Jörg Kahlert
Einführung in WinFACT
Vorwort
6
Inhaltsverzeichnis
8
Einleitung
14
1 Der erste Schritt – Installation von WinFACT
18
1.1 Ablauf des Installationsvorgangs
18
1.2 Verfügbare Programmversionen und Lizenzformen
20
1.3 Einschränkungen der Begleit-Software zum Buch
21
1.4 Installation weiterer Komponenten
21
2 Aller Anfang ist schwer – ein erster Streifzugdurch WinFACT
23
2.1 Was ist WinFACT?
23
2.2 WinFACT-Programmkomponenten
25
2.3 WinFACT-Dateioperationen
28
2.4 WinFACT-Dateitypen
31
2.5 Arbeiten mit Blocklisten
32
2.6 Arbeiten mit Übertragungsfunktionen
35
3 Blockorientierte Simulation mit BORIS
37
3.1 Übersicht
37
3.1.1 Anwendungsbereiche von BORIS
37
3.1.2 Komponenten des BORIS-Hauptfensters
38
3.1.3 Laden und Speichern von Dateien
40
3.2 Einführendes Beispiel: Simulation einer Kfz-Dynamik
41
3.2.1 Blockschaltbild des Kfz-Modells
41
3.2.2 Umsetzung in BORIS
43
3.2.3 Einfügen und Anordnen der Systemblöcke
43
3.2.4 Parametrieren der Blöcke
48
3.2.5 Ziehen der Verbindungen
54
3.2.6 Simulation
60
3.2.7 Kommentierung der Simulationsstruktur
63
3.3 Arbeiten mit Systemblöcken
67
3.3.1 Erscheinungsbild von Blöcken
68
3.3.2 Einfügen neuer Blöcke
69
3.3.3 Selektieren von Blöcken
70
3.3.4 Verschieben von Blöcken
70
3.3.5 Löschen von Blöcken
71
3.3.6 Drehen von Blöcken
71
3.3.7 Kopieren und Einfügen von Blöcken
72
3.3.8 Parametrierung von Blöcken
72
3.3.9 Passive Blöcke
74
3.3.10 Ändern der Blockgröße
75
3.4 Verbindungen
76
3.4.1 Automatische und manuelle Verbindungen
77
3.4.2 Ziehen automatischer Verbindungen
78
3.4.3 Ziehen und Bearbeiten manueller Verbindungen
80
3.4.4 Umwandeln von Verbindungen
82
3.4.5 Löschen von Verbindungen
83
3.4.6 Farben von Verbindungen
83
3.4.7 Anzeige der Blockverbindungen
84
3.5 Arbeiten mit Signalquellen und -senken
84
3.6 Alles unter Kontrolle – Steuerung der Simulation
87
3.6.1 Grundlegende Simulationsparameter
87
3.6.2 Starten und Stoppen der Simulation
88
3.6.3 Einzelschrittmodus und Breakpoints
89
3.6.4 Hinweise zur Wahl von Schrittweite und Integrationsverfahren
90
3.6.5 Arbeiten im Echtzeitbetrieb
92
3.6.6 Kontrollausgaben während der Simulation
93
3.6.7 Überwachung von Blöcken
95
3.6.8 Parameteränderungen während der Simulation
96
3.6.9 Was tun bei algebraischen Schleifen?
96
3.7 Arbeiten mit Exportparametern
98
3.7.1 Bedeutung von Exportparametern
98
3.7.2 Simulationsgesteuerte Variation von Exportparametern
100
3.8 Arbeiten mit Superblöcken
103
3.8.1 Wozu dienen Superblöcke?
103
3.8.2 Erstellung von Superblöcken
103
3.8.3 Ein- und Ausgänge von Superblöcken
106
3.8.4 Superblöcke und Labels
107
3.8.5 Signalquellen und -senken in Superblöcken
109
3.8.6 Exportieren von Parametern
110
3.8.7 Benutzerdefinierte Block-Bitmaps
111
3.9 Automatisierte Durchführung von Simulationsreihen (Batch-Betrieb)
112
3.10 Direkte Ermittlung von Frequenzgängen
118
3.11 Die BORIS-Systemblock-Bibliothek
120
3.11.1 Blöcke zur Signalgenerierung
121
3.11.2 Blöcke zur Visualisierung und Weiterverarbeitung von Simulationsergebnissen
126
3.11.3 Blockgruppe Quellen
137
3.11.4 Blockgruppe Dynamik
138
3.11.5 Blockgruppe Statik
140
3.11.6 Blockgruppe Regler
141
3.11.7 Blockgruppe Stellglieder
143
3.11.8 Blockgruppe Funktion
143
3.11.9 Blockgruppe Digital
144
3.11.10 Blockgruppe Aktion
147
3.11.11 Blockgruppe Kommunikation
147
3.11.12 Blockgruppe Simulation
148
3.11.13 Blockgruppe Senken
149
3.11.14 Blockgruppe Sonstige
152
3.11.15 Blockgruppe VirtInstr
154
3.12 Do it yourself – So erweitern Sie die Systemblock-Bibliothek um eigene Blöcke
155
3.13 Entwurf von PID-Reglern
161
3.13.1 Entwurfsverfahren
161
3.13.2 PID-Entwurf nach Einstellregeln
161
3.14 Numerische Optimierung von Systemparametern
170
3.15 Gesucht – gefunden: Navigieren in Systemstrukturen
174
3.15.1 Struktur-Übersicht
174
3.15.2 Suchen nach Systemblöcken
176
3.15.3 Suchen nach Textblöcken
178
3.16 Der letzte Schliff – Arbeiten mit Textblöcken, Gruppenrahmen und Bitmap-Grafiken
179
3.16.1 Textblöcke
180
3.16.2 Gruppenrahmen
182
3.16.3 Bitmap-Grafiken
184
3.17 Für alles offen – Kommunikation und Datenaustausch mit anderen Programmen
186
3.18 Arbeiten mit Hardware-Treibern
187
3.19 Was Sie sonst noch wissen sollten
192
3.19.1 Verwaltung von Alarmen und Meldungen
192
3.19.2 Zugriffsschutz
193
3.19.3 Revisions-Kontrollsystem
194
3.19.4 Benutzerdefinierte Einstellungen
194
3.20 Ausgewählte Simulationsbeispiele
197
3.20.1 Nichtlineares Fadenpendel
197
3.20.2 Mechanischer Schwinger
199
3.20.3 Verladekran
200
3.20.4 Gekoppelte Dynamos
204
3.20.5 Drei-Körper-Problem
206
3.20.6 Fadenpendel mit Anschlag
208
3.20.7 Springender Ball
211
3.20.8 Beschleunigungsvorgang bei Pkw
213
3.20.9 Drehzahlregelung eines Gleichstromantriebs
219
3.20.10 Stabilisierung eines inversen Doppelpendels
223
3.20.11 Digitale Regelung
227
3.20.12 Feder-Masse-System mit Anschlägen
229
3.20.13 Lithium-Cluster-Dynamik
232
3.20.14 Miniwelt: Bevölkerung, Konsum, Umweltbelastung
236
3.20.15 Weitere regelungstechnische Simulationsbeispiele
239
3.21 Lust auf mehr? BORIS-Add-Ons
241
3.21.1 Flexible Animation Builder
241
3.21.2 State Machine Workbench
246
3.21.3 PID Design Center
252
3.21.4 System Identification Center
253
3.21.5 AutoCode-Generator
253
3.21.6 Soft-SPS
257
3.21.7 OPC Client/Server Toolbox
258
3.21.8 ODBC-Toolbox
259
3.21.9 VBScript-Modul
259
3.21.10 Datenlogger
260
3.21.11 FTP-Toolbox
261
3.21.12 Universelles RS-232-Modul
261
3.21.13 Sollwert-/Kennliniengenerator
261
4 Systemidentifikation mit IDA
262
4.1 Prinzip der experimentellen Systemidentifikation
262
4.2 Anwendungsbeispiel
262
4.3 Weitere Leistungsmerkmale von IDA
269
5 Analyse linearer Systeme mit LISA
272
5.1 Leistungsumfang
272
5.2 Anwendungsbeispiel
272
5.3 Weitere Leistungsmerkmale
276
6 Reglerentwurf im Frequenzbereich mit RESY
280
6.1 Leistungsumfang
280
6.2 Anwendungsbeispiel
282
7 Aufbereitung von Daten mit INGO
287
7.1 Übersicht
287
7.2 Leistungsmerkmale
288
8 Simulation und Synthese von Zustandsregelkreisen mit SUSY
293
8.1 Leistungsumfang
293
8.2 Anwendungsbeispiel
294
9 Entwurf und Simulation von Fuzzy-Systemen
298
9.1 Leistungsmerkmale der Fuzzy-Shell FLOP
298
9.2 Linguistische Variablen und Terme
299
9.2.1 Einfügen neuer Variablen
299
9.2.2 Bearbeiten von Variablen
301
9.3 Erstellen der Regelbasis
303
9.3.1 Regelbasis-Fenster
303
9.3.2 Regelbasis-Editor im Tabellen-Modus
304
9.3.3 Regelbasis-Editor im Matrix-Modus
306
9.4 Operatoren, Inferenzmechanismus und Defuzzifizierung
307
9.4.1 Operatoren für UND- und ODER-Verknüpfung
307
9.4.2 Inferenzmechanismus und Defuzzifizierung
307
9.5 Systemanalyse im Debug-Modus
308
9.5.1 Aktivierung des interaktiven Debug-Modus
308
9.5.2 Variablenfenster im Debug-Modus
309
9.5.3 Regelbasis-Editor im Debug-Modus
310
9.5.4 Kennlinien- und Kennfelddarstellung
311
9.5.5 Trace-Modus
313
9.6 Analyse des Systems durch Simulation
314
9.6.1 Nutzung des internen Simulators
314
9.6.2 Simulation mit BORIS
314
9.7 Kommunikation mit anderen Anwendungen über DDE
315
9.7.1 Betrieb als DDE-Server
316
9.7.2 Betrieb als DDE-Client
316
9.8 Generierung von C-Code
317
10 Die Trainingsprogramme SIM-Trainer und BODE-Trainer
319
10.1 SIM-Trainer
319
10.2 BODE-Trainer
320
Formelverzeichnis
322
Literaturverzeichnis
324
Index
325
Die Internetseite zum Buch
329
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