundenen PC Arbeitsplatz handelt M chte der Kunde diese Ausgaben auf mehreren Computerarbeitspl tzen instal lieren muss er entweder eine entsprechende Anzahl von Lizenzen in Form von Vollversionen Datentr ger und Hand buch oder in Form von Zusatzlizenzen Recht zur Vervielf ltigung der Software ohne Erwerb zus tzlicher Datentr ger bzw Handb cher erwerben durch die ihm zus tzliche Rechte zur Vervielf ltigung einger umt werden Bei der Nutzung der Server
52. Bevor Sie auf die Schaltfl che klicken dr cken Sie die Alt Taste Verschieben Sie die Schaltfl che in das Bibliotheksfenster Ihr Bibliotheksfenster hat nun etwa folgendes Aussehen A Ohne Namen 1 gt in Bearbeitung lt Abbildung 54 Bibliothek erzeugen Sie k nnen die Schaltfl chen durch anklicken und verschieben neu anordnen Klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Bibliotheksfenster und w hlen Sie im Kontextmenu Umbenennen Geben Sie den Namen Testein Dies ist nun der neue Name der Bibliothek der in der Titelzeile angezeigt wird Wenden wir uns nun den Symbolen der drei Schaltfl chen zu Die beiden Objekte die Sie aus der Zeichnung eingef gt haben besitzen nun je eine graue Schaltfl che mit den Bezeichnungen X1 und X2 Das Objekt das Sie von der Palette eingef gt haben hat keine Ver nde rung erfahren Die Texte in den Schaltfl chen X1 und X2 k nnen Sie ver ndern oder durch ein Bild erset zen Das Bearbeiten von Schaltfl chen in Bibliotheken gestaltet sich gleich wie in der Palette Kapitel Palette bearbeiten ffnen Sie wieder das Kontextmenu der Bibliothek und w hlen Sie Bearbeitungsmodus Durch das Aus schalten des Bearbeitungsmodus wird das Fenster augenblicklich verkleinert und die Schaltfl chen werden zusammen geschoben erscheinen jedoch in der gleichen Reihenfolge Abbildung 55 Die fertige Testbibliothek W hlen Sie im Kontextmen Rechtsklick auf Titelleiste Speichern und speichern Sie
53. Block aus Zwischenablage importieren Der Block wird ge ffnet und in die beiden Bl tter der Blockmappe eingef gt Es spielt dabei keine Rolle welches Blatt gerade sichtbar ist Noch einfacher geht es wenn Sie im Kontextmenu eines Anwenderblockes auf Anwenderblock in Block mappe ffnen klicken 10 2 12 Weitere Bemerkungen zum Entwurf von Anwenderbl cken e Sie k nnen mehrere Blockmappen ffnen und gleichzeitig mehrere Anwenderbl cke erstellen e Das Struktur und das Symbolblatt k nnen gemeinsam in eine Datei abgespeichert werden W hlen Sie Datei speichern oder Datei speichern unter Die Datei erh lt die Namenserweiterung f r Blockmappen sbf e SimApp akzeptiert auch Zeit und Frequenzsonden innerhalb eines Blockes Sie wirken sich gleich aus wie ussere Sonden Der Einsatz solcher Sonden ist fraglich da sie in der Zeichnung nicht sichtbar sind aber dennoch die Simulation beeinflussen e _Anwenderbl cke besitzen im Gegensatz zu vielen Standardgliedern nur ein Symbol e Wenn Ihr Block ein oder mehrere zeitdiskrete Glieder enth lt m ssen Sie f r deren Abtastintervalle einen Blockparameter vorsehen Der Bezug muss direkt sein z B 3 und darf keine Formelausdr cke enthalten 1 2 oder 5 5 e Zu Testzwecken k nnen innere Signal auch ohne Knoten mit einem Sende Empf ngerpaar nach aus sen gef hrt werden 49 SimApp 2 6 Palette bearbeiten Seiten erzeugen l schen und umbenennen 11 Palette bearbeiten Die P
54. Da ein idealer Differenzierer auch programmtechnisch nicht realisiert werden kann wird folgende Ersatz IZ funktion benutzt G s Im Idealfall w re T 0 1 Ts F r die Zeitsimulation gilt T h Integrationsschrittweite F r die Frequenzsimulation gilt T Oe Simulations Stoppfrequenz durch Anwender w hlbar 1000 oder T T 100 je nachdem welcher Wert kleiner ist 68 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Vorhalteglied DT1 Glied 13 2 5 Vorhalteglied DT Glied Das DT Glied besteht aus der Kombination eines idealen Differenzierers mit einem Verz gerungsglied 1 Ordnung Dadurch wird gegen ber dem Differenzierglied die Schrittantwort stark abged mpft und das an schliessende Einschwingverhalten deutlich verl ngert Funktionalbeziehungen Schrittantwort t Ee y T y Tat h t 2e T h t T DT1 ot gt TD 1s T1 01s gt Si t T Amplituden und Phasengang Ortskurve An 69 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Verz gerungsglied 1 Ordnung PT1 Glied 13 2 6 Verz gerungsglied 1 Ordnung PT Glied Das PT Glied besitzt einen internen Energiespeicher und folgt deshalb einem Sprung an seinem Eingang nur verz gert Scharfe Ecken und steile Flanke werden stark gegl ttet Die D mpfung ist so stark dass kein berschwingen auftreten kann Bei der Schrittanregung folgt die Ausgangsgr sse nach l ngerer Zeit propor tional der Eingangsgr sse
55. Formel von einem oder mehreren Blockparametern ab h ngig Der Bezug auf die Blockparameter kann sehr einfach sein Zum Beispiel k nnte der Werte eines inneren Parameters immer genau dem Wert eines usseren Parameters entsprechen Es sind jedoch auch komplexere Bez ge m glich die als Funktion eingegeben werden Die Eingabe der Bez ge erfolgt in den Parametereigenschaften der inneren Glieder Wenn Sie das Kontrollk stchen f r die Formel aktivieren wird w hrend einer Simulation der aktuelle Wert mit der Formel und den Werten der Blockparameter berechnet 46 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen Zur Auswertung der Formel wirkt im Hintergrund ein Formelinterpreter Die Formel wird als freier Text einge geben der jedoch bestimmten Regeln unterworfen ist Funktionen Operatoren und Konstanten des Formelinterpreters Funktion Beschreibung A Addition Subtraktion Multiplikation Division Potenz Fakult t sin Sinus Radiant cos Cosinus Radiant tan Tangens Radiant arcsin Arcussinus Radiant arccos Arcuscosinus Radiant arctan Arcustangens Radiant In nat rlicher Logarithmus log dekadischer Logarithmus exp e hoch x sqr Quadrat sart Wurzel int ganzzahliger Anteil frac _ nicht ganzzahliger Anteil abs Absolutwert md Runden auf ganzzahlige Werte Pi Zahl zn 3 14159 F
56. Integration wieder freigegeben Anti Windup Reset T Die Ausgangsgr sse des Integrators nach dem Uberschreiten eines Grenzwertes soweit zur ckgestellt dass die Ausgangsgr sse des Reglers genau dem berschrittenen Grenzwert entspricht Ymax oder Ymin Funktionalbeziehungen Schrittantwort T T Zz 1 z 1 PIDz G z K 1 Xz TMz hit Ken gt K 1 K 4 o t TV s TN 1s Ts 0 1s gt 0 t Amplituden und Phasengang Ortskurve K N PIDz I GU Z 1 2 z 1 T T z 45 0 45 90 110 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsgliederz bertragungsfunktion G z Glied 13 6 9 z bertragungsfunktion G z Glied Das G z Glied ist die allgemeine Form eines linearen zeitdiskreten bertragungsgliedes Es ist das Pendant zum analogen G s Glied und wird auch als digitaler Regler bezeichnet Ein Digitalrechnerprogramm muss kausal sein d h zur Berechnung eines neuen Wertes y KT der Aus gangsgr sse k nnen nur die Eingangswerte u KT u KT T benutzt werden Daraus folgt dass der Nen nergrad gr sser oder gleich dem Z hlergrad sein muss Funktionalbeziehungen G z G z by b z b z oz all e G z K 222 nE K A E e Le sai D ARA a Z aytaz a Z z2 gt Ts 0 1 s m lt n a H Ts 0 1 s bo 1 a0 1 m lt 31 n lt 31 bO 1 a0 1 Die Bedeutung der Anfangsbedingungen wird aus der Zustandsdarstellung ersichtlich Cp 3 0 0
57. Maximumsbildung herangezogen werden Maximum Minimum Betragsmaximum Betragsminimum y A y A yA yA u1 u1 gt gt u2 u2 13 3 15 Extremwert Dieses Glied folgt dem Eingangssignal und h lt am Ausgang den gr ssten oder kleinsten Wert der seit dem Start der Simulation oder seit dem letzten Zur cksetzen Reset aufgetreten ist Mit der positiven Flanke des Resetsignals wird der Ausgang auf den momentanen Eingangswert zur ckgesetzt Solange der Resetein gang gesetzt ist folgt der Ausgang exakt dem Eingang Maximum yA yA Minimum Va Betragsmaximum Betragsminimum y A Y A Zeg SU 85 MinMax min 2 Extrem wert max Reset gt SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder Haftreibung 13 3 16 Haftreibung Das Auftreten von Haftreibung kann in Regelkreisen leicht zu Schwingungen f h ren Dieser Effekt ist zum Beispiel in Ventilen zu beobachten wenn die Stellgr sse kurzzeitig angehalten oder die Bewegungsrichtung ge ndert wird Wenn das Ventil in Ruhe ist muss f r eine weitere Bewegung zuerst die Haftreibung berwunden werden die gr sser als die Gleitreibung ist Dies f hrt dazu dass die Ventilcharak Haft teristik nicht bloss einer einfachen Hysteresekurve entspricht sondern dass zus tz reibu ng lich nach jedem Stopp oder nach jeder Richtungs nderung ein Sprung auftritt S Im Englischen spricht man von valve stiction wobei stiction aus den beiden W r Y y tern
58. Position wird durch ein digitales Signal am Steuereingang festgelegt S 00 01 Se On 1 lt 0 0 0 1 1 0 1 n 1 0 0 e 1 2n 0 0 Br 0 Wenn das Steuersignal lt O oder gr sser als die Anzahl Ausg nge 1 ist werden alle Ausg nge auf O ge setzt 13 9 4 n 1 Eingangsschalter Multiplexer Dieser Multiplexer kann sowohl analoge als auch rein logische Signale umschalten Er gestattet aus 2 bis 50 Eing ngen einen einzelnen auszuw hlen und dem Ausgang zuzuf hren Dies ist die Ausf hrung eines einpoligen Schalters mit n Positionen die ber ein digitales Eingangssignal ausgew hlt werden S Out lt 0 0 0 10 4 11 n 1 In 1 gt n 0 Wenn das Steuersignal lt O oder gr sser als die Anzahl Eing nge 1 ist wird der Ausgang auf 0 gesetzt 13 9 5 Steuerbares Abtast Halteglied Dieses Glied weist einen analogen und einen logischen Eingang auf Auf eine positive Flanke am Steuerein gang Halten wird der momentane Eingangswert erfasst und am Ausgang zur Verf gung gestellt Der Aus gang bleibt bis zum Ende der Simulation oder bis zum Auftreten des n chsten Haltesignals konstant Bis zum ersten Halten wird der Ausgang durch die Folgen vor Halten Option bestimmt Wenn diese Option aktiviert ist folgt der Ausgang bis zum Eintreffen des ersten Haltesignals exakt dem Eingang andernfalls bleibt er auf 0 Nach dem ersten Halten hat diese Option keine Auswirkung
59. Schrittrampe 13 9 10 Schrittrampe Die Schrittrampe erzeugt am Ausgang eine treppenf rmige Rampe mit fest vorgegebenem Schrittwert Mit jeder positiven Flanke am Clockeingang wird die Rampe um eine weitere Stufe erh ht oder erniedrigt Die Rampe startet bei einem vorgegebenen Startwert und w chst in Richtung des Grenzwerteingangssignals Limit Ein Resetsignal erm glicht das asynchrone Zur cksetzen der Rampe auf den Startwert Wenn die Rampe den Grenzwert erreicht hat wird des Grenzsignal Q gesetzt und der Ausgang bleibt auf seinem letzten Wert stehen Wird der Grenzwert verschoben wird das Grenzsignal wieder gel scht und die Rampe n hert sich bei jeder Clockflanke nun dem neuen Grenzwert Durch die Umschaltung des Grenzwertes kann die Richtung der Rampe jederzeit im vollen Lauf ge ndert werden Limit YO Schritt rampe Lim JLY Clik RS Q dY 1 pio pi fil 126 SimApp 2 6 Katalog Spezialglieder Sende und Empfangsglied 13 10 Spezialglieder 13 10 1 Sende und Empfangsglied Mit Sende und Empfangsgliedern k nnen grosse Blockdiagramme bersichtlicher gestaltet werden Das Signal wird von einem Sender auf einen oder mehrere Empf nger bertragen ohne dass eine Signalleitung gezogen werden muss Die Zuordnung zwischen Sender und Empf nger erfolgt Ober den gemeinsamen Namen Es d rfen nicht zwei Sender den gleichen Namen aufweisen weil dies einem Kurzschluss zwischen zwei Ausg ngen gleichk me Es is
60. SimApp Marketing und Verkauf VentiMar LLC Suite 104 Fort Collins CO 80525 USA f r seine tatkr ftige Unterst tzung in allen Bereichen des Projekts und die Bearbeitung der englischen Texte Fr hling 2009 Bruno B sser VI SimApp 2 6 Einf hrung Was ist SimApp 1 Einf hrung 1 1 Was ist SimApp SimApp ist ein Programm zur Untersuchung und Optimierung von dynamischen Systemen mittels Blockdia grammen auch Blockschaltbilder Wirkungspl ne Wirkschaltpl ne Strukturbilder Signalflusspl ne ge nannt wobei keine vorgegebenen Strukturen vorausgesetzt werden Es k nnen beliebige Blockdiagramme mit den vorhandenen Funktionsgliedern entworfen und simuliert werden SimApp eignet sich vor allem f r den Einsatz in der Steuer und Regelungstechnik Lineare und nichtlineare zeitinvariante und zeitvariante Systeme k nnen im Zeitbereich simuliert und die Ergebnisse mittels Zeit und XY Diagrammen dargestellt werden F r lineare und zeitinvariante Systeme besteht zus tzlich die M glichkeit verschiedener Analysemethoden im Frequenzbereich Es lassen sich Frequenzg nge Bodediagramme und Ortskurven Nyquistdiagramme sowie Black Nicholsdiagramme erstellen und die Eigenwerte des Systems oder der untersuchten Teilsysteme berechnen Die resultierenden Datenwerte k nnen in tabellarischer und grafischer Form ausgedruckt und zur Weiterverarbeitung in andere Programme exportiert werden Die Modellierung der Systeme als Blockdiagramme erfol
61. Simulationsstart Die Datentabellen k nnen Sie als Ganzes oder durch Zellen Zeilen oder Spaltenmarkierung in Ausz gen ausdrucken Die Zeitspalte wird immer mitgedruckt auch wenn sie nicht innerhalb des markierten Bereichs liegt 8 8 3 Rapport Der Rapport Abbildung siehe Frequenzsimulation zeigt eine Zusammenfassung der wichtigsten Eckdaten der Simulation Der angegebene Speicherbedarf umfasst nur die simulierten Datenwerte 36 SimApp 2 6 Zeitsimulation Beispiele zur Zeitsimulation 8 9 Beispiele zur Zeitsimulation 8 9 1 Numerische L sung von Differentialgleichungen Ein einfaches Beispiel zeigt Ihnen wie Sie mit SimApp eigene Differentialgleichungen l sen k nnen Gegeben sei die Anfangswertaufgabe y 2x y y 0 1 Gesucht werden die N herungswerte mit verschiedenen Integrationsmethoden Diese sollen in einer Tabel lendarstellung miteinander verglichen werden Aus der Differentialgleichung l sst sich das folgende Blockdiagramm zeichnen Rampe A 1 s 1 Produkt Quadrat w Abbildung 42 Blockdiagramm zum L sen der Differentialgleichung y 2xy Berechnen Sie nun f r jede Integrationsmethode die ersten 10 Werte mit einer Schrittweite h 0 1 Kopieren Sie diese Spaltenweise via Zwischenablage in eine Tabelle eines Tabellenkalkulationsprogramms z B Mi crosoft Excel und vergleichen sie mit der exakten L sung y x 1 x 1 z E jp 09 099 09803 0 9901 7 5 0 8883 0 8252 3 9
62. T Tra Er G s K 1 STR Xi sf K 1 EELER TR1 2s TR2 1s Tm gt gt Tri 2 Tro gt Tn TNI 10s TN2 0 5 s Amplituden und Phasengang Ortskurve dB A PID 100 SimApp 2 6 Katalog Regler Verallgemeinerter PID Regler PID a 13 5 13 Verallgemeinerter PID Regler PID a Mit dem verallgemeinerten PID Regler sind auch komplexe Wurzeln im Z hler und Nennerpolynom reali sierbar Alle anderen Strukturen sind jedoch durch geeignete Parameterwahl auch m glich Eine typische Schrittantwort Amplituden und Phasengang und Ortskurve k nnen wegen der m glichen Vielfalt nicht angegeben werden Funktionalbeziehungen PID a PID a N Zu y y2dIn YT Klu 2d T 72 K 1 2d 1_s I s L r 2a2 1 2d TnS Ins mg 1 2d T s Ts gt G s K SC K 1 dz 1 1 2d TnSs Tys dz 1 TZ is TZ 1s dN 2 dN 2 TN 2s TN 2s 13 5 14 Lead Lag Regler PID Reglerstrukturen werden eingesetzt wenn sowohl das station re als auch das transiente Verhalten den Anforderungen nicht entsprechen Der Lead Lag Regler entspricht dem modifizierten PID Regler wobei jedoch die Aufteilung in einen vorei lenden lead und einen nacheilenden lag Anteil besonders bersichtlich ist Funktionalbeziehungen Schrittantwort y y T T yT T Lead Lag Kju aT bT iabT T Regler LLC 1 aT s 1 bT s EI G s K 1 Ts A 1 T s K 1 a 4 LEE T1 01s a gt 1 b 0 5 b lt 1 T2 1s Amplituden und Phasenga
63. Verz gerungsglied n ter Ordnung DToetG lted nennen nnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnner nennen rn 73 13 2 10 LALA Ma 74 13 2 11 Rationales bertragungsglied GiskGled nenns 74 13 2 12 ee ee ET EE 75 13 2 13 Allpassglied 1 Ordnung D al Gled non n nn naar nr nennen nennen ernennen 77 13 2 14 Allpassglied 2 Ordnung D TaiGled nn nn nnnnennnnnn nc conan non nnnnnn nennen nennen nennen ernennen 78 13 2 15 Lineares DifferentialgleichungssysteM nn Bnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnn nennen ernennen nennen nnnnnnnn nennen nn 79 13 3 Nichtlineare ET EE 80 E ele UE EE EN 1332 Radtzierolted Wurzel seen esa EN EW e E EE EN 13 3 4 Multiplizierglied Produkt 2 e 81 UE Mel e UE DEE 13 3 6 Verkn upfungsglied 13 3 7 Funktionsglied mit einem Emgang 82 13 38 Funktionsglied mit zwei Eing ngen u u nn seen nn nen 83 13 3 9 Kennlinienglied KL Glied EE 83 13 3 10 eeler BEEN 83 13 3 11 Ansprechschwelle Tote Zone 22 4 4 224242 to edi ani n 84 13 3 12 E 1327 1 DEE 84 13 3 13 Hysteresis nn a A ESA 84 13 3 14 Minimum Maximum MimnMas netk nn naar rn cnn n nn r nen n nn anne rr rr nnnn rn rr nan nnnnnnnner nn 85 13 3 15 SAE E E T E nda E deet Eee 85 13 3 16 H ftrei bungee a e eege EE ee Ed apaa a aaa 86 13 4 eelere TE 88 13 41 ne colek 10r AN Tals eii 88 13 42 _ Anstiegskonstante A a HI 88 13 5 SiE a LE EE 89 13 5 1 ZWEIPUNK cuco iia dee EERSTEN 89 SA A O a 89 13 5 3 Idealer Pl Reg
64. a rsnn ee ENEE E E E RE 109 13 6 8 Zeitdiskreter PID Regler PIDZ 4 ee een ae 110 13 6 9 z Ubertragungsfunktion G z Glied uueeeneeennnenennnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnennnnnenennennnnnnn 111 13 6 10 Zeitdiskretes Filter Z Filter u nn a ned lee 111 13 6 11 Lineares DifferenzengleichungSSySteM nennen nn nnnnnnnner nn 112 13 7 E ET 113 13 7 1 Analog Digital Umsetzer ADU ADCH nro rc canon nr rare n cnn nan nr rr naar nn nr nnnn nn anar nennen 113 13 7 2 Digital Analog Umsetzer DAU DACH 114 13 7 3 Analog Bin r Umsetzer ABU ABC 115 13 7 4 Bin r Analog Umsetzer BAU BAC nn nc canon nano nn nn ernennen naar nn nr tennan nan nenne 115 13 7 5 Qu ntisierer een RI Dres 116 13 8 Bee UE ET 117 13 8 1 GND Ground Logisch 0 Masse 117 13 8 2 Ee E ER ENEE 117 13 83 HINNE E A do da dea da O 117 13 84 ODER LE WEE 118 13 8 5 Exklusiv ODER XOR AntivValenz ooonnccnnnnnnnncnnnnonccccocnnnnccccnnnnn nn E aE crac 118 13 8 6 Inverter NOT Negation ninen onae Baer 118 138 1 e ee EE 119 13 88 UK Fp ge 2 dd in 119 E O EE 120 13 8 10 Monoflo e 2 en Hr Insert 120 13 8 11 Verz gerter Monofl p ad deet 121 13 9 VE ME 122 13 9 1 E AA A A EA 122 ERES EE 122 13 93 1 n Ausgangsschalter Cemultplexer cnn nnnnn cnn nan nn nr naar nn nr nen nnna nan nenne 123 13 94 n 1 Eingangsschalter Multiplexer AA 123 13 9 5 Steuerbares Abtast Hahteolted AA 12
65. alette enth lt alle Standardobjekte die Sie in ihre Zeichnungen einf gen k nnen Sie besteht aus meh reren bereinander liegenden Seiten die ber Reiter zug nglich sind Jede Seite enth lt eine bestimmte Kategorie von Objekten Die Palette l sst sich auch ver ndern und erweitern indem z B neue Seiten erstellt und mit beliebigen Ob jekten Anwenderbl cke Standardglieder Formen Teilsysteme aufgef llt werden Folgende M glichkeiten zur Palettenbearbeitung stehen zur Verf gung Neue Seiten erzeugen Seiten verschieben Anordnung ver ndern Palette durch neue Objekte erweitern Seiten umbenennen Seiten l schen Schaltfl chen verschieben Palette laden und speichern 11 1 Seiten erzeugen l schen und umbenennen F r diese Funktionen ben tigen Sie das Kontextmen der Palette das durch Klicken mit der rechten Maus taste ge ffnet wird nicht auf Schaltfl chen Neue Seite Klicken Sie auf Neue Seite Geben Sie einen Namen ein der in der Palette noch nicht existiert Seite l schen Klicken Sie auf Seite l schen Die oberste Seite wird sofort gel scht Wenn sich noch Schaltfl chen darin befinden wird eine Best tigung zum L schen aller Schaltfl chen und der damit verbundenen Objekte ver langt Standardseiten k nnen nicht gel scht werden Seiten umbenennen Klicken Sie auf Seite umbenennen Standardseiten k nnen nicht umbenannt werden 11 2 Reiter und Schaltfl chen verschieben Die Reiter f r die Seite
66. atierung ge ndert Die Formateigenschaften eines Objektes gelten nur f r dieses Objekt wobei die Standardformatierung f r alle neu erzeugten Objekte gilt 5 3 1 Formatierungssymbolleiste F r die Formatierung existiert eine eigene Symbolleiste 15 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Objekte formatieren E E Arial v0 epp A B i b Abbildung 14 Formatierungssymbolleiste Damit k nnen Sie die wichtigsten Formatierungen f r Text F llung und Linien vornehmen Wenn ein Objekt markiert ist ndern Sie damit das Aussehen dieses Objektes ansonsten wird die Standardformatierung ver ndert Die Anderungen werden immer sofort ausgef hrt 5 3 2 Formateigenschaften Alle Formatierungsattribute eines Objektes sind Ober das Dialogfeld Formateigenschaften zug nglich Sie k nnen dieses Dialogfeld ber das Men Format oder ber das Kontextmenu des Objektes aufrufen L Formateigenschaften F llung Linien Text Optionen St rke 0 1 10 mm Y Haarlinien Linienfarbe 5 L ckenfarbe Vorschau 100 Transparent E Linienende ED Rund Werbindungsstellen Kb Rund mr BR schiessen Abbildung 15 Formateigenschaften f r Linien Das Dialogfeld besteht aus vier Ebenen Es ist kein modaler Dialog d h nach erfolgter Eingabe m ssen Sie das Dialogfeld nicht schliessen Es liegt immer ber der Zeichnung und zeigt die aktuellen Formatierungen an Wenn ein Objekt markiert ist zeigt es die aktuellen Attr
67. ationen ber die Einstellm glichkeiten zu erhalten 10 2 9 Struktur und Symbol zusammenf hren exportieren Das Zusammenf hren von Struktur und Symbol erfolgt wenn Sie den Block in die Windows Zwischenablage exportieren Dazu d rfen Sie aber nicht die Standardkopierfunktion benutzen W hlen Sie im Men Extras Blockmappe Block in die Zwischenablage exportieren oder dr cken Sie die Exportieren Taste 10 2 10 Bl cke verwenden und abspeichern Nach dem Kopieren in die Zwischenablage k nnen Sie Ihren neuen Block wie jedes andere Standardglied einsetzen Sie sollten jedoch nicht vergessen ihn mindestens an einem Ort abzuspeichern Dies kann in nerhalb einer normalen Zeichnungsdatei in der Palette oder in einer Bibliothek sein Wenn Sie den Block gesichert haben ben tigen Sie den Inhalt der Blockmappe nicht mehr Alle Informatio nen sind im Block selber gespeichert den Sie jederzeit wieder ab ndern k nnen 48 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen 10 2 11 Bl cke berarbeiten Anwenderbl cke k nnen zur berarbeitung jederzeit wieder in eine Blockmappe kopiert werden Kopieren Sie den Block mit Bearbeiten Kopieren in die Zwischenablage Zum Einf gen in die Blockmappe d rfen Sie jedoch nicht den Standardbefehl Bearbeiten Einf gen benutzen Dies w rde den vollst ndigen Block in das Symbol oder in das Strukturblatt einf gen ohne ihn zu ffnen W hlen Sie stattdessen Extras Block mappe
68. bbrechen Abbildung 48 Blockparameter festlegen 2 Als Wert w hlen Sie einen typischen Wert f r ein konkretes Beispiel 3 Schliessen Sie das Dialogfeld Das Formelzeichen der numerische Wert und die Einheit erscheinen nun in der ersten Zeile der Parametertabelle 4 Wiederholen Sie nun Punkt 1 und 2 f r den Ankerwiderstand die Motorkonstante und das Tr gheits moment 5 Nachdem die neuen Motorparameter erzeugt sind m ssen die Beziehungen zu den Parametern der inneren Glieder definiert werden ffnen Sie das Dialogfeld des PT1 Gliedes das den Titel Ankerstrom 44 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen tr gt und danach die Parametereigenschaften und klicken auf den Reiter Zeitkonstante Im Eingabefeld Formel geben Sie nun die Formel 1 2 ein Parametereigenschaften Verst rkung Zeitkonstante Anfangswert ylt lt D Abtastintervall Name Zeitkonstante Formelzeichen T Einheit Minimum Eingabe 0 Maximum Eingabe 1E100 O Formel D in Zeichnung immer anzeigen Za Abbildung 49 Formel eingeben 6 Die Werte in eckigen Klammern sind die Indizes der neuen Blockparameter in der Parametertabelle 1 ist der Platzhalter f r die Ankerinduktivit t La Die Formel 1 2 bedeutet also den Quotient aus La und Ra Die Formel wird durch SimApp bei jeder Simulation ausgewertet Neben den Grundoperationen sind eine Reihe weiterer Funktionen sowie eine beliebige Klammerun
69. breiten lassen sich mit der Maus ver ndern 4 4 2 Frequenzsimulation Das vorliegende Regelungssystem besteht ausschliesslich aus linearen Gliedern Sie k nnen es also ohne nderungen im Frequenzbereich simulieren Die Ausgangsleitung zwischen Schritt und P Glied wird nun zum Eingang da f r die Frequenzsimulation die Quellen nicht benutzt werden Falls dieses Leitungsst ck fehlt k nnen Sie auch die Quelle l schen so dass der Knoten am Quellenausgang zum Eingang wird Das Fenster der vorausgehenden Zeitsimulation sollten Sie bungshalber noch nicht schliessen Dr cken Sie nun die Starttaste f r die FrequenzsimulationX Es erscheint sogleich ein neues Fenster das dem Vorausgehenden sehr hnlich ist Das Fenster enth lt wieder auf verschiedene Tabs verteilt ein Bodediagramm ein Nicholsdiagramm ein Nyquistdiagramm eine Tabelle mit den Eigenwerten der beiden bertragungsstrecken Eingang bis Verglei cherausgang sowie Eingang bis PT2 Ausgang eine Tabelle mit allen Simulationswerten und am Schluss wieder die Zusammenfassung SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel System simulieren La Frequenzgang Datei Diagramme t v6 73 aabp DE pe S Bodediagramm Nicholsdiagramm Nyquistdiagramm Eigenwerte Ale Ausg nge Rapport dB Amplitude H D Alle Ausg nge 10 315 4 8008 e o e A 02 03 0507 1 2 34570 20 30 50 70 100 KRISE OOA ads Tabellen E DE s B igenwerte
70. chaften aktivieren 6 3 2 Parameter ndern Klicken Sie einfach auf den Zahlenwert des Parameters Wenn Sie die Alt Taste gedr ckt halten wird die ganze Parametertabelle markiert und kann verschoben werden Bei Parameter nderungen wird die Parametertabelle automatisch neu positioniert wenn nicht die entspre chende Option in den Simulationseigenschaften des Gliedes deaktiviert wird 6 4 Simulationseigenschaften Dieses Dialogfeld dient f r alle objektspezifischen Einstellungen die mit der Simulation zusammenh ngen Sie ffnen es durch Doppelklick auf das Funktionsglied oder mit dem Befehl Simulationseigenschaften in dessen Kontextmen Verz gerungsglied 1 Ordnung PT1 Parameter Optionen hit K 1 en ja 1 Ts K 20dB Dec dl Ei Anzahl 2 D Parametereigenschaften Parameters tze Allgemein Verst rkung multipel Zeitkonstante 1 multipel Anfangswert ylt lt D lo multipel Zeitdiskret Zeitdiskrete Simulation O Abtastintervall Ts 0 1 multipel in alle zeitdiskreten Glieder bernehmen O Integrationsregel Trapez Abbildung 21 Simulationseigenschaften des PT Gliedes Das Dialogfeld enth lt normalerweise zwei Ebenen Auf der Ebene Daten werden die Parameterwerte und andere simulationsspezifische Einstellungen angezeigt Auf der Seite Optionen wird das Aussehen der Ob jekte beeinflusst Einige Glieder enthalten noch weitere Ebenen mit zus tzlichen Einstellm glichkeiten Anzahl Paramet
71. das Kontrollk stchen multipel aktiviert werden Anzahl Parameters tze Legt die Anzahl der Parameters tze fest Jeder Parameter der die Option multipel aktiviert hat kann diese Anzahl von Zusatzwerten aufnehmen Parameters tze bearbeiten ffnet ein Eingabefeld f r die variablen Parameterwerte F r jeden Parameter dessen Option multipel akti viert ist wird darin eine Eingabespalte erzeugt 38 SimApp 2 6 Parametervariation Parametervariation starten In der Zeichnung unter dem Blocksymbol werden alle Parameter die variable Parameterwerte aufweisen rot ausgegeben 9 1 2 Eingabefenster f r die Parameters tze Parameters tze f r Verz gerungsglied 2 Ordnung PT2 X Abbrechen Abbildung 44 Eingabefenster f r variierende Parameterwerte Die Werte in der gelb markierten Zeile O sind die aktuellen Parameterwerte und k nnen hier nicht ver ndert werden Sie dienen nur zur besseren Orientierung In der Zeile 1 folgt der 1 Parametersatz Diejenigen Pa rameter die nicht an der Parametervariation teilnehmen erscheinen hier nicht W hren der Parametervaria tion werden ihre aktuellen Werte benutzt 9 1 3 Simulationseinstellungen Parametervariation Parametervariation benutzen Anzahl Parameters tze 6 max 100 Farben der Diagrammkurven O F r alle Parameterwerte die gleiche Farbe F r jeden Parameterwert eine andere Farbe Abbildung 45 Einstellungen zur Parametervariation in den Simulatio
72. die Zwischenablage exportieren oder dr cken Sie einfach den Knopf Block exportieren Der vollst ndige Block liegt nun in der Windows Zwischenablage Wechseln Sie nun in eine andere Zeichnung keine Blockmappe oder ffnen Sie eine neue F gen Sie den Block aus der Zwischenablage in die Zeichnung ein DC Motor ML f 10 La 0 007 H Ra 0 5 Ohm Kf 1 3 Nm A J 0 03 kgm2 Abbildung 50 Der fertige Block Falls die Parameterliste nicht korrekt ist m ssen Sie zur ck ins Strukturblatt der Blockmappe wechseln und die notwendigen Korrekturen vornehmen Den neuen Block k nnen Sie nun wie jedes andere Glied verwen 45 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen den ihn in eine Bibliothek abspeichern siehe Kapitel Bibliotheken oder in die Palette einf gen siehe Kapi tel Palette bearbeiten 10 2 1 7 Zusammenfassung Die wichtigsten Schritte nochmals in K rze Neue Blockmappe ffnen Blockparameter in Parametertabelle erzeugen Im Strukturblatt das Blockdiagramm des inneren Systems entwerfen Formeln f r die inneren Parameter eingeben Innere Struktur austesten Ein und Ausgangsknoten mit Knotenobjekten verbinden Im Symbolblatt ein geeignetes Blocksymbol entwerfen und die Knoten korrekt platzieren auf Raster Block exportieren um Struktur und Symbol zusammenzuf hren Windows Zwischenablage Block aus der Windows Zwischenablage in eine beliebige Zeichnung einf gen CONADARAON 10 2 2 Beziehung
73. e lt cias a EENS 4 3 3 3 SyMbolleisten lt coma rta tato aeee a e eeaeee a aaee eaa AAEN 5 3 3 4 BibliothekSleisten EE EE 5 3 4 E TE O A A 5 d ERA A Ee 5 d ElNTUNFUNOSDE Spiele leide 6 4 1 SIMAPD SE In 6 4 2 Ansichten und Seitenanordnung w hlen oooonncccnnnniccnonaccccnononcncnanoncnc nano nn nr nano rca rra rn rana 6 24 3 System modeleren e dee old he 6 4 3 1 Vom realen System zum Blockdagoramm nono nonnno nn ernennen nnnnennnnnnnnernnnnnnnnnnnnnnn nennen nn 6 4 3 2 Glieder verbinden iaa a 7 4 3 3 Ubertragungsparameter ndern coooooocccccocococonononoonconononnnonononnnononnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnn ranma non ranma NAERAA ETRAS 7 44 eler SIM A EE 8 4 4 1 A A TE ar e eaa ES aa tadda EEE EEE TE 8 4 4 2 Frequenzsimulation siie en een nennen nella eebe dl nenne 9 4 4 3 Liste der Simulation tc 10 5 Zeichnungsfunktionen u 2 202m dd 12 Sr EUNN asii lA 12 Sa LCN OSO EE 12 5 2 1 plett 12 5 2 2 Rechtecke und Quadr le 424 2 tt aiii iia isa 12 5 2 3 Abgerundete Rechtecke un en en cb 12 5 2 4 Silent 12 5 2 5 BnL ia a Re a 12 5 2 6 E o 010 e scraps 13 5 2 7 SIgnalleltungen EE 13 5 2 8 SA A EE EEE A EE 14 5 2 9 AA EE EE A E E EE 14 A A annen ge a a e EE dee ge 15 9 3 Objekte formatieren sutera n e e ren td EE A 15 5 3 1 Formatier ngssy mboleiSte iriiritia endanun cid iria 15 5 3 2 Rue Ee E EE 16 5 3 3 Standar for Mati EE 17 5 4 Objekte ndern und ANOTANEN cocons neei
74. e Linienz ge siehe Abschnitt Linienz ge Die Abweichungen werden im Folgenden erkl rt Das Werkzeug zum Zeichnen von Signallinien finden Sie im dauernd sichtbaren Bereich der Palette Es wird jedoch auch automatisch aktiviert wenn Sie die Maus ber einem Knoten eines nicht markierten Funktions gliedes platzieren Eine neue Signalleitung starten Sie durch Dr cken der Maustaste Ecken werden erzeugt indem Sie die Maus kurz loslassen Eine Signalleitung wird abgeschlossen indem Sie mit der Maus doppelklicken oder die Maus ber dem Zielknoten loslassen Achtung Durch unsaubere Mausf hrung k nnen sehr kurze Segmen te oder unn tige Ecken entstehen Die Signalleitungen haben die gleichen Bearbeitungsmodi wie die Linienz ge wobei standardm ssig die Punktbearbeitung eingestellt ist 20 SimApp 2 6 Simulationsobjekte Funktionsglieder verbinden Wenn Sie Knoten verschieben werden die verbundenen Knoten anderer Signalleitungen automatisch mit gezogen Glieder werden im Gegensatz nie mitgezogen Wenn beim Verschieben die Umschalttaste Shift gedr ckt wird werden die Verkn pfungen zu den anderen Knoten aufgetrennt Die Formatierung der Signalleitungen wird in den Programmoptionen Men Extras Optionen einge stellt Individuelle Formatierungen sind nicht m glich Da Signalleitungen nur Signale in einer Richtung transportieren k nnen ergeben sich beim Zeichnen einige Einschr nkungen Zwei Ausg nge k nnen nicht miteinander
75. e Rauschquelle unterst tzt vier verschiedene Rauschverteilungen A 4 Gleichverteilt Weisses Rauschen Exponentiell A Amplitude Td b Mittelwert SH Normal Gauss a Dal e 2 Mittelwert m m o Mittelwert 2 Optionen Die Option Reproduzierbar bestimmt den Startpunkt des internen Zufallszahlengenerators Wenn Reproduzierbar aktiviert ist gibt die Rauschquelle bei jeder Simulation die gleiche Sequenz aus auch wenn die Zeichnung abgespeichert und wieder geladen wird Wenn Reproduzierbar ausgeschaltet ist liefert die Quelle bei jeder Simulation eine andere Rauschsequenz Sind mehrere Rauschquellen im System vorhanden gibt jede eine andere Sequenz aus unabh ngig von der Option Reproduzierbar 60 SimApp 2 6 Katalog Quellen Programmierbare Quelle 13 1 11 Programmierbare Quelle Diese Quelle erzeugt sein Ausgangssignal aus einer beliebigen Folge von St tzpunkten Es kann zwischen einer linearen und einer rechteckigen resp treppenf rmigen Interpolation der Punkte gew hlt werden Funktion y t f P1 Ph t rechteckig Prog Quelle Die Funktion kann mit einer Anfangsbedingung oder den ersten Punkt beginnen Eine Anfangsbedingung wird durch einen ersten fiktiven Punkt mit einer Zeit von kleiner als Null definiert Der Datenwert gilt dann bis zum Ende der Startverz gerung TD Nach der Startverz gerung gilt der Wert des ersten realen Punktes Fall kein erster Punkt mit
76. e benutzt Die aktuelle Palette ist diejenige die als letzte geladen oder abgespeichert worden ist Die Originalpalette k nne Sie jederzeit im Kontextmenu wieder herstellen 52 SimApp 2 6 Bibliotheken Beispiel 12 Bibliotheken Sie k nnen einen beliebigen Zeichnungsausschnitt markieren und in eine Bibliothek zur Wiederverwendung ablegen Selbst Standardglieder der Palette lassen sich in Bibliotheken kopieren Bibliotheken verhalten sich wie normale Symbolleisten 12 1 Beispiel Anhand des folgenden Beispiels werden die Funktionen zur Erzeugung und Benutzung von Bibliotheken gezeigt Damit Sie keinen grossen Zeichnungsaufwand bew ltigen m ssen soll eine neue Bibliothek er zeugt werden die bloss mit Standardgliedern belegt wird auch wenn dies keinen grossen Sinn macht Die Abl ufe sind jedoch in jedem Fall die gleichen ffnen Sie eine neue Zeichnung und platzieren Sie darin zwei Standardglieder aus der Palette Erzeugen Sie eine neue Bibliothek im Men Extras Bibliothek Neu Es erscheint ein Fenster mit gelbem Hintergrund Klicken Sie auf ein Glied in der Zeichnung und verschieben Sie es in das Bibliotheksfenster Nehmen Sie nun das zweite Glied dr cken jetzt aber noch die Strg Taste und verschieben es ebenfalls in das Bibliotheksfenster Beachten Sie dass sich das erste Objekt verschoben steht in der Zeichnung nicht mehr zur Verf gung und das zweite Glied kopiert hat W hlen Sie nun in der Palette ein drittes Objekt aus
77. e zweite Form des idealen PID Reglers geht von der Bedeutung der Pol und Nullstellen aus Die Zuord nung der Regelparameter Pol und Nullstellen auf die idealen Grundglieder ist nicht mehr so offensichtlich Funktionalbeziehungen Schrittantwort t y K Tri TR ju f u t dt UTg TR h t PD 0 LN K G s K 1 sTr 1 STp3 i o t E Ss TR1 2s TR2 1s Tr gt Tr2 o fi Amplituden und Phasengang Ortskurve A PID Il 4 1 1 at E ST 1 ST ue CREA gt S 0 KTR Tes TR1 2s TR2 1s 98 SimApp 2 6 Katalog Regler Realer PID Regler PID r 13 5 11 Realer PID Regler PID r Der reale PID Regler schw cht den Einfluss des D Anteils im h heren Frequenzbereich Rauschen ab und kann einfach realisiert werden Funktionalbeziehungen Schrittantwort t y T K la Ta U ddr Ta Tro 0 K Tri Tra h t N 1 STpi JU sTp gt 1 50 G s K s 1 sT Tr 2 Tr2 gt Tn gt 0 t s 1 y Tri TR2 Tri TR2 ir Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 A o 0 0 gt 0 Kit Cl vlnlsz Tu lt gt 99 PID r SimApp 2 6 Katalog Regler Modifizierter PID Regler PIDm Regler 13 5 12 Modifizierter PID Regler PIDm Regler Der modifizierte PID Regler eignet sich f r gezielte und flexible Pol und Nullstellenkompensation in der Strecke Funktionalbeziehungen Schrittantwort y ug Tn Y Tm Tm PID Klu l Te lo vu Y
78. earen bertragungsgliedes Y s G s U s mit G s als rationale Funktion bertragungsfunktion G s b b S b s G s Ku an lt gt 0 und m lt n E a a S a S s bO 1 a0 1 P I PT PT2 und PT Tz Glieder etc sind Spezialf lle dieses G s Gliedes Da der Z hlergrad m nicht gr sser als der Nennergrad n sein darf ist kein Differenzierverhalten m glich Amplituden und Phasengang Ortskurve und Sprungantwort sind abh ngig von den K Ordnungen der Polynome und der Wahl der Koeffizienten m REENEN n ads b0 1 a0 1 74 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Totzeitglied PTt Glied 13 2 12 Totzeitglied PTt Glied Beim Totzeitglied tritt der zeitliche Verlauf des Eingangssignals um die Totzeit Tt versp tet am Ausgang auf Es beeinflusst somit das Laufzeitverhalten von Signalen wobei die Form der Signale nicht ver ndert wird und ohne Bedeutung ist Funktionalbeziehungen Schrittantwort y t Ku t T h t Koft T A h t a cel PTt G s Ke PTt K 1 Tt1s gt t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 K A A K PTt gt g TS K 1 X Tt1s O Pad Ersatzschaltungen Die bertragungsfunktion des Totzeitgliedes hat weder ein Z hler noch ein Nennerpolynom Da keine Pole und Nullstellen definiert sind k nnen auch keine Eigenwerte berechnet werden Die Eigenwerte eines Sys tems werden nicht berechnet wenn Totzeitglieder ohne Approximation vo
79. ehe DT1 Glied wobei dort TD T1 ent spricht Der Anfangswert der Ausgangsgr sse wird bestimmt durch die Eingangsgr sse die Verst rkung und den Anfangswert YOI des Integrators YO UO K 1 YOI Die Ausgangsgr e kann durch eine w hlbare Anti Windup Halt Funktionalit t auf den Wertebereich Ymin Ymax beschr nkt werden Anti Windup Hold Beim berschreiten der Grenzwerte wird der Integrator angehalten Sobald der Ausgang wieder innerhalb der Schranken zu liegen kommt wird die Integration wieder freigegeben Anti Windup Reset E Die Ausgangsgr sse des Integrators wird nach dem Uberschreiten eines Grenzwertes soweit zur ckgestellt bis die Ausgangsgr sse des Reglers genau dem berschrittenen Grenzwert entspricht Ymax oder Ymin Funktionalbeziehungen Schrittantwort 1 t y ue fuen sra PID I No h t K G s q A o 1 ol K 3 SUN TV 1s 5 TN 1s 0 t Tn gt Tv Amplituden und Phasengang Ortskurve dB A A 4 PID I 0 TnT 0 K K 1 TV 1s TN 1s 94 SimApp 2 6 Katalog Regler Adaptiver PID Regler 13 5 8 Adaptiver PID Regler Der Adaptive PID Regler entspricht dem idealen PID Regler Typ 1 PID wobei die voreingestellten Parameter K TV TN w hrend der Simu lation ber Steuereing nge modifiziert werden k nnen Die Parame adaptiv tersteuerung kann multiplikativ oder additiv erfolgen Die aktuellen k PID Werte f r die Parameter ergeben sich somit zu n 4 vV
80. ehreren Formaten zwischengespeichert Der Einf gebefehl des Zielprogramms w hlt jeweils dasjenige Format aus das f r die Applikation am vorteilhaftesten ist Vorrang vor allen anderen Formaten hat immer das programmeigene propriet re Format danach folgt das am n chsten verwandte Format Ein Zeich nungsprogramm wird also immer Metadateien vor Bitmaps und ein Malprogramm immer Bitmaps vor Meta dateien ausw hlen Da SimApp die Eigenschaften eines Zeichnungsprogramms hat bevorzugt es Metada teien Wenn Sie nicht das bevorzugte Format einf gen m chten w hlen Sie nicht den Befehl Einf gen sondern Inhalte einf gen besitzt keine eigene Schaltfl che Sie erhalten darauf eine Auswahl von Formaten pr sentiert die das Programm bernehmen kann Der Begriff Bild steht dabei f r Metadateien Nach dem Ein f gen werden diese bei Massstab 1 1 100 im Allgemeinen in der Originalgr sse dargestellt 5 2 9 2 Bilder aus Dateien erzeugen Klicken Sie in der Palette auf das Bildsymbol ES und danach in die Zeichnung Es erscheint ein leeres Bild mit gestricheltem Rahmen wmf emt bmp ico jpg png Abbildung 13 Leeres Bild Im Kontextmen des Bildes haben Sie nun zwei M glichkeiten 1 Bild einf gen F gt den Inhalt der Zwischenablage in das Bild ein Dies entspricht dem direkten Einf gen aus der Zwischenablage mit dem Einf gen Befehl wie oben beschrieben 2 Bild laden Im nachfolgenden Dateidialog k nnen Sie e
81. einer Startverz gerung von 1s auf die Stelle 3s zu liegen Durch Setzen der Option lterativ wird die Kennlinie laufend wiederholt Wenn der erste Punkt beim Zeit punkt O liegt wird er von den Wiederholungen ausgeschlossen da der letzte Punkt Vorrang hat Dauert die Simulation l nger als die Sequenz der gespeicherten Ausgangssignale und wird keine Wiederho lung gew nscht Iterativ nicht gesetzt so wirkt der jeweils letzte St tzpunkt als konstantes Ausgangssignal ber die restliche Simulationszeit Beschreibung des Datenformats Die Datenreihen und die dazugeh rige Zeitbasis bilden eine Tabelle Als Spaltentrennzeichen sind Tab Leerzeichen und Semikolon zul ssig auch gemischt G ltige Dezimalzeichen sind Punkte und Kommas Die erste Spalte enth lt die Zeitwerte alle weiteren Spalten bilden je ein Ausgangssignal Alle Ausgangswer te einer Zeile beziehen sich auf den Zeitwert in der ersten Spalte Die Zeitpunkte sind beliebig kein festes Intervall notwendig sie m ssen jedoch aufsteigend sortiert sein Sprungstellen k nnen durch zwei aufein ander folgende identische Zeitpunkte realisiert werden Eine Datenzeile kann mit einem Kommentar eingeleitet mit einem Sternzeichen abgeschlossen werden Kommentarzeilen die mit einer Zahl beginnen Leerzeichen unbeachtet m ssen mit einem Sternzeichen beginnen Leerzeichen davor erlaubt Die Datei muss eine ANSI oder ASCIl Textdatei sein Als Namenser weiterung wird txt vorgezoge
82. einer Zeit kleiner als Null vorhanden ist gilt von Anfang an der Wert des ersten Punktes Die Startverz gerung verz gert die ganze Funktion um ihren Wert nach rechts Ein Punkt an der Stelle 2s kommt also bei einer Startverz gerung von 1s auf die Stelle 3s zu liegen Sprungstellen entstehen wenn zwei aufeinander folgende Punkte den gleichen Zeitwert aufweisen Das Kausalit tsprinzip muss eingehalten werden d h die Zeitwerte m ssen in aufsteigender Reihenfolge geordnet sein Wenn mehr als zwei aufeinander folgende Punkte den gleichen Zeitwert besitzen werden nur der erste und letzte Punkt ber cksichtigt Durch Setzen der Option Iterativ wird die Funktion wenn der letzte Punkt vor ber ist laufend wiederholt Wenn der erste Punkt beim Zeitpunkt null liegt wird er von den Wiederholungen ausgeschlossen da der letzte Punkt Vorrang hat Die Datenwerte werden innerhalb des Gliedes gespeichert k nnen jedoch auch in eine ANSI ASCII Textda tei gespeichert und daraus geladen werden Die Anzahl der Datenpunkte ist auf 10 000 beschr nkt Beim Einlesen einer gr sseren Datei werden die berz hligen Punkte abgetrennt Beschreibung des Datenformats in einer Textdatei e Pro Zeile ein Y t Wertepaar e Y und t Werte m ssen mit Leerschlag Tabulator oder Semikolon voneinander getrennt werden G ltige Dezimalzeichen sind Punkt und Komma Eine Datenzeile kann mit einem Kommentar eingeleitet mit ei nem Sternzeichen abgeschlosse
83. em Abtaster der das Eingangssignal ber ein Abtastintervall konstant h lt und einem Quantisierer der die Signalwerte auf ganzzahlige positive Werte rundet Das Abtastintervall die Aufl sung sowie die untere und obere Bereichsgrenze m ssen vorgegeben werden Standardm ssig ist die untere Bereichsgrenze auf 0 gesetzt Wenn das Eingangssignal den g ltigen Bereich verl sst wird der Overflow oder Underflow Ausgang auf logisch 1 gesetzt Das folgende Beispiel zeigt einen ADC mit 3 Bit Aufl sung im Bereich 0 10 4 ul obere i0 Bereichsgrenze 8 75 ADU NUN 2425 or Ny Rh 10 2 5 Res 8 Bit 1 25 untere Ts 01 s Bereichsgrenze 0 Underflow i Overflow E L Bemerkung Rh entspricht exakt dem bin ren Wert 1000 der jedoch nicht mehr in der vorgegebenen Wort breite 3 Bit Platz hat 113 SimApp 2 6 Katalog Wandler Digital Analog Umsetzer DAU DAC 13 7 2 Digital Analog Umsetzer DAU DAC Der DAC setzt den digitalen Eingangswert in ein Analogsignal um Das Abtastintervall die Aufl sung sowie die untere und obere Bereichsgrenze m ssen vorgegeben werden Standardm ssig ist die untere Bereichs grenze auf 0 gesetzt Das Abtastintervall T muss gleich gross wie jenes des ADCs sein Das folgende Beispiel zeigt einen DAC mit 3 Bit Aufl sung im Bereich 2 bis 8 4 111 7 Res 1 DAU Rh 10 Res 8 Bit Ts 01 s 114 SimApp 2 6 Katalog Wandler Analog Bin r Umsetzer ABU ABC 13 7 3 Analog B
84. en Taktflanke verarbeitet und zum Ausgang weitergeleitet Vor und nach der Taktflanke hat der D Eingang keinen Einfluss auf den Ausgang Der logische Anfangspegel zu Beginn der Simulation ist w hlbar Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrationsschritt verz gert Inputs Outputs Set Reset CP D Q Q H L x x H L L H x x L H H H x x H H L L lie H H L L L echt L L H L L L X Qo Qo 13 8 10 Monoflop Der Monoflop weist einen flankengesteuerten Triggereingang und einen asynchronen Reseteingang auf Eine positive Flanke am Trigger Eingang setzt den Ausgang auf 1 Der Ausgang bleibt w hrend der spezifi zierten Ein Zeit Ton auf 1 und ist unabh ngig vom weiteren Signalverlauf am Trigger Eingang falls die Retrigger Option nicht gesetzt ist siehe Optionen Der Ausgang wird nach der abgelaufenen Ein Zeit Ton automatisch oder nach dem Setzen des Reset Einganges vorzeitig wieder auf 0 gesetzt Solange Reset auf 1 ist kann der Ausgang nicht gesetzt werden Optionen Wenn die Reset Option eingeschaltet ist wird der Ausgang sofort zur ckgesetzt wenn der Eingang auf 0 geht unabh ngig ob die spezifizierte Ein Zeit abgelaufen ist oder nicht Wenn die Retrigger Option eingeschaltet ist wird der Ausgang nochmals gesetzt unabh ngig vom momen tanen Zustand Wenn der Ausgang bereits gesetzt ist wird der 1 Zustand um eine weitere Ton Zeit verl n gert Reset Monoflop Trig
85. ente ziehen indem Sie Ecken einf gen Ecken erhalten Sie wenn Sie beim Ziehen kurz die Maustaste loslassen und danach gleich wieder dr cken Es ist auch m glich noch nachtr glich an belie bigen Stellen neue Ecken einzuf gen oder bestehende zu l schen siehe Kapitel Funktionsglieder verbinde n Wenn der Zielort kein Knoten ist wird die Signalleitung durch Loslassen der Maustaste nicht automatisch abgeschlossen In diesem Fall m ssen Sie mit der Maus doppelklicken Beachte Alle Glieder haben eine bestimmte Wirkrichtung die mit dem Pfeil im Symbol des Gliedes ange deutet wird Bevor sie die Glieder miteinander verbinden sollten Sie sie demnach korrekt ausrichten Dies mach das Verbinden wesentlich einfacher Die Wirkrichtung der Signalleitungen ist ebenfalls mit einem Pfeil gekennzeichnet Die Wirkrichtungen von Funktionsglied und Signallinien m ssen immer bereinstimmen ansonsten lassen sich die Signallinien nicht mit dem Glied verbinden Die Wirkrichtung der Signallinien k n nen Sie ber das Kontextmenu bei Bedarf umkehren 4 3 3 bertragungsparameter ndern Nachdem Sie nun das Blockdiagramm gezeichnet haben ndern Sie nun die D mpfung d des PT2 Gliedes auf den Wert 0 3 Sie haben zwei M glichkeiten um dies auszuf hren ndern von d direkt in der Zeichnung Klicken Sie mit der Maus direkt auf den numerischen Wert von d nicht auf das Formelzeichen Am Ort des Wertes erscheint ein Editierrahmen und der bisherige Zahlenw
86. er eine l ngere Rechenzeit Die optimale Schrittweite und die korrekte Integrationsmethode ergeben sich allein aus dem zu simulieren den System Bei schwierigen Systemen die zu numerischen Instabilit ten neigen ben tigen Sie gegebe nenfalls mehrere Versuche Als allgemeine Richtlinien k nnen folgende Punkte dienen e W hlen Sie eine Schrittweite die sicher k rzer als das Reaktionsverhalten des Systems ist Als allge meine Regel f r gute Simulationsergebnisse gilt die Schrittweite 10 Mal kleiner als die k rzeste Zeitkon stante die im System vorkommt zu w hlen Gem ss dem Anwendungsbereich aus dem Ihr System stammt k nnen Sie bereits eine grobe Einteilung vornehmen Im Heizungs und L ftungsbereich existie ren gew hnlich Reaktionszeiten von Sekunden bis mehreren Stunden bei Motoren sind sie im Mikro und Millisekundenbereich e Die Verz gerungszeit von Totzeitgliedern muss genau ein Mehrfaches der Schrittweite sein Wenn dies nicht der Fall ist kann die tats chliche Totzeit um die Schrittweite kleiner oder gr sser sein Wenn die Totzeit kleiner als die H lfte der Schrittweite ist verschwindet sie e W hlen Sie in erster Linie die Integrationsmethode von Euler Sie ist die einfachste numerische Methode und garantiert die k rzesten Rechenzeiten Bei kritischen Systemen die zu numerischen Instabilit ten neigen sollten Sie die Runge Kutta Methode vierter Ordnung benutzen Allenfalls m ssen Sie noch die Schrittweite verk r
87. er linken Seite in der Palette immer sichtbar sind die Werkzeuge f r Ausw hlen Zoomen und Ver schieben sowie die h ufig benutzte Signallinie Die Palette l sst sich durch beliebige weitere Objekte erg nzen siehe Kapitel Palette bearbeiten 3 3 3 Symbolleisten In den diversen Symbolleisten werden die wichtigsten Programmbefehle als Schnelltasten zur Verf gung gestellt Jede Symbolleiste enth lt eine bestimmte Kategorie von Befehlen Sie k nnen beliebig auf dem Bildschirm positioniert oder an den R ndern des Innenbereichs des Hauptfensters angedockt werden und sind einzeln ein und ausblendbar siehe Men Ansicht Symbolleisten Wenn Sie auf eine Symbolleiste doppelklicken k nnen Sie diese schnell zwischen schwebendem und angedocktem Zustand umschalten 3 3 4 Bibliotheksleisten In SimApp lassen sich eigene Objektbibliotheken erzeugen siehe Kapitel Bibliotheken Jede erzeugte und ge ffnete Bibliothek besitzt eine eigene Symbolleiste deren Schaltfl chen zum Auswahl der Objekte dienen Bibliotheksleisten verhalten sich wie normale Symbolleisten k nnen aber zus tzlich ge ffnet Men Extras Bibliothek ffnen und geschlossen werden 3 4 Statusleiste Die Statusleiste zeigt die aktuelle Cursorposition sowie Informationen ber die ausgew hlten Objekte Cursorposition Objektbezeichnung Objektposition Anfasser le 8 80 8 04 cm Verz gerungsglied 2 Ordnung 3 13 55 3 78cm im 1 10 2 26 cm Abbildung 3 Statusleiste
88. erden dass eine frequenzabh ngige Signalgewichtung ent steht und das bertragungsverhalten nur in Kombination mit einem Abtaster korrekt ist Funktionalbeziehungen yl Y wierke KT o t KT T ZOH k 0 D T S E ee _TsinoT 2 EE Ts 018 Ss oT 2 Zeitantwort Amplituden und Phasengang ZOH 1 2 e S Ts 0 1s 105 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Abtast Halteglied 13 6 4 Abtast Halteglied Das Abtast Halteglied entnimmt zu den Zeitpunkten kT T Abtastperiode aus dem Eingangssignal die jeweils aktuellen Signalwerte und h lt Sie als Aus gangswerte ber die ganze Abtastperiode konstant Funktionalbeziehungen 00 Zeitantwort YA Amplituden und Phasengang dB a 1 gt 0 um 2 T o lin pa 106 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Zeitdiskreter Integrator Iz 13 6 5 Zeitdiskreter Integrator Iz Es gibt mehrere M glichkeiten einen zeitdiskreten Integrator zu realisieren In SimApp entspricht er der Ap proximation eines idealen analogen Integrators nach der Trapezregel Im Bereich der halben Abtastfrequenz und dar ber treten starke Verzerrungen Pole und Frequenzspiege lungen auf In abgetasteten Systemen muss das Abtastintervall deshalb gen gend kurz sein und uner w nschte hohe Frequenzanteile m ssen vor der Abtastung mit einem Tiefpassfilter unterdr ckt werden Funktionalbeziehungen Schrittantwort T
89. ers tze Parameters tze bearbeiten sowie die Kontrollk stchen multipel beziehen sich auf die Parametervariation siehe Kapitel Parametervariation 22 SimApp 2 6 Simulationsobjekte Simulationseigenschaften 6 4 1 Parametereigenschaften Im Hauptdialog k nnen Sie bloss die Zahlenwerte der Parameter ver ndern Es ist jedoch auch m glich weitere Einstellungen vorzunehmen Dr cken Sie dazu die Taste Parametereigenschaften Parametereigenschaften Verst rkung Zeitkonstante Anfangswert ylt lt 0 Abtastintervall Name Zeitkonstante Formelzeichen T Einheit Minimum Eingabe 0 Maximum Eingabe 18100 o Wert 1 O in Zeichnung immer anzeigen Abbildung 22 Parametereigenschaften Wenn Sie die Minimum und Maximumeingabe je auf null setzen findet keine Bereichspr fung statt Der Zustand der Schaltfl che In Zeichnung immer anzeigen bestimmt ob der aktuelle Parameter in der Zeichnung dauernd angezeigt werden soll also nicht nur wenn sein Wert vom Standardwert abweicht Die Eingabe Formel dient nur f r diejenigen Glieder die in der Blockmappe in einen Anwenderblock integ riert werden siehe Kapitel Anwenderbl cke Ist das Glied nicht in einem Anwenderblock wird die Formel nicht beachtet auch wenn das Schaltk stchen aktiviert ist 6 4 2 Einheiten SimApp kennt folgende Einheiten Zeit ps ns fus ms s min h d a Steigung ps Ins us ms 1 s min h da la
90. ert wird markiert Geben Sie den neuen Wert ein und dr cken Sie die Eingabe Enter Taste SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel System simulieren es DAS S 03 Abbildung 6 Parameter ndern ndern von d im Eigenschaftendialog Doppelklicken Sie mit der rechten Maustaste auf das PT2 Glied oder w hlen Sie im Kontextmenu Simulati onseigenschaften Im Eingabefeld f r die D mpfung geben Sie nun den neuen Wert ein und dr cken die Eingabe Taste Beachten Sie dass Sie im Dialog noch mehr Parameter ver ndern k nnen als in der Zeich nung sichtbar sind Verz gerungsglied 2 Ordnung PT2 ehe 1 2dTs T s T 2dTy y Ku Anzahl Parametereigenschaften Parameters tze Allgemein Verst rkung multipel Zeitkonstante multipel D mpfung multipel Anfangswert y t lt 0 multipel Anfangssteigung Zeitdiskret Zeitdiskrete Simulation O Abtastintervall Ts 0 1 7 multipel In alle zeitdiskreten Glieder bernehmen 7 Integrationsregel multipel Vorw rts Rechteck Abbildung 7 Simulationseigenschaften des PT2 Gliedes 4 4 System simulieren Nachdem Sie das bungssystem korrekt erfasst haben k nnen Sie bereits die ersten Simulationen durch f hren 4 4 1 Zeitsimulation Wir untersuchen zuerst wie das System auf eine Schrittanregung reagiert Dazu dr cken wir die Starttaste f r die Zeitsimulation Es erscheint sofort ein weiteres Fenster das aus mehreren Tabs besteht Au
91. f dem obersten Tab ist ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf der Signale an den Ausgangsknoten des Systems darstellt Standardm ssig sind die Kurven nach dem Block benannt der das Signal generiert hat SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel System simulieren amp Zeitantwort Datei Diagramme mg X aa pp y Gruppe 0 PT2 0 97373 vergleicher 1 0263 Schritt 1 Dd ll e Pr e lc aLa i 005 115 225335 445555665 7758859 10 KICIK Pjera N Abbildung 8 Zeitdiagramm Auf der zweiten Ebene werden die numerischen Simulationswerte in Tabellenform dargestellt und auf der Dritten finden Sie eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Eckdaten der Simulation Jede Ebene hat verschiedene Bearbeitungs und Darstellungsm glichkeiten Alle Inhalte k nnen Sie auch ausdrucken und in die Windows Zwischenablage kopieren Im Diagramm l sst sich die senkrechte Messlinie mit der Maus oder mit den Pfeilschaltfl chen verschieben Den aktuellen Zeitwert sehen Sie in der Box unterhalb des Diagramms und die zugeh rigen Signalwerte in der Legende Einen bestimmten Ausschnitt des Diagramms k nnen Sie vergr ssern indem Sie mit der Maus einen rechteckigen Markierungsrahmen ziehen Kurven bearbeiten Sie indem Sie mit der rechten Maustaste direkt darauf oder in den zugeh rigen Legendeneintrag klicken Die Werte in der Datentabelle lassen sich markieren und ber die Zwischenablage in andere Programme kopieren Die Spalten
92. fungsglied Funktionsglieder mit 1 oder 2 Eing ngen Wenn Sie eine lineare Funktion aus w hlen k nnen Sie auch diese Glieder f r die Frequenzsimulationen benutzen 7 2 Frequenzsonden Wenn Sie das Blockdiagramm erstellt haben w hlen Sie die bertragungsstrecken die Sie n her untersu chen m chten Der einfachste Fall liegt vor wenn das System nur einen Eingang und mindestens einen Ausgang aufweist In diesem Fall k nnen Sie gleich den Startknopf dr cken Hinweis Bei mehreren Eing ngen k nnen Sie auch die nicht gew nschten Eingangsknoten auf inaktiv set zen Rechtsklick Einzelne Glieder weisen besondere Eingangsknoten auf z B Reset beim Integrator die f r die Frequenzsimulation nicht relevant sind Diese Knoten werden von SimApp automatisch weggelassen und m ssen nicht speziell beachtet werden Durch den Einsatz von Frequenzsonden lassen sich aber auch beliebige Strecken innerhalb des Systems untersuchen selbst wenn diese keine expliziten Ein und Ausg nge besitzen Frequenz Abbildung 24 Frequenzsonde Jede Frequenzsonde besitzt zwei Anschl sse Der linke Anschluss ist ein Ausgang f r die Anregung des Systems mit einem sinusf rmigen Signal Der rechte Anschluss ist ein Eingang mit dem mehrere Punkte des Systems ausgemessen werden k nnen Die Sonde wird durch normale Signalleitungen mit den Systemkno ten verbunden Die Einspeisung kann an jedem beliebigen Punkt vorgenommen werden SimApp deaktiviert automatisch d
93. g erlaubt siehe weiter unten Nachdem Sie die Formel eingegeben haben wiederholen Sie dasselbe f r die Verst rkung 7 Sie haben nun die Abh ngigkeit der Standardparameter des PT1 Gliedes von den neuen Motorparame tern festgelegt Wiederholen Sie Punkt 4 f r die brigen Glieder F r die Drehzahl beim Proportionalglied ben tigen Sie keine Formel Geben Sie einfach den Wert 9 549 ein Erlaubt w re aber auch die Formel 60 2 Pi die zum selben Wert f hrt 10 2 1 5 Blocksymbol entwerfen Nach dem Entwurf der inneren Struktur sp tere nderungen sind jederzeit m glich wenden wir uns dem usseren Erscheinungsbild dem Blocksymbol zu Nachdem Sie ins Symbolblatt gewechselt haben erbli cken Sie einen leeren Blockrahmen und drei Knoten welche die Namen der Ein und Ausg nge tragen Falls Sie keine Namen zugewiesen haben sind sie mit 1 2 und 3 durchnummeriert Dies sind die neuen Blockknoten die Sie nun geeignet auf dem Rahmen platzieren k nnen am besten Eing nge links und Aus g nge rechts Stellen Sie sicher dass das automatische Einrasten aktiviert ist Die Knoten m ssen mit dem Raster unbedingt bereinstimmen Der leere Rahmen hat die Gr sse eines Standardgliedes auf 10 x 8 mm Sie k nnen ihn aber auch ver gr ssern Zeichnen Sie nun darin ein aussagekr ftiges Symbol 10 2 1 6 Block zusammenf hren Jetzt werden die beiden Teile zu einem Ganzen vereint W hlen Sie im Men Extra Blockmappe Block in
94. geleitete Produkte zu erstellen Es ist untersagt diese Software anderen Personen zu vermieten zu verleasen oder f r kommerzielle Zwecke aufzube wahren Die Verwendung der Dokumentation und der verschiedenen Hilfequellen ist nur f r interne und nicht kommerzielle Zwe cke erlaubt Die mit der Software erstellten Information wie Blockdiagramme und Simulationsergebnisse d rfen in Do kumentationen und Ver ffentlichungen verwendet werden sofern in angemessener und sichtbarer Weise auf SimApp als Ursprung hingewiesen wird Garantie B sser Engineering gew hrleistet f r sechzig 60 Tage ab Empfangsdatum dass der Datentr ger auf dem die Software ausgeliefert wird keine Material und oder Herstellungsm ngel aufweist Wenn die Software dieser Garantie nicht ge n gt hat der Kunde den Anspruch auf Ersatz falls er die fehlerhaften Erzeugnisse mit einem Kaufnachweis innerhalb der Garantiezeit zur ckgibt Die Software selber unterliegt keiner Garantie In keiner Weise kann BE garantieren dass die Software fehlerfrei ist und dass der Kunde sie ohne jegliche Probleme oder Unterbrechungen einsetzen kann Es kann nicht garantiert werden dass die Software unverwundbar gegen Angriffe b sartiger Software innerhalb des verwendeten Computersystems ist Haftungsausschluss B sser Engineering ist in keinem Falle ersatzpflichtig f r irgendwelche indirekten Folge oder hnlichen Sch den einge schlossen sind Sch den aus entgangenem Gewinn oder
95. gen wei terarbeiten 8 8 Resultate der Zeitsimulation 8 8 1 Zeitdiagramm Das Zeitdiagramm enth lt alle gemessenen Signalverl ufe Es gelten im Wesentlichen die gleichen Aussa gen wie f r das Bodediagramm bei der Frequenzsimulation 35 SimApp 2 6 Zeitsimulation Resultate der Zeitsimulation E Zeitantwort Datei Diagramme ung X AAPP Y 4 Gruppe 0 Mess einrichtung 6 9743 Vergleicher 3 6738E 14 a 050 05 1 15 2 25 3 35 4 45 555 6 65 7 75 8 85 9 95 10 105 11 Nal dm OJO Abbildung 40 Zeitdiagramm Die Legende ist nach Sonden und Quellengruppen hierarchisch gegliedert F r jede Quellengruppe entsteht ein eigener Legendenabschnitt 8 8 2 Datentabellen Die Werte der Signalverl ufe werden in Tabellen hnlich Frequenzsimulation angezeigt Je Quellengruppe wird eine eigene Tabelle erzeugt SS Zeitantwort Tabellen an Alle Ausg nge Datengruppe O Rapport Ind Zeit Alle Ausg nge Alle Ausg nge E s Ly t Produkt ott 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 2 0 2 0 98 0 38416 0 3 0 94158 0 53195 0 4 0 88839 0 63139 0 5 0 82525 0 68104 0 6 0 75715 0 68793 0 7 0 68835 0 66336 0 8 0 62202 0 61905 0 9 0 56011 0 56471 1 0 50364 0 50731 0 45291 0 45128 1 2 0 40778 0 39909 m 1 ow DD Mia as no Abbildung 41 Datentabelle Der Werte bei Index 1 zur Zeit 0 1 sind die Anfangswerte vor
96. ger TI Ton RJL gt Output i R Ton 1s Ton Reset Retrigger Option Option 120 SimApp 2 6 Katalog Logik Verz gerter Monoflop 13 8 11 Verz gerter Monoflop Dieser Monoflop weist einen flankengetriggerten Triggereingang und einen asynchronen Reseteingang auf Im Gegensatz zum nicht verz gerten Monoflop wird keine absolute Ein Zeit spezifiziert Die Ein Zeit wird bestimmt durch die L nge des Tiggerimpulses und einer zus tzlichen Verz gerungszeit Td Die genauen Zeitpunkte des Setzens und Zur cksetzens des Ausganges h ngen von der Aus Verz gert Option ab Optionen Wenn Aus Verz gert ausgeschaltet ist wird der Ausgang um die Zeit Td nach der positiven Triggerflanke gesetzt und bei der negativen Triggerflanke wieder zur ckgesetzt Wenn der Triggerimpuls k rzer als die spezifizierte Verz gerungszeit Td ist bleibt der Ausgang auf 0 Wenn Aus Verz gert eingeschaltet ist wird der Ausgang sofort bei der positiven Triggerflanke gesetzt und um die Verz gerungszeit Td nach der negativen Triggerflanke wieder zur ckgesetzt Wenn der Triggerein gang vor Ende der Verz gerungszeit wieder gesetzt wird wird der 1 Zustand am Ausgang erst Td nach dem n chsten negativen Trigger bergang zur ckgesetzt Retriggering A Reset Verz ge Trigger rung ge RL Output On delayed Td Td Td l l iz l Td 1 s Output Off delayed Td Td l l gt 121 SimApp 2 6 Katalog Versc
97. gsten Eckdaten der Simulation zusammengefasst Der angegebene Daten speicher umfasst die Simulationswerte die in den Tabellen angezeigt werden 29 SimApp 2 6 Frequenzsimulation Resultate der Frequenzsimulation UN Frequenzgang Datei Diagramme Tabellen DD Z x A APP EZ Starffrequenz Stoppfrequenz Anzahl Werte je Dekade Max Phasendifferenz Max Amplitudendifferenz Anzahl Zwischenwerte Speicherbedarf 1 2 3 4 5 6 8 Rechenzeit hh mm ss Abbildung 31 Rapport der Frequenzsimulation 30 SimApp 2 6 Zeitsimulation Blockdiagramm 8 Zeitsimulation In diesem Kapitel erhalten sie detaillierte Informationen zur Zeitsimulation Die Grundlagen dazu haben Sie bereits im Einf hrungsbeispiel vermittelt bekommen 8 1 Blockdiagramm Bevor Sie eine Simulation durchf hren k nnen m ssen Sie ein Blockdiagramm erstellen Die Zeitsimulation ist im Gegensatz zur Frequenzsimulation nicht auf die linearen und zeitdiskreten Glieder beschr nkt Jetzt steht Ihnen die ganze Objektpalette zur Verf gung 8 2 Quellen und Zeitsonden Zur Durchf hrung einer Simulation ben tigen Sie einerseits Quellen die das System anregen und anderer seits Sonden die es Ihnen erm glichen einzelne Systempunkte zu messen Zeitsonden sind jedoch nicht unbedingt erforderlich da alle nicht verbundenen Ausgangsknoten rot ge zeichnet oder die Ausg nge der Ausgangsglieder automatisch erfasst werden sofe
98. gt vollst ndig visuell durch die graphische Verkn p fung von Funktionsgliedern Die Eingabe der wichtigsten Zahlenwerte wie Verst rkungen Zeitkonstanten Verz gerungszeiten etc kann direkt in der Zeichnung ohne ffnen von Dialogboxen vorgenommen werden Zus tzlich zu den Funktionsgliedern k nnen auch verschiedene grafische Formen Kreise Linien Linienz ge etc und Text in die Zeichnung eingef gt werden die es gestatten die Modelle gestalterisch zu erg nzen und zu dokumentieren Die Objektpalette von SimApp enth lt ber 80 Funktionsglieder Oft verwendete Teilsysteme k nnen in Gruppen zusammengefasst und in der Palette oder in Bibliotheken abgespeichert werden Es k nnen aber auch eigene wieder verwendbar Bl cke so genannte Anwenderbl cke entworfen werden die aus einem System von Grundgliedern und anderen Anwenderbl cken bestehen k nnen Anwenderbl cke unterschei den sich in keiner Weise von den Grundgliedern Sie enthalten ein Blocksymbol Ein und Ausgangsknoten und eine Parameterliste Mittels Anwenderbl cken kann SimApp beliebigen Anwendungsgebieten angepasst werden Das Zeit und Frequenzverhalten kann an jedem beliebigen Schaltungsknoten erfasst und analysiert wer den F r erweiterte Anwendungen stehen spezielle Messsonden zur Verf gung Z B kann der Frequenz gang f r den offenen und geschlossenen Regelkreis in einem Durchgang erfasst und miteinander verglichen werden Eine spezielle Sonde gestattet die zweidime
99. h 1 gesetzt und wenn es kleiner als SL ist wird der Underflow UF Ausgang auf logisch 1 gesetzt Das analoge Ausgangs signal bleibt jedoch immer zwischen den Begrenzungen 83 SimApp 2 6 Katalog Nichtlineare Glieder Ansprechschwelle Tote Zone 13 3 11 Ansprechschwelle Tote Zone Die Ansprechschwelle unterdr ckt innerhalb der toten Zone die kleinen Signale Innerhalb DU und DL ist die Verst rkung Gl sonst GO Standardm ssig ist Gl 0 der Ausgang bleibt also null bis das Eingangssignal eine der beiden Schwellen DL oder DU betragsm ssig berschritten hat Tote Zone f u gt DU 1 DL 1 13 3 12 Vorlast Offset Die Vorlast addiert einen konstanten positiven oder negativen Offset zur Eingangsgr sse Funktionalbeziehung u gt 0 y OU Ku u lt 0 y OL Ku y Vorlast K EP gt OU 1 N OL 1 OL 13 3 13 Hysterese S entspricht dem maximalen S ttigungswert Ist das Eingangssignal so klein dass S nicht oder nicht mehr erreicht wird so wird eine entsprechend kleinere Hystereseschleife gefahren Wenn die Eingangsgr sse von der Nulllage aus startet wird die Neukurve a befahren Parameter S C dU0 dYO Hysterese 84 SimApp 2 6 13 3 14 Minimum Maximum MinMax Katalog Nichtlineare Glieder Minimum Maximum MinMax Dieses Glied mit 2 bis 50 Eing ngen schaltet entweder das momentan kleinste oder gr sste Eingangssignal zum Ausgang durch Es k nnen auch die Betr ge zur Minimums und
100. h die 1 Simulation bestimmt wenn f r mehrere Simulationsl ufe das gleiche Diagrammfenster benutzt wird Anzahl Parameters tze max 100 Farben der Diagrammkurven F r alle Parameterwerte die gleiche Farbe O F r jeden Parameterwert eine andere Farbe C ktuelle Einstellungen als Standard abspeichem 1 8 i x Abbrechen Abbildung 26 Parametereingabe f r die Frequenzsimulation 26 SimApp 2 6 Frequenzsimulation Frequenzsimulation starten Geben Sie je eine Start und Stoppfrequenz ein und die Anzahl der Frequenzpunkte die pro Dekade berech net werden soll Im Allgemeinen treten bei der Phase starke Unterschiede im bertragungsverhalten zwi schen den verschiedenen Dekaden auf Falls sie steile Kennlinien erhalten ben tigen Sie unter Umst nden eine h here Aufl sung und setzen die Anzahl der Frequenzpunkte hinauf Dies gilt dann f r alle Dekaden Eine ver nderliche Aufl sung erm glichen die folgenden drei Parameter W hlen Sie je eine maximale Phasen und Amplitudendifferenz die zwischen zwei berechneten Frequenz punkten nicht berschritten werden d rfen und legen Sie fest wie viele Zwischenpunkte andernfalls zus tz lich berechnet werden m ssen Weitere Informationen zu den verschiedenen Einstellungen erhalten Sie in der Programmhilfe durch Benut zung der Schaltfl che Weitere Angaben zur Parametervariation finden Sie im Kapitel Parametervariation 7 4 Frequenzsimulation starten Starten Sie die Fre
101. hiedenes 1 2 Schalter 13 9 Verschiedenes 13 9 1 1 2 Schalter Dieses Glied ist ein 1 2 Demultiplexer Der Steuereingang bestimmt zu welchem Ausgang der Eingang durchgeschaltet wird Wenn der Steuereingang tief ist Aus Zustand wird der Eingang zum oberen Ausgang durchgeschaltet Der andere Ausgang gibt 0 aus Wenn der Steuereingang 1 ist Ein Zustand wird der Eingang zum unteren Ausgang durchgeschaltet Der obere Ausgang gibt 0 aus Der Schmitt Trigger am Steuereingang verhindert ein unkontrolliertes Hin und Herschalten Jitter wenn das Steuersignal nur langsam ndert und mit Rauschen oder anderen St rungen berlagert ist Die Schalt schwelle und die Hysterese sind einstellbar Der Schalter kann sowohl f r analoge als auch f r rein logische Signale eingesetzt werden On Ein Off Aus 13 9 2 2 1 Schalter Dieses Glied ist ein 2 1 Multiplexer Der Steuereingang bestimmt welcher Eingang auf den Ausgang durchgeschaltet wird Wenn der Steuereingang tief ist Aus Zustand wird der obere Eingang zum Ausgang durchgeschaltet Wenn der Steuereingang 1 ist Ein Zustand wird der untere Eingang zum Ausgang durchgeschaltet Weitere Information zum Schaltverhalten siehe 1 2 Schalter 122 SimApp 2 6 Katalog Verschiedenes 1 n Ausgangsschalter Demultiplexer 13 9 3 1 n Ausgangsschalter Demultiplexer Der Eingang kann wahlweise auf 2 bis 50 Ausg nge geschaltet werden Die anderen Ausg nge geben 0 aus Die
102. iation C Parametervariation benutzen Anzahl Parameters tze po max 100 Farben der Diagrammkurven Standardabtastintervall 0 1 s v EI auf alle in der Zeichnung bereits vorhandenen O F r jeden Parameterwert eine andere Farbe zeitdiskreten Glieder anwenden F r alle Parameterwerte die gleiche Farbe C Aktuelle Einstellungen als Standard abspeichem i 1 x Abbrechen Abbildung 39 Einstellungen f r die Zeitsimulation W hlen Sie die Simulationszeit Simulationsdauer Eine Simulation beginnt immer zum Zeitpunkt null Numerische Integration Die Simulation erfolgt durch die numerische Integration des Differentialgleichungssystems das durch das System in grafischer Form beschrieben wird Bei der numerischen Integration wird die Simulationszeit in eine Folge von identischen Zeitintervallen aufgeteilt Die Breite eines solchen Intervalls wird Schrittweite oder Integrationsschrittweite genannt Innerhalb eines solchen Intervalls wird die L sungsfunktion durch eine geeignete Approximation die von der gew hlten Integrationsmethode abh ngt ersetzt und jeweils der n chste Punkt der L sungskurve berechnet Die numerische Integration stellt also eine Ann herung dar 34 SimApp 2 6 Zeitsimulation Zeitsimulation starten Diese Ann herung ist i A umso besser je k rzer die Schrittweite und je aufw ndiger die Integrationsme thode ist Eine kurze Schrittweite und eine aufw ndige Integrationsmethode bedeuten jedoch auch imm
103. ibute dieses Objekts an Wenn kein Objekt mar kiert ist zeigt es die Standardformatierung an Wenn Sie die Formatierung ge ndert haben werden die n derungen im Gegensatz zur Symbolleiste erst ausgef hrt wenn Sie OK oder bernehmen dr cken 5 3 2 1 Optionen Auf der Ebene Optionen k nnen erweiterte Eigenschaften f r das markiert Objekt gesperrt oder zugelassen werden Diese Optionen sind v a wichtig f r Objekte die Teil eines Symbols eines Anwenderblockes sind siehe Kapitel Anwenderbl cke Sie werden deshalb im Detail dort besprochen 16 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Objekte ndern und anordnen u MM Formateigenschaften F llung Linien Text ptionen Kann formatiert werden Beeinflusst Dreh und Spiegelachse der Gruppe oder des Anwenderblockes Bildet Hintergrund oder Rahmen f r Anwenderbl cke Kann horizontal gespiegelt werden Kann vertikal gespiegelt werden Kann gedreht werden Kann horizontal vergr ssert und verkleinert werden Kann vertikal vergr ssert und verkleinert werden lt I lt I lt I lt I lt EIS I ee Abbildung 16 Optionen f r ein Rechteck Die Schaltfl chen k nnen drei Zust nde annehmen Wenn das H kchen grau ist wird die entsprechende Option beim bernehmen nicht ver ndert Bei Gruppen bedeuten graue H kchen zus tzlich dass nicht alle Objekte der Gruppe identische Optionszust nde aufweisen Wenn Sie ein graues H kchen l schen oder auf schwarz stellen
104. ie Ausg nge derjenigen Glieder die ebenfalls auf diesen Punkt wirken Die Anzahl der Fre quenzsonden ist unbeschr nkt Pro Einspeisungspunkt wird eine Sonde ben tigt Alle Messsignale aller Sonden werden im gleichen Diagramm angezeigt und k nnen miteinander verglichen werden Die Namen der Sonden erscheinen in den Legenden der Diagramme als berschriften Hinweis Die Frequenzsimulation unterscheidet sich von der Art der Berechnung v llig von der Zeitsimulati on Die Einspeisung des Sinussignals erfolgt nur virtuell SimApp berechnet aus den Strecken die bertra gungsfunktionen worin die Frequenz als variable Gr sse auftritt Dadurch k nnen einfach und schnell die Diagrammkurven und die Eigenwerte berechnet werden Verz gerungsfreie R ckkopplungen stellen kein Problem dar Das System muss jedoch rein linear sein Eine Standardanwendung f r Frequenzsonden ist die Untersuchung eines offenen und geschlossenen Re gelkreises 25 SimApp 2 6 Frequenzsimulation Simulationsparameter Geschlossener Regelkreis Offener Regelkreis Schritt i Verst rker Strecke Tt 0 3 s Abbildung 25 Offener und geschlossener Regelkreis mit Frequenzsonden ausmessen Bemerkungen Eing nge und Ausg nge sind alle rot gezeichneten Knoten Wenn noch weitere Knoten rot sind bedeu tet dies dass diese nicht verbunden sind Dies ist meistens auf ungenaues Platzieren zur ckzuf hren Das Blockdiagramm darf keine Kurzschl sse und ungespeiste
105. ie Eing nge von 1 auf O wechseln Der logische Anfangspegel zu Beginn der Simulation ist w hlbar Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrationsschritt verz gert Inputs Outputs Set Reset Q Q SR FF L H L H H L H L Set Q L L Qo Q Reset Q H H H L Set dominant H H L H Reset dominant QO ist der Zustand von Q vor dem letzten Wechsel von Set und Reset 13 8 8 JK Flip Flop Ein 1 Pegel am Set oder Reseteingang setzt den Eingang auf 1 oder 0 unabh ngig vom Zustand der ande ren Eing nge Wenn Set und Reset inaktiv sind 0 werden die Daten am J und K Eingang durch die positi ve Taktflanke zum Ausgang transferiert Die Daten am J und K Eingang haben zu anderen Zeitpunkten keine Auswirkungen auf den Ausgang Wenn J und K auf 1 gehalten werden arbeitet dieses Flip Flop als Toggleschalter Der logische Anfangspegel zu Beginn der Simulation ist w hlbar Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrationsschritt verz gert Inputs Outputs Set Reset CP J K Q Q H L x x x H L L H x x x L H H H x x x H H L L st L L Ou Qo L L A H L H L L L A L H L H L L T H H Toggle L L L x x Q Ou X gleichg ltig don t care QO Zustand von Q vor dem letzten Eingangswechsel oder Clock 0 1 CP bergang 119 SimApp 2 6 Katalog Logik D Flip Flop 13 8 9 D Flip Flop Die Information am D Eingang wird zum Zeitpunkt der positiv
106. ieder herstellen nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnrnrnrnrnrnrnnnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrerrrrrenet 52 12 Bibliotheken anan nannaa ana a En m ir 53 12 1 Beispiel nm 2er ER Eta 53 13 Katalog der Standardglieder ooonnoccicccninonnccnnccnnecnrnrr rr 55 13 1 QU EE Ee 55 13 1 1 lu 55 ENER NEE 56 131 3 A dartmne La nn a E a e e a 56 13 1 4 Oszillator Sinus Dreieck Rechteck 57 13 1 D Ne ET 57 13 1 6 Pulsweitenmodulator PWM nn nono cnn nan ncn inisee enterate eei iiini att n enn rana rn crean rre 58 E 11 111 1 E RON ON 58 EN WE KC te UE 59 13 1 9 IRQOrkUIVE oia io iio 60 13 1 10 Rauschquelle Zufallszahlengenerator oooonccinnccccnnnococonononanononoconannnnc nano cnn ron n cnn nan nn nr nennen rss nnnnnnnnnr nn 60 13 1 11 Programmierbare Quelle 2 2 22 22 A dd 61 13 1 12 DU et 63 13 2 Lineare Glieder ne en een ren eds dodne ed 65 13 2 1 Summierglied Addierer u n r 2 ee en nenn Ein 65 13 2 2 Proportionalglied Verst rkungsglied P Glied nenne nnnnnnnnnnnnnner nennen nn 66 13 2 3 Integrator l Glied ccoo 4er een se nee dee porn urn denn nee 67 132 4 _Differenzierer D Glied RE 68 13 2 5 Vorhalteglied DT Gliedt AA 69 13 2 6 Verz gerungsglied 1 Ordnung D T Gled nono cnn r nono rc naar cnn narran nn rra rra 70 13 2 7 Verz gerungsglied 2 Ordnung D T Gled nono nnnn non c nn nano nc rr naar rra 71 13 2 8 Nichtschwingf higes Verz gerungsglied 2 Ordnung PT4T2 Glied nennen nenne 72 13 2 9
107. in r Umsetzer ABU ABC Dieses Glied setzt ein analoges Eingangssignal in bin r gewichtete Ausgangszust nde um Jeder bin ren Stelle ist ein Ausgang zugeordnet Der zul ssige Eingangsbereich und die darin gew nschte Aufl sung in Bits Anzahl der Ausg nge ist w hlbar Zul ssig sind Aufl sungen von 1 bis 31 Bit Wenn das Eingangs signal den zul ssigen Bereich verl sst wird der Underflow UF oder Overflow OF Ausgang gesetzt Im Underflow Fall sind alle bin ren Ausg nge gel scht und im Overflow Fall gesetzt Beispiel 3 Bit ABU A A e Overflow Rh 10 Underflow 13 7 4 Bin r Analog Umsetzer BAU BAC Dieses Glied ist das Gegenst ck zum Analog Bin r Umsetzer Es setzt das bin re Eingangswort repr sen tiert durch einen oder mehrere bin r gewichtete Eing nge in ein analoges Ausgangssignal um Die Aufl sung Anzahl Bits Anzahl der bin ren Eing nge kann zwischen 1 und 31 frei gew hlt werden Die beiden festzulegenden Bereichsgrenzen bestimmen den Ausgangswert f r bin r O und bin r 11111 1 1 Die obere Grenze des Bereichs kann nie ganz erreicht werden weil sie den Ausgangswert f r 2 repr sentiert der maximale bin re Eingangswert aber 2 1 n Anzahl Bits Aufl sung ist Beispiel 3 Bit BAU A EE BAU B2 gt RI Rh 10 Input 115 SimApp 2 6 Katalog Wandler Quantisierer 13 7 5 Quantisierer Das Ausgangssignal des Quantisierers kann nur diskrete Werte
108. in der Regel neben das Raster Wenn Sie nun das Einrasten wie der einschalten werden Sie feststellen dass es Ihnen nicht gelingt diejenigen Objekte die Sie ohne Einras ten platziert haben mit den brigen Objekten in bereinstimmung zu bringen da die beiden Objektgruppen offenbar ein nicht deckungsgleiches Raster aufweisen SimApp unterscheidet zwischen einem globalen und einem objektbezogenen Raster Das globale Raster entspricht den Rasterpunkten in der Zeichnung Das objektbezogene Raster bezieht seinen Ursprung jedoch immer auf den Standort des Objekts Die Distanz zwischen den Rasterpunkten ist jedoch identisch Wenn Sie also ein Objekt ohne Rasterung verschieben ist sein Raster nicht mehr deckungsgleich mit dem globa len Raster Klicken Sie auf die Schaltfl che A um ein Objekt oder eine Auswahl wieder auf das globale Raster auszu richten oder benutzen Sie den Befehl Auf Raster im Kontextmen Tipp Schalten Sie das Einrasten nicht aus wenn Sie ein Objekt genauer platzieren m chten Dr cken Sie w hrend der Zeichnungsaktion stattdessen die Alt Taste Solange Sie die Alt Taste gedr ckt halten ist das Einrasten ausgeschaltet 5 4 4 Objekte gruppieren Objekte lassen sich gruppieren so dass das gleichzeitige Bearbeiten mehrerer Objekte erleichtert wird Mar kieren Sie hierf r alle gew nschten Objekte und w hlen den Befehl Gruppieren im Men Extras oder die Schaltfl che F Die Gruppierung der Objekte kann jederzeit mit Ex
109. ine wmf emf bmp oder ico Datei in das Bild objekt laden Das Bild wird in Originalgr sse dargestellt bei Massstab 1 1 5 2 9 3 Bilder bearbeiten Den Inhalt des Bildes k nnen Sie nicht bearbeiten Sie k nnen aber das Bild beliebig vergr ssern und ver kleinern Um wieder zur Originalgr sse zur ckzukehren w hlen Sie im Kontextmen Originalgr sse wieder herstellen Sie k nnen den Inhalt des Bildes auswechseln indem Sie ber das Kontextmen ein neues Bild von der Zwischenablage einf gen oder von einer Datei laden 5 2 9 4 Bilder umwandeln Sie k nnen Metadateien wmf emf in SimApp Zeichnungsobjekte umwandeln W hlen Sie im Kontextmen Bild umwandeln Beim Umwandeln werden Zeichnungsobjekte die von SimApp nicht unterst tzt werden weggelassen 5 2 10 Pfeil Der Pfeil ist ein Sonderobjekt und wird nur bei Anwenderbl cken ben tigt Er verdeutlicht die Richtung des Signalflusses Andere Pfeile beliebiger Gestalt und Gr sse k nnen Sie mit dem Polygonwerkzeug erzeugen 5 3 Objekte formatieren Jedes neu eingef gte Objekt erh lt eine Formatierung Zur Formatierung geh ren z B die Attribute F llung Linienart und Textart Neue Objekte erhalten eine Standardformatierung die Sie jedoch jederzeit ver ndern k nnen Dazu stehen verschiedene M glichkeiten der Eingabe zur Verf gung Ein Objekt das Sie formatie ren m chten m ssen Sie immer zuerst markieren Wenn Sie kein Objekt markiert haben wird die Standard form
110. ingabetaste CENTER Dr cken Sie die Escape Taste um einen noch nicht abgeschlossenen Text zu verwerfen Einen bestehenden Text ver ndern Sie indem Sie ihn markieren und dann das Textwerkzeug in der Palette anklicken oder den Text einfach doppelklicken Beachte F r die Titelzeile von Funktionsgliedern gen gt ein Einfachklick 5 2 9 Bilder Mit Bildern lassen sich Bitmaps bmp Metadatei Objekte wmf emf oder Icons ico in die Zeichnung einf gen Diese Objekte k nnen von einer Datei oder von der Windows Zwischenablage stammen Mit Bil dern k nnen Sie in SimApp Grafiken realisieren die Sie mit dem vorhandenen Zeichnungsinstrumentarium nicht erzeugen k nnten Entwerfen Sie die Grafik in einem leistungsf higen Zeichnungs oder Malprogramm und f gen Sie diese als Bild in Ihre SimApp Zeichnung ein Die Bilder lassen sich beliebig vergr ssern und verkleinern ausser Icons aber ihr Inhalt kann nicht mehr ver ndert werden Metadateien lassen sich auch in SimApp Objekte umwandeln 14 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Objekte formatieren 5 2 9 1 Bilder ber die Zwischenablage einf gen Erstellen Sie eine Zeichnung in einem Mal oder Zeichnungsprogramm und kopieren Sie einen Ausschnitt davon in die Windows Zwischenablage In SimApp f gen Sie danach das Bild ein Men Bearbeiten Ein f gen oder mit Einf geschaltfl chel Wenn Sie Daten von einem Programm in die Zwischenablage kopieren werden diese im Allgemeinen in m
111. itungen miteinander verbunden und beschreiben auf diese Weise den Signalfluss innerhalb des Sys tems Jede Signalleitung charakterisiert eine Systemgr sse deren Wirkrichtung durch einen Pfeil am Ende angedeutet wird 4 3 1 Vom realen System zum Blockdiagramm Wenn Ihr System bereits als mathematische Beschreibung oder gar als Blockdiagramm vorliegt haben Sie Gl ck denn Sie k nnen gleich mit dem Entwurf beginnen andernfalls m ssen Sie noch einiges an Vorarbeit leisten Sie m ssen Ihr reales System zuerst analysieren gegen aussen abgrenzen in Teilsysteme zerlegen und geeignete mathematische Zusammenh nge Differentialgleichungen finden Wenn die mathematische Beschreibung des Systems vorliegt k nnen Sie dieses mit den vorhandenen Funktionsgliedern aus der SimApp Objektpalette in einer grafischen Form als Blockdiagramm eben darstellen und simulieren Die Schritte vom komplexen Gesamtsystem zum geeigneten Blockdiagramm sind jedoch nicht Gegenstand die ses Handbuchs Wir verweisen dazu auf die umfangreiche Literatur ber System und Regelungstechnik Einige grundlegende Werke finden Sie im Literaturverzeichnis am Schluss dieses Handbuchs Alle Funktionsglieder befinden sich nach verschiedenen Kategorien sortiert in der Objektpalette Als bungs beispiel werden wir nun das folgende einfache Regelungssystem erfassen SimApp 2 6 Einf hrungsbeispiel System modellieren Schritt Abbildung 5 Regelkreis mit Schrittanregung berpr
112. kann mit einem Kommentar eingeleitet mit einem Sternzeichen abgeschlossen werden e Kommentarzeilen mit einer Zahl am Anfang m ssen mit einem Sternzeichen beginnen Leerzeichen davor erlaubt e Die Datei muss eine ANSI oder ASCIl Textdatei sein Als Namenserweiterung wird txt vorgezogen aber es kann auch jede andere g ltige Windows Namenserweiterung sein Werden die Daten in eine Datei gespeichert ist das Dezimalzeichen abh ngig von den Einstellungen in den Programmoptionen Beispiel f r Taktquelle Erzeugt durch Bruno B sser 29 November 2002 0 Erster Impuls bei Simulationsstart Wird nicht wiederholt 3 67 Zweiter Impuls Die Zeitwerte sind in aufsteigender Reihenfolg gt Leerzeilen werden bersprungen 5 6 2 Dezimalzeichen kann auch ein Komma sein 8 Dies ist der letzte Impuls 5 Zeitwerte insgesamt gt gt wird ben tigt da Kommentar mit einer Zahl beginnt Durch Setzen der Option Iterativ wird die Sequenz von 3 67 bis 8 fortlaufend wiederholt Ende der Beispieldatei 59 SimApp 2 6 Katalog Quellen Fahrkurve 13 1 9 Fahrkurve Mit der Fahrkurve werden Anfahrverl ufe simuliert Funktion y t f A TV TH Fahrkurve A 1 TV 1s TH 5s TV TV TH 21V TH 13 1 10 Rauschquelle Zufallszahlengenerator Mittels einer Rauschquelle wird das dynamische Verhalten eines Sys Rauschen tems beim Auftreten von nichtdeterministischen St rungen untersucht u M 1 E Keen SD 0 4 Di
113. keit entsprechen Gestattet sind demnach nur zeitdiskrete Glieder also Glieder die das Signal ebenfalls nur zu den Zeitpunk ten KT betrachten und sich nicht um die Zwischenwerte k mmern Um ein abgetastetes und verarbeitetes Signal wieder einem zeitkontinuierlichen System zuzuf hren muss es mittels eines Haltegliedes jeweils zwischen zwei benachbarten Abtastzeitpunkten konstant gehalten wer den Dies erfolgt gew hnlich mit einem Halteglied Viele reale zeitdiskrete Glieder erf llen diese Bedingung bereits von sich aus und besitzen an ihrem Ausgang quasi ein virtuelles Halteglied so dass im Zeitbereich kein externes Halteglied ben tigt wird Dies gilt auch f r alle zeitdiskreten Glieder in SimApp w hrend einer Zeitsimulation Bei Frequenzsimulationen m ssen jedoch Abtast und Halteglied paarweise existieren siehe Einleitung zu den zeitdiskreten Gliedern 104 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Halteglied 13 6 3 Halteglied Das Halteglied erzeugt aus einer Wertfolge u KT ein treppenf rmiges zeitkontinuierliches Signal indem jeweils der letzte Wert ber die ganze Abtastperiode T konstant gehalten wird Dies ist ein Halteglied Liter Ordnung zero order hold Im Zeitbereich k nnen auch aus zeitkontinuierlichen Eingangssignalen zeitkontinuierliche treppenf rmige Ausgangssignale erzeugt werden da das Halteglied in SimApp auch eine inh rente Signalabtastung vor nimmt Im Frequenzbereich muss jedoch beachtet w
114. ktiv wobei sie bei der parallelen Ausf hrung nebeneinander angeord net sind und sich gegenseitig nicht beeinflussen nicht interaktiv Differentiation und Integration k nnen wahlweise auch direkt auf die Regelgr sse PV Process variable geschaltet werden Parallele Form manual input Feed Forward Input manual Process Variable Serielle Form manual input FW Feed Forward Input manual Set Point Process Variable Eigenschaften und Optionen PonPV Aus Der P Kanal reagiert auf die Regeldifferenz standard 96 SimApp 2 6 Katalog Regler Industrie PID Regler Ein Der P Kanal reagiert nur auf die Regelgr sse Process variable und reduziert so den Einfluss von St rungen des Stellsignals auf die Regelung DonPV Aus Der Differenzierer reagiert auf die Regeldifferenz standard Ein Der Differenzierer reagiert nur auf die Regelgr sse und verhindert damit die Erzeugung von Regelim pulsen die durch St rungen auf dem Stellsignal verursacht werden k nnen Durchgangskanal z Der Durchgangskanal erm glicht das direkte und sofortige Reagieren auf Anderungen des Stellsignals un abh ngig von der Regeldifferenz Manueller Modus Die Regelungsaufgabe wird durch das manuelle Eingangssignal wahrgenommen Die Umschaltung zwi schen manuellem und automatischem Betrieb erfolgt absolut stossfrei bumpless indem automatisch ein Offset Bias zum manuellen Eingangssignal hinzuaddiert ist so das
115. le 13 1 12 Dateiquelle Die Dateiquelle kann bis zu 50 simultane Ausg nge aufweisen deren Daten aus einer Textdatei geladen werden Der Pfad auf diese Datei wird in der Dateiquelle gespeichert Beim bertragen der Quelle auf einen anderen Computer muss die Datei auch mitkopiert werden nicht automatisch durch SimApp wobei der eingetragene Dateipfad wegen der unterschiedlichen Verzeichnisstruktur seine G ltigkeit verlieren kann Der Pfad kann absolut mit Laufswerkangabe oder relativ sein Relative Pfade beziehen sich auf das Verzeich nis der Zeichnung Funktion y t f P P t Pro Kurve rechteckig Dateiquelle H T2 Th 1 Th t F r jedes Ausgangssignal wird ein Ausgangsknoten ben tigt Die Anzahl der Datenreihen innerhalb der Textdatei muss mindestens der Anzahl der Ausgangsknoten entsprechen berz hlige Datenreihen sind zul ssig und haben keine Auswirkung Die Ausgangssignale k nnen mit einer Anfangsbedingung oder den ersten Punkt beginnen Eine Anfangs bedingung wird durch einen ersten fiktiven Punkt mit einer Zeit von kleiner als Null definiert Der Datenwert gilt dann bis zum Ende der Startverz gerung TD Nach der Startverz gerung gilt der Wert des ersten realen Punktes Fall kein erster Punkt mit einer Zeit kleiner als Null vorhanden ist gilt von Anfang an der Wert des ersten Punktes Die Startverz gerung verz gert das ganze Signal um ihren Wert nach rechts Ein Punkt an der Stelle 2s kommt also bei
116. legenden Konzepten von Windows vertraut sind Im Weiteren ist es kein Lehrbuch ber Regelungstechnik und Modellbildung Bitte beachten Sie dazu das Literaturverzeichnis am Schluss Danksagungen Ich m chte mich herzlich bei folgenden Pers nlichkeiten bedanken die massgebend zum Erfolg von Si mApp beigetragen haben Prof Dr Ing Ivan Vaclavik Haute Ecole d Ing nierie et de Gestion HEIG VD Institut d Automatisation industrielle Ai http www iai heig vd ch Route de Cheseaux 1 CH 1401 Yverdon les Bains Schweiz f r seine langj hrige fachliche kommerzielle und nicht zuletzt moralische Unterst tzung des Projektes Prof Michel Etique ing dipl EPFL Haute Ecole d Ing nierie et de Gestion HEIG VD http www heig vd ch Departement des Technologies Industrielles TIN Route de Cheseaux 1 CH 1401 Yverdon les Bains Schweiz f r die bersetzung der Programmtexte ins Franz sische die ab Version 2 eine franz sische Programm oberfl che erm glichte Prof Michel Huguet agr g de m canique Lyc e Jacques Amyot d Auxerre http Iyc89 amyot ac dijon fr Classes Pr paratoires aux Grandes Ecoles PCSI PSI 3 rue de l tang St Vigile F 89015 Auxerre Frankreich f r die bersetzung der Benutzeranleitung ins Franz sische und Redigierung s mtlicher franz sischer Texte ab Version 2 5 Dank der grossen Arbeit von Herrn Huguet ist nun SimApp vollst ndig in franz sischer Spra che erh ltlich Peter Way
117. ler Pl coi dina 90 13 5 4 Modifizierter Pl Regler Dim 91 SimApp 2 6 Inhalt 13 5 5 Idealer PD Regler PD Regler s 224404242800 44H Henne nssnnnnnnns nennen nenn nn E aa anadai nee 92 13 5 6 RealerPD Regler PD r WEE 93 13 5 7 Idealer PID Regler Typ PID I uuu22uu0srsn nenn ennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnernnnnn rn 94 13 5 8 Adaptiver PlD Regler 0 nenne ee am oido 95 13 5 9 Industrie PID Regler nn tee A nannten ren ine enden edi 96 13 5 10 Idealer PID Regler Typ II PIDH irinna nainit akaa enian AE aa EAN Aaa aK nar nennen 98 13 5 11 Realer PIB Regler PID f 2 2 2 42 22 eu ta 99 13 5 12 Modifizierter PID Regler PlDm Regler nennen nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nana nn nenn ennnnnnnnr nn 100 13 5 13 Verallgemeinerter PID Regler PID a 2 2 4 222 44244 22 2420044400000 nnoRRe HB en Rnnnnsenpaennnnnrnesnn nennen 101 13 5 14 le Ee Ke E EE 101 13 6 Zeitdiskrete bertragungsglieder oooococoniciononincnnonononoonenononcnnonnrononenonnnanennnrononrnnnnnnrnrnnnranannnnnoo 102 13 64 EAS cs 102 13 6 2 Abtastglied iria aaa 104 13 6 3 E Ee WEE 105 13 6 4 Abt st Haltegliedi r 2 ut aia e ad aaae a a een 106 13 6 5 Zeitdiskreter Integrator IZ voii en nee In AAA a 107 13 6 6 Zeitdiskreter Differenzierer D2 nunnennessnnsenn snnennnsnnnnsennsnnnssn eiii 108 13 6 7 Einheitsverz gerung
118. ll davon abh ngig fO x 10 exponentielle Modulation Wenn der Modulationseingang nicht benutzt wird ist die Ausgangsfrequenz konstant f fO 13 1 5 Pulsgenerator Der Pulsgenerator erzeugt eine Folge von identischen Pulsen Die Folge kann entweder aus nur einem N 1 aus mehreren Bsp N 6 oder aus unendlich N lt 0 vielen Pulsen bestehen Puls A 1 PW 1s TP 2s N 1 TD Os Die ansteigende Flanke hat gegen ber der Absteigenden den Vorrang Bevor die absteigende Flanke be ginnen kann wird zuerst die ansteigende Flanke zu Ende gef hrt Wenn die ansteigende Flanke l nger als die Pulsweite dauert wird sie am Ende der Pulsweite unterbrochen und die absteigende Flanke entf llt 57 SimApp 2 6 Katalog Quellen Pulsweitenmodulator PWM 13 1 6 Pulsweitenmodulator PWM Der Pulsweitenmodulator oder Pulsbreitenmodulator gibt ein Rechtecksignal mit einer gew nschten Fre quenz Phase und Amplitude aus Das Verh ltnis zwischen Einschalt und Ausschaltzeitdauer Ton Toff kann ber den Eingang zwischen 0 und 100 gesteuert werden Der Einschaltzeitpunkt ist immer zu Beginn einer neuen Periode der Grundschwingung Die Grenzwerte f r O und 100 sind beliebig w hlbar wobei auch ein negativer Wirkungssinn zul ssig ist 0 Wert gr sser als 100 Wert Ya ar Ton A PWM Ton Toff f 1 Hz A 1 13 1 7 Timer Der Timer generiert einen einzelnen Rechteckimpuls Ein Ausschaltzeitpunkt und Imp
119. llinie erscheinen kleine Kreise an Ecken und Enden Wenn de Maus ber die Liniensegmente bewegt wird erscheinen folgende Icons Tils d a DEE Sie k nnen das Standardverhalten beim Verschieben von Linien umschalten so dass sich die Signallinien beim Verschieben ES Ein vollst ndiges Segment verschieben voneinander trennen Die Shift Taste hat dann die gegenteilige Auswirkung Mt der Shift Taste k nnen Sie zwischen den beiden Icons Extra gt Optionen gt Signallinien gt Verkn pfung auftrennen wenn wechseln eine einzelne Signallinie verschoben wird Wenn das untere Icon erscheint k nnen Sie das Segment verschieben und die Enden der anderen Linien werden automatisch mitgezogen Wenn Sie das Ende einer Linie anklicken und die Shift Taste dr cken werden die anderen Linien nicht mitgezogen Das erwartete Resultat wird mittels gestrichelten Gummib ndern angedeutet Wenn sie erscheinen werden die anderen Linien mit gezogen sonst werden die Verbindungen aufgetrennt Die beiden Enden von G wurden mit der Shift Taste verschoben Linie F wurde selektiert und die Shift Taste gedr ckt Beim Ziehen entsteht nun eine neue Ecke 5 2 8 Text Mit dem Textwerkzeug k nnen Sie Text mit Zeilenumbr chen erzeugen Klicken Sie mit der Maus auf die gew nschte Position und geben Sie den Text mit der Tastatur ein Beenden Sie die Eingabe durch Dr cken der Eingabetaste Einen Zeilenumbruch erreichen Sie mit Strg E
120. lten Sie zwischen diesen beiden Modi um indem Sie im Kontextmen Punkte bearbeiten aktivieren oder desaktivieren Die folgenden Operationen beziehen sich auf die Punktbearbeitung Zum Verschieben einzelner Endpunkte oder Ecken positionieren Sie den Mauszeiger auf die Ecke oder den Endpunkt dr cken die Maustaste und ziehen die Maus an eine andere Stelle Zum Verschieben einzelner Segmente markieren Sie zuerst den Linienzug positionieren danach den Maus zeiger auf das gew nschte Segment dr cken die Strg Taste und verschieben das Segment an eine andere Stelle Beachten Sie dass der Linienzug verdoppelt wird wenn Sie die Strg Taste erst nach der Maustaste dr cken Zum Einf gen einer neuen Ecke positionieren Sie den Mauszeiger bei markiertem Linienzug auf das Seg ment in der die neue Ecke entstehen soll und dr cken die Umschalt Taste An der Stelle wo die neue Ecke entstehen soll dr cken Sie die Maustaste und verschieben sie an die gew nschte Position Ecken l schen Sie indem Sie die Umschalttaste dr cken und mit der Maus auf die Ecke klicken Schief verlaufende Segmente k nnen Sie durch je ein waagrechtes und senkrechtes Segment mit einer zus tzlichen Ecke ersetzen indem Sie die Umschalttaste dr cken und mit der rechten Maustaste auf das Segment klicken 5 2 6 Polygone F r Polygone gelten die gleichen Zeichnungsregeln wie f r Linienz ge Das Segment zum Schliessen der Form wird aber automatisch erzeugt Das Umwandeln von
121. me Zubeh r ffnen Sie Paint und w hlen Sie im Hauptmen Bild Attribute W hlen Sie folgende Einstellungen Breite 24 H he 24 Masseinheit Pixel Farben Farben W hlen Sie den gr ssten Zoomfaktor und malen Sie das Symbol Um die verschiedenen Schaltzust nde zu verdeutlichen wird die Farbe des Hintergrundes durch SimApp gesteuert wobei Sie jedoch selber festlegen m ssen welche Pixel zum Hintergrund gez hlt werden SimApp erkennt den Hintergrund anhand des Pixels in der linken unteren Ecke Alle anderen Pixel mit der gleichen Farbe werden zum Hintergrund gez hlt Be nutzen Sie eine Farbe die in der Grafik sonst nicht erscheint Die Farbe dieses Pixels bestimmt den Hintergrund Alle Pixel mit dieser Farbe werden zum Hintergrund gez hlt ini m H Ennn e gl WW mil Abbildung 53 Schaltfl chensymbol Speichern Sie das Bild unter einem beliebigen Namen gehen wieder zur ck zu SimApp und laden Sie das Bild in die Schaltfl che Das Bild wird vollst ndig kopiert Die Bitmapdatei wird nach dem Laden nicht mehr ben tigt 51 SimApp 2 6 Palette bearbeiten Palette laden speichern wieder herstellen 11 5 Palette laden speichern wieder herstellen Ge nderte Paletten k nnen Sie abspeichern und sp ter wieder laden Beim Programmstart wird jeweils die letzte aktuelle Palett
122. mehr A Folgen vor SC i Halten Pa St S H i BEER E GES Halten t 123 SimApp 2 6 Katalog Verschiedenes Steuerbares Verz gerungsglied 13 9 6 Steuerbares Verz gerungsglied Die aktuelle Verz gerungszeit in s wird durch das analoge Steuersignal am Ctrl Eingang bestimmt Der g ltige Verz gerungsbereich kann mit Dmin und Dmax eingeschr nkt werden Wenn Dmin oder Dmax klei ner als null sind werden die Schranken aufgehoben D h wenn Dmin lt 0 dann ist Dmin effektiv O und wenn Dmax lt 0 dann ist Dmax effektiv Die folgende Skizze zeigt die Antwort auf einen Eingangsschritt zur Zeit t 10 A y t K AE EE Verz gerung YO ER Ctrl to Ctrl Dmax t gt A Dmin l gt Ctrl Dmax 13 9 7 Vergleicher Der Vergleicher offeriert 6 verschiedene Vergleichsoperationen A lt B A lt B A B A gt B A gt B A lt gt B F r die Gleich A B und Ungleichoperation A lt gt B wird eine Hysterese ben tigt da das exakte Verglei chen von analogen Gr ssen sehr kritisch ist Sind beide Eing nge innerhalb dieses Bandes werden sie als gleich resp ungleich interpretiert Vergleicher A lt B gt 124 SimApp 2 6 Katalog Verschiedenes Fensterkomparator 13 9 8 Fensterkomparator Dieses Glied testet ob das Eingangssignal innerhalb oder ausserhalb des Fensters WB WT liegt Der Zustand innerhalb oder ausserhalb wird durch den Alarm Ausgang a
123. n W nschen einstellen siehe Abschnitt Schaltfl chen bearbeiten 11 3 2 Objekte aus Bibliotheken einf gen W hlen Sie eine Seite in der Palette aus und ffnen Sie eine Bibliothek Klicken Sie bei gedr ckter Alt Taste auf eine Schaltfl che und verschieben Sie diese in die Palette 50 SimApp 2 6 Palette bearbeiten Schaltfl chen bearbeiten 11 4 Schaltfl chen bearbeiten Beim Speichern von Objekten in die Palette werden neue Schaltfl chen erzeugt Die Standardbilder Index sind jedoch wenig aussagekr ftig Sie sollten den Text deshalb durch einen geeigneten Namen oder ein Symbol ersetzen 11 4 1 Eigenschaften von Schaltfl chen Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die gew nschte Schaltfl che und w hlen Sie im Kontextmen Eigenschaften Schaltfl che Eigenschaften Vorschau Symbol Bild laden Bild l schen Titel x1 wenn kein Bild Hinweistext Abbildung 52 Schaltfl che bearbeiten Sie k nnen eine beliebige Bitmap mit der Gr sse 24 x 24 Pixel laden Wenn eine Bitmap geladen ist wird jedoch der Titel nicht mehr angezeigt Die Bitmap k nnen Sie z B mit dem Programm Paint von Microsoft Windows oder einem anderen Malprogramm erzeugen Sie k nnen der Schaltfl che auch einen Hinweistext zuordnen der immer dann erscheint wenn Sie die Maus auf der Schaltfl che positionieren und nicht klicken 11 4 2 Mit Microsoft Paint eigene Schaltsymbole erzeugen Paint finden Sie standardm ssig im Ordner Program
124. n aber es kann auch jede andere g ltige Windows Namenserweiterung sein Beispiel Dateiquelle Erzeugt durch Bruno B sser 30 November 2002 Diese Datei enth lt 3 Ausgangssignale mit je 5 St tzpunkten 1 0 5 0 6 0 8 Optionaler fiktiver erster Punkt als Anfangsbedinung 2 455 Le be 8 Dies ist der erste St tzpunkt Zeit zuerst dann Ausgangswerte 3 67 2 55 437 Zweiter St tzpunkt Die Zeitwerte sind in aufsteigender Reihenfolge 5 3 14 4 5 3 3 Die Werte werden nun mit einem Leerzeichen getrennt gt Leerzeilen werden bersprungen 6 23 2 5 4 1 275 Dezimaltrennzeichen kann auch ein Komma sein Zeilen die nicht mit einer Ziffer Punkt oder Komma beginnen werden bersprungen 8 0 3 8 1 4 Dies ist der letzte St tzpunkt 5 St tzpunkte wurden eingelesen gt gt wird ben tigt da Zahl am Zeilenanfang Ende der Beispieldatei 63 SimApp 2 6 Katalog Quellen Dateiquelle Die Datenreihen werden am besten mit einem Tabellenkalkulationsprogramm z B Microsoft Excel erstellt und danach als einfache Textdatei abgespeichert Achtung Die Integrationsschrittweite sollte idealerweise so gew hlt werden dass die Integrationsschritte genau auf die Datenpunkte treffen Wenn dies nicht m glich ist darf sie nicht l nger als die H lfte des zeitli chen Abstandes zwischen zwei Datenpunkten sein Bei Verletzung dieser Regel tritt eine Unterabtastung auf was zu einer ungewollten Signalfilterung und schliesslich zur Verzerru
125. n beliebigen Orten im System platziert werden Abtast und Halteglieder sind erlaubt aber nicht notwendig Der Signalverlauf bleibt in beiden F llen gleich In Frequenzsimulationen spielt der bergang zwischen zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter Verarbeitung jedoch eine wesentlichere Rolle Der Abtastvorgang bewirkt eine Entstehung von Seitenbandfrequenzen mit konstanter Gewichtung durch die periodische Repetition des Spektrums des zeitkontinuierlichen Signals Das Halteglied weist eine Tiefpasscharakteristik mit frequenzabh ngiger Gewichtung auf Abtasten Halten Pied NN Fjo km SM o ASCO a en GER 3 eS 20s S fN i y A N ON 0s os 0 05 05 9 2 2 Um einen korrekten Frequenzgang zu erhalten m ssen deshalb die Abtast und Halteglieder korrekt plat ziert werden Sie k nnten jedoch weggelassen werden wenn der untersuchte Frequenzbereich wesentlich kleiner als die Abtastfrequenz ist Da es sich bei der Frequenzsimulation nur um lineare Systeme handelt d rfen Abtast und Haltglied auch durch ein Abtast Halteglied ersetzt werden Beachte Die meisten analogen bertragungsglieder haben die M glichkeit sie als zeitdiskrete Glieder zu betreiben Das Blocksymbol wird in diesem Fall mit blauem Hintergrund versehen Die zeitdiskrete bertragungsfunkti on wird durch das Ersetzen der komplexen Frequenz s jw durch ein Vorw rts R ckw rts oder Trapez Substitut erreicht Vorw rtssubstitut s Si i S z 1 R
126. n durch Klicken und Ziehen gezeichnet Exakte Kreise lassen sich durch gleichzei tiges Dr cken der Umschalt Taste erreichen 5 2 5 Linienz ge Linienz ge bestehen aus mehreren geraden Teillinien Segmente die ber Knoten oder Ecken miteinander verbunden sind Einen Linienzug k nnen Sie jederzeit zu einem Polygon schliessen Starten Sie einen Linienzug durch Dr cken der linken Maustaste und ziehen Sie das erste Segment Am Ende des Segments wo Sie eine Ecke einf gen m chten lassen Sie die Maustaste kurzzeitig los und zie hen bei gedr ckter Maustaste das zweite Segment Ein Linienzug wird abgeschlossen indem Sie mit der Maus am Endpunkt doppelklicken Um aus einem Linienzug ein Polygon zu erzeugen w hlen Sie im Kon textmen den Men punkt Geschlossen verbinden Auf die gleiche Weise k nnen Sie die Verbindung auch wieder auftrennen Nach dem Abschliessen eines Linienzuges haben Sie die Wahl zwischen zwei Bearbeitungsmodi 1 Objektbearbeitung Das Objekt wird als Gesamtes markiert Sie k nnen es in der Gr sse ver ndern und verschieben Ecken und Endpunkte k nnen Sie aber nicht einzeln verschieben Dieser Modus ist automatisch eingestellt wenn Sie das Ziehen des Objektes abgeschlossen haben 12 SimApp 2 6 Zeichnungsfunktionen Zeichnungsobjekte 2 Punktbearbeitung Alle Ecken und Endpunkte erhalten einen Markierungskreis und k nnen einzeln verschoben und ge l scht werden Es lassen sich auch neue Ecken einf gen Scha
127. n k nnen Sie mit der Maus verschieben Bei den Schaltfl chen muss zus tzlich die Alt Taste benutzt werden 11 3 Objekte in Palette speichern Sie k nnen beliebige Objekte in die Palette abspeichern Dies k nnen Standardglieder Anwenderbl cke Formen Text oder auch gruppierte Objekte sein Ursprungsorte dieser Objekte k nnen Zeichnungen oder Bibliotheken sein Das Ablegen erfolgt durch einfaches Ziehen und Loslassen 11 3 1 Objekte aus Zeichnungen einf gen W hlen Sie zuerst eine Seite aus in die Sie Ihre Objekte speichern m chten Selektieren Sie dann die ge w nschten Objekte in der Zeichnung und verschieben sie in Richtung Palette Wenn Sie die Objekte in die Palette kopieren m chten d h die Ursprungsobjekte sollen in der Zeichnen erhalten bleiben m ssen Sie w hrend des ganzen Vorganges die Strg Taste gedr ckt halten ansonsten werden die Objekte in die Palet te verschoben und stehen in der Zeichnung nicht mehr zur Verf gung Wenn Sie mit dem Mauszeiger an den Rand des Zeichnungsfensters kommen setzt normalerweise das Autoscrolling ein Sie k nnen dies verhindern indem Sie zus tzlich die Leertaste gedr ckt halten W hlen Sie einen geeigneten Ort auf der aktuellen Palettenseite und lassen Sie die Maustaste los Es er scheint eine neue Schaltfl che mit einem Standardsymbol die Sie wie oben beschrieben noch innerhalb der aktuellen Seite verschieben k nnen Die Eigenschaften der neuen Schaltfl che k nnen Sie nach ihre
128. n sich wie Standardglieder Sie lassen sich in die Objektpalette integ rieren oder zu Bibliotheken zusammenfassen SimApp bietet zwei Methoden an um aus Teilsystemen h her integrierte Bl cke zu bilden Bei der ersten Methode k nnen Sie in der aktuellen Zeichnung einen beliebigen Ausschnitt ausw hlen und mit einem einzigen Befehl zu einem Block zusammenfassen Bei der zweiten Methode erzeugen Sie den neuen Block in einem speziellen Entwurfsfenster der Blockmappe Die erste Methode ist praktisch und schnell und eignet sich besonders f r spontane Vereinfachungen des Blockdiagramms ohne Anspruch auf Wiederverwendbarkeit Die zweite Methode ist aufw ndiger bietet aber keine Einschr nkungen bez glich der Parameterwahl und der grafischen Darstellung und unterst tzt deshalb die Wiederverwendbarkeit in besserem Masse 10 1 Einfache Bl cke durch Ausw hlen erzeugen In einem Blockdiagramm k nnen Sie einen beliebigen Ausschnitt durch Markieren ausw hlen und daraus einen Block erzeugen Dieses Teilsystem darf sowohl Objekte der Objektpalette also auch reine Zeichenob jekte wie Linien und Formen und andere Anwenderbl cke enthalten Nach dem Ausw hlen benutzen Sie den Men befehl Extras Einfacher Block bilden Die Auswahl wird sofort durch einen einzelnen Block mit einem Standardsymbol ersetzt Er enth lt die Ein und Ausgangsknoten einer Titelzeile sowie die Parameter der enthaltenen Glieder Deaktivierte Blockknoten Rechtsklick auf Knoten
129. n werden e Alle Zeilen die nicht mit einer Ziffer Komma oder Punkt beginnen ev nach Leerzeichen werden als Kommentarzeile interpretiert e Die Datei muss eine ANSI oder ASCII Textdatei sein Als Namenserweiterung wird txt vorgezogen aber es kann auch jede andere g ltige Windows Namenserweiterung sein Die Anzahl der Datenpunkte ist auf 10 000 beschr nkt Beim Einlesen einer gr sseren Datei werden die berz hligen Punkte abge trennt Wenn die Daten der Quelle in eine Datei gespeichert werden werden die Wertepaare mit TAB getrennt Das Dezimalzeichen ist dabei abh ngig von den Einstellungen in den Programmoptionen 61 SimApp 2 6 Katalog Quellen Programmierbare Quelle Beispieldatenfil Erzeugt durch Bruno B sser 30 November 2002 Diese Datei enth lt 5 Wertpaare 1 0 5 Optionaler fiktiver Punkt f r die Anfangsbedingung 2 45 1 Dies ist der erste St tzpunkt Zeit zuerst dann Ausgangswert 33 6715 2 5 Zweiter St tzpunkt Die Zeitwerte sind in aufsteigender Reihenfolge 5 3 14 Die Werte werden nun mit einem Leerzeichen getrennt gt Leerzeilen werden bersprungen 6 523 279 Dezimaltrennzeichen kann auch ein Komma sein Zeilen die nicht mit einer Ziffer Punkt oder Komma beginnen werden bersprungen 8 0 Dies ist das letzte Wertepaar 5 Wertpaare wurden eingelesen gt gt wird ben tigt da Kommentar mit einer Zahl beginnt Ende der Beispieldatei 62 SimApp 2 6 Katalog Quellen Dateiquel
130. n zwei beliebige Signale des simulierten Systems in eine zweidimensio nale Beziehung gebracht und dargestellt werden Das Diagramm und seine Wertetabelle werden wiederum innerhalb des Zeitfensters dargestellt Zeitsonden und XY Diagramme k nnen gleichzeitig und auch mehr fach eingesetzt werden 33 SimApp 2 6 Zeitsimulation Simulationsparameter XY LA 1 Y1 Y3 X2 Y2 Abbildung 37 XY Diagrammblock Die XY Diagrammbl cke weisen drei Eingangskan le zum simultanen Messen und Anzeigen von bis zu drei Signalpaaren auf Unbenutzte Kan le k nnen einfach offen gelassen werden und bleiben unbeachtet Oszillator OU 1 Db 8 OL 1 Abbildung 38 Hysterese und Vorlastkennlinie mittels XY Diagramm vergleichen 8 6 Simulationsparameter Der Ablauf der Simulation wird durch mehrere Parameter und Optionen beeinflusst ffnen Sie das entspre chende Dialogfeld ber das Hauptmenu Zeitsimulation Optionen ber die Simulationssymbolleiste gt oder Ober das Kontextmen der Zeichnung Einstellungen zur Zeitsimulation Parameter Optionen Simulationsdauer I Diagrammfenster sofort nach dem Start ffnen Integrationsschrittweite Abbruchdialog zeigen Zeitauflosung Datenspeicher M C Diagrammfenster der letzten Simulation erweitern O Simulation in Echtzeit Numerische Integrationsmethode Euler Euler Cauchy 2 stufig Heun Pr diktor Korrektor Methode Runge Kutta 3 Ordnung Runge Kutta 4 Ordnung Parametervar
131. nalr nderungen auf einstellbare maximale Werte aus serdem weist es noch die Eigenschaften eines S ttigungsgliedes auf Der Anfangswert YO kann wahlweise vorgegeben werden oder aber gleich dem Eingangswert des Gliedes zum Zeitpunkt t O gesetzt werden Im letzteren Fall ist der f r YO eingegebene Wert ohne Bedeutung WW 0 dy t Ymax Lo t Sf lt 0 Sen Sr gt 0 aeg begrenzung y d V ef l gt I toy Sr 1 s 1 toy t Sf 1 s 1 Ymin ee p Y min lt y t lt Y max 3 A 13 4 2 Anstiegskonstante Die Anstiegskonstante kennt nur drei m gliche Ausgangssignalverl ufe Wenn das Eingangssignal zu klein ist bleibt der Ausgang konstant Tote Zone andernfalls steigt oder f llt er mit konstanter Geschwindigkeit je nachdem ob das Eingangssignal positiv oder negativ ist Schlussendlich existiert auch eine S ttigung die das Ausgangssignal in seiner Gr sse begrenzt y A Ymax dy t Rr for f r u t gt X Rf for f r u t lt X 0 for f r Xt lt u t lt X Rr gt 0 Anstiegs konstante P dt const a An A A 4 gt Rr 1 s 1 BCEE EELER t Rf 1 s 1 O a f Ymin lt y t lt Y max x J J Der Anfangswert YO kann wahlweise vorgegeben werden oder aber gleich dem Eingangswert des Blocks zum Zeitpunkt t 0 gesetzt werden Im letzteren Fall ist der f r YO eingegebene Wert ohne Bedeutung 88 SimApp 2 6 Katalog Regler 13 5 Regler
132. nd Phasengang Ortskurve dB 204B Dek analog be zeitdiskret om 0 OA TD 1s 90 i Ts 0 1 s o gt 2n T 0 gt 0 108 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Einheitsverz gerung 13 6 7 Einheitsverz gerung Die Einheitsverz gerung verz gert ein zeitdiskretes oder analoges Signal um das Abtastintervall T Das Symbol kann in 90 Schritten gedreht werden Funktionalbeziehungen Zeitantwort y t u t T Schrittantwort z 1 h t 0 t T Ubertragungsfunktion gt G z z z i e Ts 0 1s Amplituden und Phasengang Ortskurve dB A A 1 E z 1 o 0 Z Ts 0 1 s 109 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Zeitdiskreter PID Regler PIDz 13 6 8 Zeitdiskreter PID Regler PIDz Der zeitdiskrete PID Regler ist das Pendant zum idealen analogen PID Regler Typ 1 Es besteht aus der Parallelschaltung eines P Iz und Gz Gliedes die einzeln ausgeschaltet werden k nnen Als Regelparameter treten wiederum die Verst rkung K die Vorhaltezeit TV und die Nachstellzeit TN auf Dies erlaubt einen direkten Vergleich zwischen der analoge und der zeitdiskreten Ausf hrung Die Ausgangsgr e kann durch zwei verschiedene Anti Windup Halt Massnahmen auf den Wertebereich Ymin Ymax beschr nkt werden Anti Windup Hold Beim berschreiten der Grenzwerte wird der Integrator angehalten Sobald der Ausgang wieder innerhalb der Schranken zu liegen kommt wird die
133. near Messen Stellglieder Regler Zeitdiskret Wandler Logik Verschiedenes Spezial Zeichnen 3 pn KNAPTL NDTOOZL LE El T Arial y 10 v F x 150 v ASPRE M re 18 Block eipotisen _ Gleichstromantrieb gt o ii ocara reo nen Blocktitel DC Motor mmm A Parametertabelle zum Editieren Rechtsklick E E A i Ant riebs For z Wert Ein Ji 2 ir Ankerstrom moment A m al 8 Ra 0 5 Ohm Kf 1 3 Nm A J 0 03 kom ES 5 12 0 14cm Kein Objekt ausgew hlt Abbildung 47 Die Blockmappe Die Eingangs und Ausgangsknoten werden mit dem Knotenobjekt der Palettenseite Spezial gebildet Die Knoten werden automatisch nummeriert wobei es jedoch vorteilhaft ist die Nummern durch die korrekten Signalnamen zu ersetzen Die Nummern oder Namen erscheinen auch im Symbolblatt 10 2 1 4 Parameter erzeugen Die Parameter der Standardglieder entsprechen nicht den neuen Parametern des Motors Die Zeitkonstante des PT1 Gliedes ist z B der Quotient aus Ankerinduktivit t und Ankerwiderstand Wir ben tigen also neue Parameter die sich mit den Parametern der inneren Glieder via Formeln verbinden lassen 1 Doppelklicken Sie auf die erste Zeile in der Parametertabelle und geben Sie die Eigenschaften f r die Ankerinduktivit t La ein Blockparameter 1 Name Ankerinduktivit t Formelzeichen obligatorisch Einheit Wert Minimum E ingabe o Maximum Eingabe x A
134. nen Integrationsschritt verz gert Die EXNOR Funktion Y 1 l quivalenz wird mit einem nachgeschalteten Inver ter realisiert 13 8 6 Inverter NOT Negation Dieses Logikglied f hrt eine logische Inversion aus Y oder Y not Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrations schritt verz gert 0 fo Dieses Gatter besitzt zwei Symbole Das erste Symbol ist ein kleiner Kreis so dass in Kombination mit einem anderen Logikglied ohne grossen Platzaufwand invertierende Ein und Aus g nge realisiert werden k nnen Das zweite Symbol ist ein Dreieck und eignet sich zum Einsatz als eigen st ndiges Glied 118 SimApp 2 6 Katalog Logik SR Flip Flop 13 8 7 SR Flip Flop Eine 1 am Set Eingang setzt den Ausgang auf 1 Q auf 1 Q auf 0 und eine 1 am Reset Eingang auf 0 Wenn beide Eing nge auf null wechseln bleibt der Ausgang konstant Wenn Set und Reset beide auf 1 wechseln ist der Zustand des Ausganges von der Set Dominant Option abh ngig Wenn Set Dominant aktiviert ist wird er Ausgang auch gesetzt wenn neben Set auch Reset gesetzt ist Wenn Set Dominant deaktiviert ist ist Reset dominant d h der Ausgang ist 0 wenn beide Eing nge 1 sind Wenn Positiv flankengetriggert aktiviert ist finden Zustands nderungen nur bei positiven Flanken statt an sonsten sind die statischen Eingangspegel massgebend Bei positiver Flankentriggerung entstehen keine Ausgangs nderungen wenn d
135. ng Ortskurve A Lead Lag Regler o o 0 EE 1 aT s 1 bT s gt AE AAA HA i 1 T s A 1 T S K 1 a 4 T1 01s b 05 T2 1s 101 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Einf hrung 13 6 Zeitdiskrete bertragungsglieder 13 6 1 Einf hrung In einem Abtastregelkreis wird durch die Abtastung aus dem Istwertverlauf der Regelgr sse eine Folge von zeitdiskreten Werten gebildet Diese Werte repr sentieren den Signalverlauf an den diskreten Zeitpunkten t KT und werden dem zeitdiskreten Regler zugef hrt Der Signalverlauf zwischen den Abtastzeitpunkten spielt keine Rolle da er nicht mehr betrachtet wird Der zeitdiskrete Regler erzeugt aus dieser Eingangswertefolge eine Ausgangswertefolge die ebenfalls nur zu den diskreten Abtastzeitpunkten t KT definiert ist Weil jedoch das Stellglied bzw die Regelstrecke nach dem Regler nicht ein pulsf rmiges Signal das nur zu den Abtastzeitpunkten den korrekten Wert aufweist sondern ein zeitkontinuierliches Signal ben tigt das ber den ganzen Zeitverlauf definiert ist werden die Ausgangswerte zwischen den Abtastzeitpunkten konstant gehalten SimApp kann zeitdiskrete Glieder sowohl im Zeit als auch im Frequenzbereich simulieren wobei jedoch folgende Unterschiede zu beachten sind Alle zeitdiskreten Glieder in SimApp besitzen im Zeitbereich am Eingang einen virtuellen Abtaster und am Ausgang ein virtuelles Halteglied Zeitdiskrete Glieder d rfen f r eine Zeitsimulation a
136. ng des Ausgangssignals f hrt In Zweifelsf llen sollte eine optische berpr fung der Ausgangssignale vorgenommen werden 64 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Summierglied Addierer 13 2 Lineare Glieder Lineare Glieder erf llen das Superpositions und Verst rkungsprinzip f u u f u f u Superpositionsprinzip f Ku Kf u Verst rkungsprinzip Mit linearen Gliedern k nnen sowohl Zeit als auch Frequenzsimulationen durchgef hrt werden 13 2 1 Summierglied Addierer Das Summierglied ist ein bertragungsglied mit mehreren Eingangs und einer einzigen Ausgangsgr sse Mit mehreren Signalleitungen am Eingang und einer Signalleitung am Ausgang bildet es eine Additionsstel le F r jede Eingangsgr sse kann das Vorzeichen individuell gew hlt werden Mit nur einer negativen Ein gangsgr sse kann es auch als Umpolglied verwendet werden Das Vorzeichen einer in das Summierglied einm ndenden Signalleitung wird durch Markieren der Leitung und Dr cken der oder Taste im numerischen Tastenfeld oder im Kontextmen der Signalleitung durch Vorzeichen ndern ver ndert y t u t u t u t Beispiel y1 u1 u2 u3 y2 u1 u2 u3 u1 y1 u2 u3 65 SimApp 2 6 Katalog Lineare GliederProportionalglied Verst rkungsglied P Glied 13 2 2 Proportionalglied Verst rkungsglied P Glied Die Eingangsgr sse wird mit der Verst rkung K multipliziert Funktionalbeziehu
137. ngen Schrittantwort h t Kl1 2e y Tay K u T T U PTa1 ST Er Ta is Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 K 0 PTa1 Ta 1s 90 180 77 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Allpassglied 2 Ordnung PTa2 Glied 13 2 14 Allpassglied 2 Ordnung PTa2 Glied Gegen ber dem Allpass 1 Ordnung weist dieses Glied ebenfalls eine Schrittantwort auf die zuerst in die Gegenrichtung weist wobei aber die Schwingungskomponente im Nenner der bertragungsfunktion im zweiten Teil der Schrittantwort f r eine abklingende Schwingung sorgt wie beim PT gt Glied Funktionalbeziehungen Schrittantwort D DE E D A h t y 2dT y T7y K u To t PTa2 1 i 1 T s G s K l 5 1 2dT s T s 1 50 E gt T1 1s T2 1s 0 2 d 05 Amplituden und Phasengang Ortskurve Bsp f r T1 1 T2 1 d 0 5 dB 4 0 PTa2 E ads 78 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Lineares Differentialgleichungssystem 13 2 15 Lineares Differentialgleichungssystem Frei parametrierbares lineares und zeitinvariantes Differentialgleichungssystem im Zustandsraum Vektorform LDGS Systemgleichung x t Ax t Bu t Ausgangsgleichung y t Cx t Du t bertragungsfunktion G s C s s1 A s B s D s s jo Das System hat n Zust nden p Eingangs und q Ausgangsgr ssen LDGS Zustandsvektor nx1 Eingangsvektor px1 x Ax Bu Ausgangsvektor qx1
138. ngen Schrittantwort y t Ku h t Ko t P G s K h t i Te 4 gt o t K 1 gt t Amplituden und Phasengang Ortskurve dB 4 S A K P o gt 0 A K 1 0 0 66 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Integrator I Glied 13 2 3 Integrator I Glied Beim Integrator ist die Ausgangsgr sse das Integral der Eingangsgr sse ber die Zeit Er reagiert auf einen konstanten Sprung mit einer zeitlich unbegrenzten rampenf rmigen Ausgangsgr sse Er entspricht somit einem Speicher der unbegrenzt voll l uft F r t lt 0 ist die Ausgangsgr sse gleich dem Anfangswert YO Bei der Schrittantwort entspricht die Ausgangsgr sse zur Integrationszeit Ti genau dem Wert der Eingangs gr sse falls YO 0 Die Ausgangsgr sse wird auf den Wertebereich Ymin Ymax begrenzt Anti Windup Die Integration wird beim Erreichen eines dieser Maximalwerte angehalten und erst wieder in entgegengesetzter Richtung fort gesetzt wenn die Eingangsgr sse das Vorzeichen ge ndert hat Die Begrenzungen sind nur aktiv wenn Ymax gt Ymin Mit dem Reseteingang l sst sich der Integrator jederzeit auf den Anfangswert YO zur cksetzen auch wenn er nicht zwischen Ymin und Ymax liegt Die logische Schaltschwelle Vth liegt standardm ssig bei 0 5 kann jedoch individuell eingestellt werden In Frequenzsimulationen werden Reset und Hold Eingang nicht beachtet und d rfen offen gelassen wer den Bei der Zeitsimulationen d rfen diesen Eing nge
139. ngezeigt Der Y Ausgang gibt das Eingangsignal unver ndert aus solange es im g ltigen Bereich ist andernfalls wird WB oder WT ausgege ben Die Bezeichnung des g ltigen Bereiches erfolgt durch die Alarm Ausserhalb Option Wenn Alarm Ausserhalb aktiviert ist liegt der Alarmbereich ausserhalb WB WT Wenn die Eingangsgr sse zwischen WB WT liegt wird der Alarm Ausgang nicht gesetzt Wenn Alarm Ausserhalb deaktiviert ist liegt der Alarmbereich innerhalb WB WT Wenn die Eingangsgr s se ausserhalb WB WT liegt wird der Alarm Ausgang nicht gesetzt Im Weiteren kann das Aktivieren des Alarmausganges mit einer Alarmverz gerung zeitlich verz gert wer den so dass kurzzeitige Bereichsverletzungen ignoriert werden k nnen Fenster aussen vo 4 la 13 9 9 Nulldurchgangsdetektor Dieses Glied gibt einen kurzen Impuls aus wenn das Eingangssignal die Nulllinie berschreitet Die Impuls breite entspricht genau einem Integrationsschritt und ist nicht sichtbar im Y t Diagramm wenn die Zeitaufl sung zum Darstellen und Speichern der Signale Optionen zur Zeitsimulation l nger als die Integrations schrittweite st Es kann gew hlt werden ob das Glied bei jedem Nulldurchgang nur von der positiven zur negativen oder nur von der negativen zur positiven Seite anspricht A negativ gt positiv positiv gt negativ Null durchgang u beide Richtungen VO 125 SimApp 2 6 Katalog Verschiedenes
140. ngs signale der unmittelbar vor der Taktflanke geherrscht hat eingelesen und verarbeitet wird Wenn jedoch die Ausg nge exakt mit der Taktflanke wechseln ist dies nicht m glich da bereits die neuen Zust nde ber ck sichtigt werden Um die oben genannten F lle zu ber cksichtigen haben alle Logikglieder eine Laufzeitverz gerungs Option Wenn diese Option eingeschaltet ist wechselt der Ausgang erst im nachfolgenden Integrations schritt Wenn der Integrationsschritt kurz ist w hlbar in den Einstellungen zur Zeitsimulation und nur weni ge Logikglieder hintereinander geschaltet sind spielt die resultierende Gesamtverz gerung keine Rolle Aber bei grossen Logikschaltkreisen oder langen Ketten von Logikelementen k nnte sich dies zu inakzep tablen Verz gerungen aufsummieren wenn jedes Glied unn tigerweise mit einer Laufzeitverz gerung be haftet w re Es sollte deshalb folgende Regel beachtet werden 1 Verz gerungsoption im Allgemeinen nur f r ein einziges Glied in einer Signalr ckkopplung einschalten 2 Falls n tig Integrationsschrittweite um den Faktor 10 reduzieren 13 8 1 GND Ground Logisch 0 Masse Dieses Glied verbindet einen Eingang mit Masse 0 Ground Erde logisch 0 und ar beitet somit als Quelle die andauernd den Wert O ausgibt Normalerweise werden offene Eing nge in SimApp bereits als Masseverbindung interpretiert o Diese logische Quelle kann auch in analogen Schaltkreisen verwendet werden Zum kor
141. nsatoren bezeichnet Sie werden ben tzt falls das transiente Verhalten nicht den Anforderungen entspricht oder wenn das gegebene System instabil ist Pha senanhebung von 0 bis 90 aber nicht wenn die Strecke selbst keine offenen Integratoren besitzt Der ideale PD Regler ist vor allem von theoretischem Interesse Er ist schwierig zu konstruieren und aus serdem wird das Rauschen in der Regelstrecke verst rkt Die reale Ausf hrung eines PD Reglers erzeugt eine hnliche Wirkung wie der ideale PD Regler Er ent spricht den technischen Realisierungsm glichkeiten und h lt die Verst rkung des Rauschens in Grenzen Funktionalbeziehungen Schrittantwort t y yT K u uTg Ho k 1 521 Tn Tn PD r 1 sT PD r G s K R EG 1 sTn gt K 1 Tn lt Tr TR 1s TN 0 3 s Amplituden und Phasengang Ortskurve PD ideal A om PD real PD r 1 ST K R 1 ST gt K 1 Ge KIE TR 1s Tn TN 0 3 s 0 93 SimApp 2 6 Katalog Regler Idealer PID Regler Typ PID I 13 5 7 Idealer PID Regler Typ I PID I PID Reglerstrukturen werden eingesetzt wenn sowohl das station re als auch das transiente Verhalten den Anforderungen nicht entsprechen Die erste Form des idealen PID Reglers entspricht der Parallelschaltung je eines idealen P l und D Gliedes Als Regelparameter treten die Verst rkung K die Vorhaltezeit TV und die Nachstellzeit TN auf Im Weiteren kann mit TD die Differentiation abgeschw cht werden si
142. nseinstellungen Das Kontrollk stchen Parametervariation benutzen muss aktiviert sein Im Eingabefeld Anzahl Parameters tze wird die Anzahl der Parameters tze festgelegt die f r die Parame tervariation benutzt werden Diese Zahl muss nicht zwingend mit der Anzahl der Parameters tze in den Glie dern bereinstimmen Die Glieder d rfen auch mehr oder weniger haben Wenn die Einstellungen der Anzahl Parameter in den Gliedern unterschiedlich sind gelten die folgenden Regeln e Wenn ein Glied mehr Parameters tze aufweist werden die berz hligen nicht beachtet e Wenn ein Glied weniger Parameters tze aufweist wird der letzte vorhandene Parametersatz wei terbenutzt e Wenn ein Glied keine Parameters tze besitzt werden die aktuellen Werte der Parameter benutzt F r die Zeit und Frequenzsimulation k nnen unterschiedliche Werte vorgegeben werden 9 2 Parametervariation starten Der Start erfolgt wie bei einer normalen Simulation Die Parametervariation wird durchgef hrt wenn das entsprechende Kontrollk stchen in den Simulationseinstellungen aktiviert ist F r jeden Parametersatz wird automatisch eine Simulation durchgef hrt und alle Resultate im gleichen Dia grammfenster dargestellt In der Legende werden die Indizes der Parameters tze in Klammern angegeben Die Farbenwahl kann in den Simulationseinstellungen beeinflusst werden 39 SimApp 2 6 Parametervariation Parametervariation starten Alle Ausg nge 2 Ampl
143. nsionale Darstellung im Zeitbereich SimApp ist eine MDI Anwendung d h es erlaubt wie bei einem Textverarbeitungsprogramm mit mehreren Dokumenten gleichzeitig zu arbeiten und Simulationen durchzuf hren 1 2 F r wen ist SimApp SimApp eignet sich gleichermassen f r Lehrlinge Studenten Ingenieure Techniker Mathematiker und Na turwissenschafter die das dynamische Verhalten von Systemen untersuchen wollen und Wert auf einfache intuitive Bedienung legen SimApp ist sehr einfach zu bedienen und erm glicht dem Anf nger auch ohne diese Anleitung zu lesen brauchbare Resultate in wenigen Minuten zu erzielen 1 3 Die Hilfe verwenden In SimApp werden Sie durch verschiedene Hilfe Mechanismen unterst tzt Sie haben die M glichkeit ein spezielles Hilfeprogramm aufzurufen das Ihnen die Informationen in strukturierter Form anzeigt Mit der Direkthilfe k nnen Sie im Weiteren spezifische Informationen zu den einzelnen Eingabe Schalt und Aus wahlfl chen in Dialogboxen aufrufen Ausserdem ist auch dieses Handbuch in den Hilfetexten enthalten 1 3 1 Hilfeprogramm aufrufen Das Hilfeprogramm starten Sie ber das Menu Inhalt und Index Sie haben nun die M glichkeit Ihre Informationen ber das Inhaltsverzeichnis zu erhalten Diese Hilfe eignet sich wenn Sie sich f r bestimmte Themenbereiche interessieren Sie eignet sich aber nicht wenn Sie m glichst schnell spezifische Informati onen ber eine bestimmte Eingabe oder Schaltfl
144. nzsimulation Resultate der Frequenzsimulation UN Frequenzgang Tabellen LO ME dE u Bodediagramm Nicholsdiagramm Nyquistdiagramm Eigenwerte Geschlossener Regelkreis Offener Regelkreis Rapport Offener Regelkreis Geschlossener Regelkreis ES art i oo 16 817 30 126j 16 817 30 126j 29 661 10 417j 29 661 10 417j 23 601 15 386j 23 601 15 386j 1 0j 0 17158 0 67766j 0 17158 0 67766j 16 773 29 951 16 773 29 951j 24 904 17 508j 24 904 17 508j 28 323 5 783j 28 323 5 783j 0 5 0j 1 0j 3 363E 08 0j Abbildung 29 Die Eigenwerttabelle F r jede Sonde wird eine eigene Spalte angelegt Folgende Punkte sind zu beachten e Die Eigenwerte werden nur f r lineare zeitkontinuierliche ohne zeitdiskrete Glieder und zeitinvariante Systeme ohne Totzeitglieder berechnet F r die Totzeitglieder k nnten sie jedoch eine geeignete Pad d Approximation ausw hlen e Diejenigen Systemteile die keine Auswirkung auf den Messausgang haben werden nicht ber cksichtigt In die Eigenwertberechnung werden nur diejenigen Systemteile einbezogen die auf die gemessenen Ausg nge eine Auswirkung haben Existieren mehrere Messpunkte so gelten die Eigenwerte f r das gesamte Teilsystem das alle bertragungsstrecken enth lt Ben tigen Sie die Eigenwerte f r eine ganz bestimmte Teilstrecke dann d rfen Sie nur den Ausgang dieser Strecke mit der Frequenzsonde verbin den 7 5 4 Datentabellen
145. och aus mehreren zusammen h ngenden Seiten im Hoch oder Querformat bestehen Neue Zeichnungen erscheinen im Querformat Die Seitenr nder sind als blau gestrichelte Linien erkennbar 4 2 Ansichten und Seitenanordnung w hlen Mit verschiedenen Befehlen k nnen Sie die Gr sse und Lage Ihrer Zeichnungen Ihren W nschen anpassen Die Befehle zum Anpassen der Gr sse und Lage der Zeichnungen sind als Schaltfl chen in der Standard Symbolleiste erreichbar 150 v AA PP Hi D Abbildung 4 Ansicht einstellen Folgende drei Buttons bed rfen einer n heren Betrachtung H Einrasten sollte immer eingeschaltet sein damit das Ausrichten und Verbinden von Objekten leichter ist Dr cken Sie die Alt Taste um Objekte unabh ngig vom Raster zu verschieben Le Linien ausrichten erm glicht beim Zeichnen das automatische Ausrichten von Linien in 45 Grad Schritten DI Seitenanordnung erm glicht grosse Blockdiagramme auf mehr als nur einer einzigen Seite dar zustellen Jede Seite entspricht einer Druckseite 4 3 System modellieren Das reale System wird in SimApp als Blockdiagramm auch Blockschaltbild Wirkungsplan Wirkschaltplan Strukturbild Signalflussplan oder Modell genannt abgebildet Das Blockdiagramm besteht im Wesentlichen aus Bl cken Funktionsgliedern und Signalleitungen Die Bl cke charakterisieren die Ubertragungsglieder die die Gr ssen des Systems ver ndern oder auch neue Signale erzeugen k nnen Sie werden mittels Sig nalle
146. onale CD 2 3 1 Internet Download Sie k nnen SimApp jederzeit von unserer Homepage www simapp com downloaden Bitte benutzen Sie den Benutzernamen und das Passwort die Sie beim Kauf erhalten haben Die Datei die Sie auf Ihren PC herunterladen ein Installationsprogramm Sie m ssen es ausf hren um SimApp permanent auf Ihrem System zu installieren Es ist nicht m glich und auch nicht zul ssig nur die Exe Datei von einem anderen Computer zu kopieren Am einfachsten ist es wenn Sie die Datei auf Ihren Desktop herunterladen Dadurch wird ein Symbol auf Ihrem Windows Desktop erstellt Sie k nnen dann das Installationsprogramm ausf hren indem Sie auf das Desktop Symbol doppelklicken Sie k nnen das Installationsprogramm auch mit dem Befehl Ausf hren im Windows Startmenu starten 2 3 2 CD Wenn Sie SimApp auf einer CD erworben haben m ssen Sie nur die CD in Ihr CD Laufwerk einlegen Das Programm setup exe startet automatisch Sollte es nicht starten m ssen Sie setup exe manuell ausf hren Zur manuellen Ausf hrung des Setup Programms benutzen Sie den Befehl Ausf hren den Sie ber die Windows Schaltfl che Start finden Durch Ausf hren erscheint ein Dialogfeld in dem Sie den Namen des Programms spezifizieren m ssen das Sie ausf hren wollen Wenn Sie die SimApp CD z B in Laufwerk D eingelegt haben geben Sie ein D Setup Folgen Sie danach den Anweisungen des Setup Programms Das Setup Programm k nnen sie nat rlich auch d
147. pierung 2 ea nad 32 8 4 Weitere Bemerkungen zur Zeitsimulation nn 33 GE RTE el Tu 33 8 6 Sim lationsparamete asi aitekin EEN NEE ENEE NEEN ae dei 34 8 7 Zeitsimulation Started a a dd dc tad 35 8 8 Resultate der Zeitsimulation ooooocnnnnonnccccnnnnnnnnnnococccccnnccnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn nnnnnn nn nn nnnn nn nnnnnnnn ra nannnnnnn 35 8 8 1 Zeitdiagramm ae AAA A e A te A Diao 35 8 8 2 Datentabellen cian 36 8 8 3 RapPO atu a e a a ela 36 8 9 Beispiele zur Zeitsimulation oooooococcnnnnnnococcconnnccncnnononncnncnncnnnnnnnonnnnnnnn nan nnn nn nn cnn cnn naa nnn nn nn cnn nnnrrnannnnnnn 37 8 9 1 Numerische L sung von Differentalolechungen nennen ernennen nnnnn nennen nenne nennen nennen nn 37 Hr iParametervariatio a ee ed ee ed 38 9 1 Einstellungen zur Parametervariation oonnnoccinnnnicinnnncoccnnncconnnn non ncnnnnnnn nan r nan rra r nn rn 38 9 1 1 SiMUlAtiONSCigens CAE A as Bin 38 9 1 2 Eingabefenster f r die Parameters tzZe A 39 9 1 3 Simul tionseinstellingen Sie nee ee realer 39 2 Parametervariation starten 39 10 Anwenderbl cke 1 2 22 2 ee eege Seed 41 10 1 Einfache Bl cke durch Ausw hlen erzeugen nn nn ern 41 10 2 Bl cke in der Blockmappe erzeugen rennen 43 10 2 1 Ein fUOTUNGSDESIS piel ooo A A ida 43 10 2 2 Beziehung zwischen Symbol und Gtrukturblatt AAA 46 10 2 3 Die P rametertabelle eier He ia 46 10 2 4 Innere Strukt r entwerfen u EE 46
148. quenzsimulation durch Men Frequenzsimulation Start oder Y in der Symbolleiste Die Rechenzeit ist abh ngig von der Gr sse des Systems und den gew hlten Einstellungen W hrend einer l ngeren Simulation k nnen Sie an einer anderen Zeichnung weiterarbeiten 7 5 Resultate der Frequenzsimulation 75 1 Diagramme UN Frequenzgang Datei Diagramme on X oa pp D Be B Bodediagramm Nicholsdiagramm Nyquistdiagramm Eigenwerte Geschlossener Regelkreis Offener Regelkreis Rapport dB Amplitude gt Geschlossener Regelkreis 0 Strecke Ampl dB 11 369 Phase 26 558 504 40 Offener Regelkreis Mess einrichtung Ampl dB 4 7552 Phase 138 58 IN H tyt EH that q 9 1 02 0304 06081 2 3 AA 0 20 3040 60 100 KaLa 04359703034 ru beid Abbildung 27 Bodediagramm Ein Diagramm kann mehrere Kurven enthalten die sich farblich voneinander unterscheiden Jede Kurve besitzt ein eigenes Kontextmen Klick mit der rechten Maustaste auf die Kurve oder die Legende mit dem Sie verschiedene Einstellungen vornehmen k nnen In der Symbolleiste finden Sie mehrere Bearbeitungswerkzeuge mit denen Sie den aktuellen Ausschnitt ver ndern und verschieben k nnen Beim Bodediagramm wirken diese Werkzeuge immer auf das aktive fokussierte Diagramm das Sie am unterstrichenen Diagrammtitel erkennen k nnen Durch Linksklick in das andere Diagramm l sst sich der Fok
149. r die Eingabe einer Formel sind beliebige Klammerungen erlaubt Zwischen Gross und Kleinschreibung wird nicht unterschieden Die Formel wird beim Schliessen des Dialogfeldes syntaktisch gepr ft und nume risch ausgewertet Wenn sie Bez ge auf Blockparameter enth lt werden deren aktuelle Werte benutzt Wenn die Formel einen syntaktischen oder numerischen Fehler z B Division durch 0 Zahlen berlauf etc enth lt wird in einer Fehlermeldung die Stelle in der Formel wo der Fehler aufgetreten ist mit einem Frage zeichen markiert Durch die Eingabe von sinnvollen und typischen Werten f r die Blockparameter k nnen Sie Abbr che w hrend der Simulation durch numerische Fehler verhindern Hier einige Beispiele f r syntaktisch korrekte Formeln 5 67 Der Parameter hat den konstanten Wert 5 67 3 Der Parameterwert ist gleich dem Werte des Blockparameters aus der 3 Zeile der Parametertabelle sin 3 Sinus des Blockparameterwertes aus der 3 Tabellenzeile 2 5 exp 4 6 sin 1 76 Pi 4 2 1 4 Pi sin 1 Achtung Wenn ein Bezug auf einen nicht existierenden Blockparameter erfolgt wird automatisch der Wert 0 benutzt Es erfolgt keine Fehlermeldung falls kein syntaktischer oder numerischer Fehler auftritt 10 2 6 Inneres System austesten Bevor Sie den neuen Block bilden sollten Sie die innere Struktur austesten Im Strukturblatt k nnen Sie wie in einem normalen Zeichnungsfens
150. rapezregel 1 Uk FU T Yk Z Yk T gt Zustandsgleichung Xka Xk FU T Yk 2 20 Xx X kT Ubertragungsfunktion T z 1 G z 21 z 1 Z esT Z ell Amplituden und Phasengang Ortskurve A dB o 20dB Dek o gt x T Es 7 gt 0 QA 0 gt 0 90 Der vorliegende zeitdiskrete Integrator kann auch einfach aus der analogen Form durch Anwendung der Bilinearen Transformation hergeleitet werden bertragungsfunktion des analogen Integrators G s 4 1 22 1 Bilineare Transformation S Tz 1 Durch Einsetzen von s in G s erh lt man G z 107 SimApp 2 6 Katalog Zeitdiskrete bertragungsglieder Zeitdiskreter Differenzierer Dz 13 6 6 Zeitdiskreter Differenzierer Dz Der zeitdiskrete Differenzierer entsteht durch die Approximation des idealen analogen Differenzierers mittels Differenzenbildung Im Bereich der halben Abtastfrequenz und dar ber treten starke Verzerrungen Pole und Frequenzspiege lungen auf In abgetasteten Systemen muss das Abtastintervall deshalb gen gend kurz sein und uner w nschte hohe Frequenzanteile m ssen vor der Abtastung mit einem Tiefpassfilter unterdr ckt werden Funktionalbeziehungen Schrittantwort Differenzenbildung uU U Yk Tp k 1 k 1 Dz Zustandsgleichung S Dz Xk Uk Dz gt To Yk C Xk tu TD 1s Ts 0 1 s bertragungsfunktion Tp z 1 G z AA T z Amplituden u
151. rekt zentriert wird 23 SimApp 2 6 Simulationsobjekte Simulationseigenschaften 6 4 4 Glieder und Signale bezeichnen Es ist wichtig dass Sie Ihre Blockdiagramme sorgf ltig strukturieren und beschriften Die Namen der Glieder und Signale werden im Diagrammfenster zur Bezeichnung der Diagrammkurven und der Spalten in den Datentabellen benutzt Jedes Glied besitzt einen Namen der oberhalb des Symbols als Titel angezeigt wird Der Standardname entspricht in der Regel dem Typ des bertragungsgliedes Geben Sie dem Glied m glichst einen treffenden und eindeutigen Namen der dessen Funktion im System m glichst gut bezeichnet Ein Wassertank kann z B durch ein Integrationsglied modelliert werden Geben Sie also dem Glied den Namen Tank Die Signalleitungen verwenden den Namen desjenigen Gliedes aus dem sie die Daten entnehmen Wenn ein Glied mehrere Ausg nge aufweist haben jedoch alle Ausgangssignale den gleichen Namen Um indivi duelle Signalnamen festzulegen die sich vom Objektnamen unterscheiden benutzen Sie das Kontextmen der Ausgangsknoten der Glieder Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Ausgangsknoten das Glied darf selber aber nicht markiert sein und geben Sie einen Namen ein Den Namen m ssen Sie da nach noch exakt positionieren Benutzen Sie zum Positionieren die Alt Taste damit das Einrasten vor ber gehend ausgeschaltet wird Abfluss F llstands Tank E h he Regler Verst rker Ventil
152. rekten Positionieren kann das Symbol in 90 Grad Schritten gedreht werden 13 8 2 V Logisch 1 Dieses Glied verbindet einen Eingang mit Speisung logisch 1 und arbeitet somit als Quelle die andauernd den Wert f r logisch 1 ausgibt Diese logische Quelle kann auch in analogen Schaltkreisen verwendet werden Zum korrekten Positionieren kann das Symbol in 90 Grad Schritten gedreht werden 13 8 3 UND AND Dieses Logikglied kann mehrere Eing nge aufweisen und f hrt folgende logische Ope ration aus UND Y l el e el A Die Anzahl der Eing nge ist zwischen 2 und 50 frei w hlbar 2 gt Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrationsschritt verz gert Die NAND Funktion wird mit einem nachgeschalteten Inverter realisiert 117 SimApp 2 6 Katalog Logik ODER OR 13 8 4 ODER OR Dieses Logikglied kann mehrere Eing ngen aufweisen und f hrt folgende logische Operation aus ODER Y l 1 l en gt Die Anzahl der Eing nge ist zwischen 2 und 50 frei w hlbar Sr Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um einen Integrationsschritt verz gert Die NOR Funktion wird mit einem nachgeschalteten Inverter realisiert 13 8 5 Exklusiv ODER XOR Antivalenz Diese Logikglied f hrt folgende logische Operation aus Y 1 l resp Y 1 1 resp Y 1 el 1 el Die Anzahl der Eing nge ist unver nderlich und betr gt zwei Mit der Laufzeitverz gerung schaltet der Ausgang um ei
153. rkommen Um diesem Umstand zu begegnen muss das Totzeitglied durch Zustandsvariablen beschrieben werden Da das ideale Totzeitglied aber nicht durch endlich viele Zustandsvariablen beschrieben werden kann muss es in geeigneter Weise approximiert werden SimApp bietet zwei Approximationsmethoden nach HE Pad an 1 Pade Allpass Die rationale bertragungsfunktion des Pad Allpasses lautet n 1 1 a T s G T s wobei a 1 YaT s i 1 Der Amplitudengang ist korrekt Der Phasengang weist bis 10 eine gute bereinstimmung mit dem idealen Glied auf Ung nstig ist das Totzeitverhalten jedoch bei der Stossantwort Der Anfangswert ist je nach Ord nung gleich 1 oder 1 obwohl er eigentlich O sein sollte Anschliessend folgt eine starke Oszillation n 1 N 2n 2n 1 2n i 1 i 1 n 75 SimApp 2 6 Katalog Lineare Glieder Totzeitglied PTt Glied Um eine bessere Sprungantwort zu erreichen bietet sich die zweite Approximation an Pad Approximation Die rationale bertragungsfunktion der Pad Approximation lautet n 1 E 1 2 bT s a 4 G T s t wobei a ana is Ya Tis 2n 1 2n 2 2n I ilt i 1 b 1 n i i 1 n 1 i J n N 2n 2 an i 7 Die Pad Approximation hat nicht mehr den idealen Allpasscharakter des Pad Allpasses Das Stossverhal ten ist jedoch wesentlich besser Der Anfangswert ist jetzt korrekt gleich 0 Welche Methode sollten Sie verwenden Wenn
154. rn keine Zeitsonden vorhanden sind Bei der Frequenzsimulation bernehmen die Sonden auch die Funktion der Anregung Sinussignal Dies ist bei der Zeitsimulation nicht der Fall Die Systemanregung erfolgt einzig durch die vorhandenen Quellglieder Die Zeitsonden enthalten nur einen Eingangsknoten der mit beliebig vielen Systempunkten verbunden wer den kann Zeit Ausgang gt Abbildung 32 Zeitsonde und Ausgangsglied Sonden und Quellen werden mittels Signalleitungen mit dem System verbunden Diejenigen Signalleitungen die mit den Sonden verbunden sind unterscheiden sich grafisch von den anderen Verbindungen Offene Eing nge rote Knoten in der obersten Zeichnungsebene also nicht innerhalb von Anwenderbl cken werden automatisch mit null angesteuert Im Allgemeinen sollten Sie jedoch mindestens eine Haupt quelle als Systemanregung F hrungsgr sse Sollwert und ev weitere Quellen als St rgr ssenaufschaltung benutzen Das Ausgangsglied k nnen Sie verwenden wenn Sie das Signal zur Darstellung noch skalieren und speziell beschriften m chten Bei der Verwendung von Ausgangsgliedern sind die Ausg nge auch grafisch besser als solche erkennbar Wie bereits erw hnt ist die Verwendung von Zeitsonden nicht obligatorisch Wenn Ihr System jedoch zahl reiche Ausg nge besitzt von denen Sie nur wenige untersuchen m chten ist es vorteilhafter wenn Sie diese auf eine Zeitsonde zu f hren da sonst das Zeitdiagramm mit unn tzen K
155. s der Ausgang des Reglers konstant bleibt Beim Umschalten vom manuellen in den automatischen Betrieb wird entsprechend der Integrator gesetzt so dass keine St sse auftreten Im manuellen Modus arbeiten P und D wie gew hnlich werden jedoch nicht f r den Ausgang verwendet Der Integrator wird angehalten und hat ebenfalls keinen Einfluss auf den Ausgang Filter erster Ordnung im D Kanal Um das Rauschen durch den Differenzierer nicht berm ssig zu verst rken wird die reine Ableitung mit einem Tiefpassfilter kombiniert wobei diese zusammen ein DT Glied bilden Ausgangsbeschr nkung S ttigung Begrenzung der Ausgangsgr sse um berlast zu vermeiden Anti Windup Hold Die Integration wird sofort gestoppt wenn das Ausgangssignal den durch das ausgangsseitige S ttigungs glied bestimmte Wertebereich verl sst Sobald das Ausgangssignal wieder kleiner wird wird der Integrator wieder losgelassen Anti Windup Reset Wenn das Ausgangssignal den durch das ausgangsseitige S ttigungsglied bestimmte Wertebereich ver l sst wird der Integratorausgang so weit reduziert dass die Summe aller Kan le die auf das Addierglied gehen exakt dem S ttigungswert entspricht Ymax oder Ymin 97 SimApp 2 6 Katalog Regler Idealer PID Regler Typ II PID II 13 5 10 Idealer PID Regler Typ Il PID 11 PID Reglerstrukturen werden eingesetzt wenn sowohl das station re als auch das transiente Verhalten den Anforderungen nicht entsprechen Di
156. schalttaste Shift dr cken Das selbe gilt wenn Sie ein Funktionsglied verschieben und die angeschlossenen Signalleitungen nicht mitzie hen m chten Bemerkung Das gegenseitige Trennen von Signalleitungen und die Verwendung der Shift Taste k nnen Sie in den Programmeinstellungen bei Bedarf dauerhaft umkehren Standardm ssig werden Signalleitungen von anderen Signalleitungen mitgezogen Sie k nnen jedoch bestimmen dass dies nicht der Fall ist und ein Mitziehen nur erfolgt wenn die Shift Taste gedr ckt wird 21 SimApp 2 6 Simulationsobjekte Direkteinstellungen 6 3 Direkteinstellungen Direkteinstellungen sind Ver nderungen von Attributen oder Parametern direkt in der Zeichnung also ohne Umweg ber ein Dialogfeld F r Funktionsglieder trifft dies auf den Titel und die angezeigten Parameter zu 6 3 1 Titel verschieben und editieren Um den Titel eines Funktionsgliedes zu ver ndern klicken Sie einfach darauf so dass er als Ganzes markiert wird Durch einen zweiten Klick l sst sich der Cursor im Text an einer bestimmten Stelle platzieren Der Edi tiervorgang wird mit der Eingabetaste abgeschlossen Zeilenumbr che werden mit Strg Eingabetaste ein gef gt Um den Titel zu verschieben klicken Sie ihn mit gedr ckter Alt Taste an Hinweis Bei Text nderungen wird der Titel automatisch neu positioniert Wenn Sie ihn dauerhaft an einer anderen Stelle platzieren m chten m ssen Sie die entsprechende Option in den Simulationseigens
157. signallose Knoten aufweisen Struktur fehler erkennen Sie im Allgemeinen daran dass ein Knoten oder eine Signalleitung im kritischen Teil gelb gezeichnet wird Zur Frequenzganguntersuchung ben tigen Sie keine Signalquellen Wenn sich dennoch eine oder meh rere Quellen in der Zeichnung befinden werden diese durch SimApp nicht beachtet Der Knoten der mit der Quelle verbunden ist wird jedoch nicht automatisch zum Eingangsknoten falls sie keine Frequenz sonden einsetzen Geben Sie jeder Sonde einen eigenen Namen damit Sie sich in den Diagrammen und Datentabellen einfacher orientieren k nnen 7 3 Simulationsparameter Bevor Sie eine Frequenzsimulation starten sollten Sie noch die Parameter festlegen die den Simulationsab lauf steuern Offnen Sie dazu das dazugeh rige Dialogfeld entweder unter Men Frequenzsimulation Op tionen ber die Simulationssymbolleiste 2 oder ber das Kontextmen der Zeichnung Einstellungen zur Frequenzsimulation Parameter Optionen Startfrequenz Y Diagrammfenster bei Simulationsstart ffnen Diagrammfenster der letzten Simulation benutzen Stoppfrequenz benutzt Frequenzpunkte der 1 Simulation Anzahl Werte je Dekade E Amplitudenwerte linear anzeigen Gr sste zul ssige Phasendifferenz Gr sste zul ssige mplitudendifferenz Max Anzahl Zwischenwerte 10 Parameteryariation C Parametervariation benutzen Hinweis Die Frequenzpunkte werden durc
158. stems Holt Rinehart and Winston Inc 1980 23 Kailath Thomas Linear Systems Prentice Hall 1980 24 Gibson John E Nonlinear Automatic Control McGraw Hill 1963 25 Atherton D P Nonlinear Control Engineering Van Nostrand Reinhold Company London 1975 26 Slotine Jean Jacques E and Weiping Li Applied Nonlinear Control Prentice Hall 1991 27 Ogata Katsuhiko Modern Control Engineering Prentice Hall 2002 Francais 41 BHALY Boucles de Regulation tudes et mise au point Kirk Editions 1990 42 C Sueur P VanHeeghe P Borne Automatique des Syst mes Continus Edition Technip 1997 43 Yves Granjon Automatique Dunod 2003 128
159. stick festsitzen haften oder static statisch und friction Reibung ent standen ist DS 3 Die Haftreibung in SimApp ist jedoch nicht auf Ventile beschr nkt Das Glied kann J 1 berall dort als spezielle Stelleigenschaft eingesetzt werden wo Haftreibung auftritt UO 0 Andere ger teabh ngige Effekte die zus tzlich noch auftreten wie z B die Nichtli U100 10 nearit t eines Ventils k nnen durch nachfolgende Glieder ber cksichtigt werden Yo 0 Y100 10 SimApp setzt ein empirisches Modell von S L Shah Modelling Valve Stiction ein das nicht auf physikalische Grundlagen basiert aber sehr einfach einzusetzen ist und deren Parameter durch das Bedienungspersonal einfach ermittelt werden k n nen Im Modell tritt die Haftreibung auf wenn die Bewegungsrichtung ge ndert wird oder das Ventil in mindes tens zwei aufeinander folgenden Integrationsschritten zur Ruhe kommt In der Praxis wird dieser Effekt in Prozenten des vollst ndigen Stellbereichs des Ventils ausgedr ckt Im vorliegenden SimApp Glied existiert jedoch kein expliziter Eingabewert f r die Haftreibung In der Realit t jedoch wo die Totzone Deadband lt 3 Haftzone Stickband lt 1 und der Gleitsprung Slip jump 1 sehr klein sind sind die Haftzone und der Gleitsprung praktisch identisch auf ca 0 02 genau Wenn sie also einen speziellen Haftreibungswertwert haben k nnen Sie diesen auch f r den Gleitsprung verwenden F r weitere Informationen ber
160. t auch m glich Daten aus einem Anwenderblock hinaus zu senden um so auf einen Knoten zu verzich ten Dies ist jedoch nur f r Testzwecke sinnvoll weil der Sender von aussen nicht sichtbar ist Beispiel 1 Sender und 2 Empf nger mit Erkennungsname Trans Trans N 127 SimApp 2 6 Literaturhinweise 14 Literaturhinweise Deutsch 1 2 3 F llinger Otto Regelungstechnik H thig Verlag Heidelberg 1994 Orlowski Peter Praktische Regeltechnik Springer Verlag Berlin 1994 Mann Heinz Schiffelgen Horst Froriep Rainer Einf hrung in die Regelungstechnik Carl Hanser Verlag M nchen 1997 4 Wegener Adolf Analoge Regelungstechnik Carl Hanser Verlag M nchen 1995 5 Bossel Hartmut Modellbildung und Simulation Vieweg Verlag Wiesbaden 1994 6 Schwarz Hans Rudolf Numerische Mathematik B G Teubner Stuttgart 1993 7 F llinger Otto Lineare Abtastsysteme Oldenburg Verlag M nchen 1993 8 F llinger Otto Nichtlineare Regelungen I Oldenburg Verlag M nchen 1993 9 F llinger Otto Nichtlineare Regelungen Il Oldenburg Verlag M nchen 1993 10 F llinger Otto Laplace und Fourier Transformation AEG Telefunken 1980 11 Lutz Wendt Taschenbuch der Regelungstechnik Verlag Harri Deutsch 12 Norbert Grosse Wolfgang Schorn Taschenbuch der praktischen Regelungstechnik Hanser 2006 English 21 Kuo Benjamin C Automatic Control Systems Prentice Hall 1995 22 Kuo Benjamin C Digital Control Sy
161. ter Zeit und Frequenzsimulationen durchf hren Allerdings lassen sich die Ergebnisse nicht abspeichern und gehen beim Schliessen der Blockmappe verloren Besser ist es das Blockschaltbild in ein normales Zeichnungsfenster zu kopieren und dort auszutesten Knotenobjekte werden bei Simulationen ohne Messsonden zu den Ein und Ausg ngen gez hlt In einem normalen Zeichnungs fenster werden die Formeln nicht beachtet Es werden stets die aktuellen Parameterwerte benutzt 10 2 7 Knotenobjekte und Blockknoten Diejenigen Knoten im Strukturblatt die einen Ein oder Ausgang des Blockes darstellen m ssen mit einem Knotenobjekt verbunden werden Das Einsetzen von Knotenobjekten im Strukturblatt bewirkt ein automati sches Erzeugen von Blockknoten im Symbolblatt Zusammengeh rende Knotenobjekte und Blockknoten weisen immer identische Namen auf Wenn Sie in einem Blatt die Knotennamen ndern werden sie im an deren Blatt sofort aktualisiert 47 SimApp 2 6 Anwenderbl cke Bl cke in der Blockmappe erzeugen 10 2 8 Blocksymbol entwerfen Der Blockrahmen mit dem Richtungspfeil wird automatisch erzeugt und l sst sich beliebig vergr ssern und verkleinern Wenn Sie ihn aus Versehen l schen l sst er sich einfach wieder herstellen F gen Sie ein Rechteck in die Zeichnung ein und aktivieren Sie in den Formateigenschaften die Option Bildet Hintergrund oder Rahmen f r Anwenderblock Den Richtungspfeil ist auf der Seite Spezial der Palette zu finden
162. tras Gruppierung aufheben oder der Schaltfl che DI wieder r ckg ngig gemacht werden 5 5 Wichtige Hilfstasten Beim Arbeiten mit SimApp ben tigen Sie vor allem die Maus Bei einigen Aktionen brauchen Sie jedoch zus tzlich eine oder zwei Hilfstasten Alt Taste Die Alt Taste hat verschiedene Funktionen e Inder Zeichnung W hrend einer Zeichnungsaktion das Raster tempor r ausschalten e Palette und Bibliotheken im Bearbeitungsmodus Dr cken Sie die Alt Taste vor der Maustaste wenn Sie Palettenseiten oder einzelne Schaltfl chen darin verschieben m chten Strg Taste Ctrl Die Strg Taste hat verschieden Funktionen e Beim Verschieben von Objekten Wenn Sie ein Objekt verschieben und kopieren m chten dr cken Sie vor dem Loslassen der Maustaste die Strg Taste Dies gilt auch zum Kopieren von Objekten in die Palet te oder in Bibliotheken e Beim Einf gen von Objekten aus der Palette Kehrt die Standardeinstellung in den Programmoptionen Objekte nach dem Einsetzen ausw hlen um Umschalt Taste Shift Die Umschalttaste bewirkt das Ausrichten von Objekten Sie ben tigen diese Taste wenn Sie exakte Quad rate und Kreise zeichnen m chten Bei Linienobjekten bewirkt sie das senkrechte waagrechte oder 45 Grad Zeichnen oder schaltet es vor bergehend aus wenn es fest eingeschaltet ist Die Umschalttaste bewirkt auch dass Signallinien voneinander getrennt werden wenn Funktionsglieder mehrere Objekte auf einmal oder einzelne
163. u spezifische Bearbeitungsbefehle f r dieses Objekt Es existieren aber auch spe zielle Kontextmen s f r die Objektpalette die Symbolleisten und die Schaltfl chen 3 3 Symbolleisten und Schaltfl chen 3 3 1 Dateileiste Die Symbolleiste in der linken oberen Ecke des Hauptfensters enth lt Schaltfl chen f r die wichtigsten Da teifunktionen Speichern Offnen Drucken und das Schliessen von SimApp Diese Leiste kann nicht ver schoben sondern nur mit der Palette zusammen ein und ausgeblendet werden 3 3 2 Objektpalette Die Objektpalette stellt alle Standardobjekte zur Verf gung die Sie in Ihre Zeichnungen einf gen k nnen Sie besteht aus mehreren Registerseiten die Sie mit den Reitern einzeln ausw hlen k nnen SimApp 2 6 Das SimApp Hauptfenster Statusleiste Quellen Linear Nichtlinear Messen Stellglieder Regler Zeitdiskret Wandler Logik Verschiedenes Spezial Zeichnen D Pn PT2 PTiTZ PTn L llaq Gis CC K EA Si OA DEERE a AE Se Abbildung 2 Objektpalette Es stehen grunds tzlich zwei Objekttypen zur Verf gung 1 Funktionsglieder Diese Objekte ben tigen Sie um Ihre Simulationsmodelle Blockdiagramme zu erstellen 2 Zeichnungsobjekte Register Zeichnen Mit SimApp lassen sich einfache Formen wie Linien Rechtecke Text etc erstellen die sie zum Illustrie ren und Dokumentieren der Blockdiagramm einsetzen k nnen Sie werden sie ausserdem brauchen um die Symbole f r Ihre eigenen Bl cke zu entwerfen Auf d
164. ulsh he k nnen vor gegeben werden Funktion y t H o t Ton o t Toff y A e A Timer A 1 Ton 1s Toff 2 s Ton Toff t 58 SimApp 2 6 Katalog Quellen Taktquelle 13 1 8 Taktquelle Die Taktquelle gibt eine vorgegebene Sequenz von Taktimpulsen aus Die H he der Impulse entspricht dem logisch 1 Pegel und deren Breite der aktuellen Integrationsschrittweite Die Taktquelle eignet sich zum Aus l sen von zeitlich festgelegten Ereignissen in einem gesteuerten Prozess Die Taktsequenz also die genauen Impulszeiten wird in den Simulationseigenschaften der Quelle festge legt Durch Setzen der Option terativ wird die Sequenz nach dem Erreichen des letzten Taktimpulses bis zum Ende der Simulation fortw hrend wiederholt Wenn der erste Taktimpuls beim Zeitpunkt O liegt wird dieser von den Wiederholungen ausgeschlossen weil der Letzte Vorrang hat A Integrationsschrittweite Takt T1 T2 T3 T4 T5 Die Folge der Zeitwerte Tn kann in eine ANSI ASCIl Textdatei abgespeichert werden Das Laden ist jeder zeit m glich Die maximale Anzahl der Impulse ist auf 10 000 beschr nkt Das Format der Zeitwerte in der Textdatei entspricht demjenigen der Dateiquelle und der Programmierbaren Quelle wobei hier jedoch kein Wertepaar sondern nur ein Zeitwert pro Zeile ben tigt wird Beschreibung des Datenformats in der Textdatei e Pro Zeile ein Zeitwert Als Dezimaltrennzeichen ist Komma oder Punkt zul ssig Eine Datenzeile
165. und umgekehrt angesteuert werden Eingangssignale die kleiner als die logische Schaltschwelle sind werden als O tief low inaktiv falsch in terpretiert Im Gegensatz dazu werden Signale die gleich oder gr sser als die logische Schaltschwelle sind als 1 hoch high aktiv wahr interpretiert Der Standardwert f r logisch 1 ist 1 mit einer Schaltschwelle bei 0 5 Diese Werte k nnen f r jedes Glied individuell eingestellt werden Der logisch O Wert dagegen ist unver nderlich immer gleich null R ckkopplung mit logischen Gliedern und Bedeutung der Schaltverz gerung Standardm ssig besitzen Logikglieder in SimApp keine Laufzeiten Wenn sich zum Beispiel bei einem Flip Flop die Eingangssignale ndern und gleichzeitig der Clockeingang gesetzt wird ndert der Ausgang noch im gleichen Integrationsschritt Dadurch werden jedoch Signalr ckkopplungen verunm glicht was aber in logischen Schaltkreisen durchaus normal ist Viele Funktionen k nnen ohne R ckkopplung nicht realisiert werden Beispiel Set Reset Flip Flop mit NAND Gattern Im Weiteren werden minimale Signallaufzeiten auch in diversen synchronen Schaltungen die keine R ck kopplungen besitzen vorausgesetzt Beispiel Bei einem synchronen Z hler der aus einer Kette von JK Flip Flops aufgebaut wird haben alle Flip Flops das gleiche Takt Eingangssignal Zur korrekten Funktion der Schaltung ist es nun entscheidend dass beim Auftreten der positiven Taktflanke der Zustand der Einga
166. urch Doppelklick innerhalb des Explorers starten SimApp 2 6 Das SimApp Hauptfenster bersicht 3 Das SimApp Hauptfenster 3 1 bersicht Nach dem Programmstart ffnet sich das Hauptfenster von SimApp Im Dialogfeld Extras Optionen k nnen Sie w hlen ob die ge ffneten Dateien der letzten Arbeitssitzung automatisch wieder ge ffnet werden sollen ansonsten wird ein leeres Zeichnungsformular erstellt SimApp Introduction sap AE x IF Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Format Zeichnen Extras Zeitsimulation Frequenzsimulation Service Fenster ler D gt M H Quellen Linear Nichtlinear Messen Stellglieder Regler Zeitdiskret Wandler Logik Verschiedenes Spezial Zeichnen 5 bon e GE E e Arial Si sgdprg m zp o o 150 12 PS EL Do A Schritt le 11 40 1 20cm Kein Objekt ausgew hlt Abbildung 1 SimApp Hauptfenster 3 2 Men s 3 2 1 Hauptmenuleiste In der Hauptmenuleiste am oberen Fensterrand finden Sie die meisten zur Verf gung stehenden Befehle Einige wenige objekt oder kontextbezogene Befehle befinden sich aber nur in den Kontextmenus 3 2 2 Kontextmen s Um das Kontextmenu zu ffnen klicken Sie die rechte Maustaste Sie erhalten daraufhin eine Liste mit den am h ufigsten ben tigten Befehlen Abh ngig von der Position des Cursors auf dem Bildschirm stehen ver schiedene Kontextmen s zur Auswahl Wenn sich Ihr Cursor z B ber einem Zeichnungsobjekt befindet enth lt das Kontextmen
167. urven berladen wird Jede Zeitsonde f hrt im Gegensatz zu den Frequenzsonden zu einem eigenen Diagramm Mehrere Zeit sonden sind also nur sinnvoll wenn Sie die Messsignale in Gruppen aufteilen wollen 31 SimApp 2 6 Zeitsimulation Quellengruppierung Oszillator Verst rker Regler Strecke Vergleicher fO 0 25 Hz A 10 Ph 0 Abbildung 33 Der Einsatz von Zeitsonden 8 3 Quellengruppierung Mehrere Quellen k nnen zu einer Quellengruppe zusammengefasst werden nicht zu verwechseln mit einer Zeichnungsgruppe Die Zugeh rigkeit zu einer bestimmten Gruppe wird durch die Gruppennummer be stimmt Grp die eine beliebige positive ganze Zahl sein kann und in der Zeichnung nur sichtbar ist wenn sie gr sser als null ist Oszillator Grp 1 ff 1 Hz A 1 Ph 0 Abbildung 34 Quelle mit Gruppennummer Grp F r jede Gruppe wird hintereinander eine vollst ndige Simulation durchgef hrt Die Ausg nge derjenigen Quellen die zu anderen Gruppen geh ren geben den Wert O aus Die Messsignale der einzelnen Gruppen werden jedoch alle im gleichen Diagramm dargestellt Somit k nnen Sie ein System mit verschiedenen Sig nalmustern anregen und die Ergebnisse direkt miteinander vergleichen Eine besondere Stellung haben die Quellen der Gruppe 0 Diese Quellen erscheinen in allen Gruppen Sie k nnten also eine Quelle als F hrungsgr sse Gruppe 0 und zwei andere Quellen als St rgr ssen Gruppe 1 und 2 vorsehen SimApp f hrt
168. us wechseln Die Maus enth lt eine integrierte Lupenfunktion mit der Sie rechteckige Bereiche ausw hlen k nnen Der Inhalt eines solchen Bereiches wird unmittelbar nach dem Loslassen der linken Maustaste auf Diagramm gr sse vergr ssert falls dies m glich ist Eine Gr ssenanpassung erreichen Sie auch Ober die vier Lupen kn pfe in der Symbolleiste Das Bodediagramm enth lt eine Messlinie und das Nyquist und Nicholsdiagramm auf jeder Kurve einen Messpunkt die sich mit der Maus oder den Pfeiltasten bewegen lassen 27 SimApp 2 6 Frequenzsimulation Resultate der Frequenzsimulation Die Zahlenwerte in der Legende zeigen die aktuellen Signalwerte am Ort der Messlinie oder der Messpunk te Die Messlinie im Bodediagramm und die Messpunkte im Nyquist Nicholsdiagramm sind immer im Gleichschritt 75 2 Besondere Effekte Die Frequenzkennlinien werden durch SimApp numerisch berechnet Folgende Effekte k nnen dabei auftre ten 7 5 2 1 Abweichung der Startphase Die Berechnung der Phase aus dem Real und Imagin rteil der Frequenzgangmatrix erfolgt durch die An wendung der Arctan Funktion auf Real und Imagin rteil der einzelnen Elemente 1 Wegen der Periodizit t der Arctan Funktion von 360 kommt die Startphase immer innerhalb 180 zu liegen Ist die reale Startpha se jedoch ausserhalb dieses Bereichs kann dies SimApp nicht erkennen und es entsteht ein konstanter Phasenfehler ber den ganzen Simulationsbereich als ein Mehrfaches von
169. zen Numerische Instabilit ten k nnen Sie oft daran erkennen dass Simulations durchg nge mit unterschiedlichen Schrittweiten und Integrationsmethoden zu ganz unterschiedlichen Antworten f hren e Bei sprungf rmigen Signalen k nnen die mehrstufigen Methoden jedoch Ungenauigkeiten im ber gangsbereich erzeugen berschwingen Verzerrungen Benutzen Sie in solchen F llen die Euler Methode mit kurzer Schrittweite Die G te mit der Sie die berechneten Kurvenverl ufe darstellen und abspeichern wollen wird durch die Zeitaufl sung des Datenspeichers bestimmt Diese Einstellung bt keinen Einfluss auf die Rechengenauig keit aus Im Allgemeinen ben tigen Sie zur Darstellung wesentlich weniger St tzstellen als zur Simulation Die Zeitaufl sung beeinflusst direkt den ben tigten freien Arbeitsspeicher Ihres Computers der f r die Simu lation bereitstehen muss Bei zu grosser Zeitaufl sung kleine numerische Werte kann der ben tigte freie Arbeitsspeicher leicht mehrere Dutzend MBytes umfassen Im Allgemeinen sollte die Zeitaufl sung mindes tens 10 Mal l nger sein als die Integrationsschrittweite 8 7 Zeitsimulation starten Starten Sie die Zeitsimulation im Men Zeitsimulation Start oder mit der Startschaltfl che Q Die Dauer der Simulation ist abh ngig von der Systemgr sse und der Wahl der Simulationsparameter W hrend einer l n geren Simulation ist die Zeichnung gesperrt In dieser Zeit k nnen Sie jedoch an anderen Zeichnun

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