Компьютерное моделирование импульсных схем

[Alexei Smirnov]

Если входной сигнал - единичная ступенька (0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,...) то при функции f(x)=x эта ступенька будет просто задержана на один шаг, а форма не изменится. По Вашей формуле результат будет 0,0,0,0,1.5,1,1,1,, то есть с выбросом, что мне категорически не нравится. Задержка - это одно, а изменение формы (спектра на высокой частоте) сигнала - уже другое. Можно конечно пообсуждать, что такое "точность", но не хочется.

[smpsmath]

Результат будет (0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,...)-точный, либо (0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,...)-с задержкой: int(x) не может принимать значение 1.5, это эффективное значение, используемое для внутренних расчетов, будет 1.5 - что скомпенсирует задержку, точно или частично.
Точность это нечто недостижимое, к чему стремится математика в т.ч. вычислительная.
А вот классический пример неточности - это аристотелевская формула 2*3=8 - так он считал лапки у мух, и эти восьмилапые монстры царствовали в Европе полторы тысячи лет.
А вот что такое настоящая медленность -только поставил SIMetrix/Simplis 6 (свежая), запустил пример FLYBACK, цитата:
"This is a complete off-line current mode switching PSU running at 100kHz. Simulation takes about 200 seconds with a 500MHz Pentium 3." - всего то симуляция двух периодов!! Это реальная аристотелевская FLY(with.additional.legs.on)BACK которые мешают ей даже ползти.

[Alexei Smirnov]

Я говорил о функции f(x)=x, на вход которой подается единичная ступенька. Но и для int(x), если следовать формуле

3/2*F[0]-1/2*F[-1]

- разве это не

3/2*int[x(0)]-1/2*int[x(-1)],

что легко может принимать дробные значения?
Или я не так все понял, и F[n] это нечто другое?

[Alik]

Алексей, мне очень кажется, что мы обсуждали с вами нечто подобное когда я делал power gyrator с переменным (нелинейным) коэффициентом передачи. Вообще-то такой элемент называется "conjunctor", но суть от этого не меняется. Существует целый набор элементов, которые не рассеивают и не запасают энергию, простейший из них это трансформатор. Некоторые из этих элементов просто реализовать в СВЧ и, наверное, в оптике (волноводы и т.д.), другие можно смоделировать на управляемых источниках или ОУ. В любом случае, чтобы динамически изменить характеристику элемента нужно динамически менять сопротивление резистора, с этим у NL5 проблемы.

[Alexei Smirnov]

У NL с этим проблем нет, она этого просто принципиально не делает
Но предложенная формула для функции больше похожа на prediction, чем на переменный резистор.

[smpsmath]

Мое предложение было не совсем удачное, действительно, prediction к функции применять не следует. Просто все переменные делятся на две группы.
1) Операторные переменные I(L), V(C) и все что с памятью -- эти переменные однозначно определяют мгновенное состояние системы (иначе система некорректна).
2) Переменные которые однозначно определяются первой группой (их мгновенными значениями) , например I(R) сюда же, естественно , попадают и функции, только если в них не введена память -- но это экзотика.
Так , например, я из жлобства демоюзера могу ввести обратную связь в SMPS функцией типа F=I(L)+V(C)-V(Sawtooth) - экономлю ажно два элемента. Почему эта функция обрабатывается по другим правилам чем I(R) . Без функций точность на два порядка выше чем у Micro-Cap а с оными хуже чем у Dina.

[Alexei Smirnov]

Очень тяжело в общем виде разобраться, является ли функция, заданная произвольной формулой, линейной. Поэтому рекомендуется использовать линейные компоненты, даже если их много.

[smpsmath]

Не нужно разбираться, просто отнести функции к второй группе. Все. И типа V(C)^3+I(L)^2 тоже.
Точность сразу увеличится на три порядка, у NL5 уменьшится принципов, зато добавится возможностей, элементов и юзеров.
И станет она наконец нелинейной а то сейчас просто L5 какая-то.

[Alexei Smirnov]

Объясните подробнее please, ничего не понял. Вторая группа - это что? Имейте в виду, что NL5 считает только линейную систему, которая в какие-то моменты времени (но не на каждом шаге) может изменяться.

[smpsmath]

Примерно понял, это не совсем TRAP а скорее численный аналог точного аналитического решения -- отсюда большая точность для линейного случая и неприятие нелинейностей. Скорее всего эта процедура типа матрицы nxn, где n - число реактивностей а нелинейность идет как возмущение. Т.е. в матрице только основные переменные I(L) и V(С) //первая группа//
Может целесообразно сделать дополнительные режимы TRAP для нелинейного случая c
а) двукратным прохождением каждого шага т.е. первый шаг для уточнения нелинейностей.
б) использование prediction для нелинейностей а если prediction для данного шага не удалась, то либо повторный шаг либо (при сильном обвале) повторный шаг с доп. разбиением.

[Alexei Smirnov]

В честь конференции APEC-2011 разыгрывается постоянная лицензия NL5. А для желающих купить - скидки. В общем, налетай, подешевело...

[Alexei Smirnov]

Наконец попробовал PLECS - последний симулятор, который якобы использует "идеальные" элементы. Да, использует: есть там ключи "ноль/бесконечность", диод "открыт/закрыт". Но толку от этого никакого, так как ни одна из моих тестовых схем не работает без последовательно (или параллельно) включенного малюсенького (или огромного) резистора. После этого чтобы все-таки считало, начинаются все стандартные Спайсовские примочки: tolerance relative и absolute, и прочие магические параметры. И это так задумано: customer support подтвердил. Не понимаю, какой тогда вообще в нем смысл. За $7000.
Интерфейс - хуже некуда, я бы сказал, что написан студентом-школьником лет 20 назад.
В общем на данный момент я не знаю ни одного симулятора, правильно работающего с идеальными элементами (кроме NL, разумеется). Если кто найдет и покажет, с удовольствием дам свою лицензию навсегда. Хотя зачем она тогда нужна...

[Alexei Smirnov]

Лучше поздно, чем никогда... Добрался до Фейсбука: NL5 Circuit Simulator.
Там можно будет читать новости, и, что самое главное, поделиться с друзьями и коллегами. Залайкить. так сказать :)

[Alexei Smirnov]

Специально для ECCE-2011 сделал шикарную (как мне кажется) демонстрацию:



На экране непрерывно идет симуляция, при нажатии на клавиши или верчении ручек клавиатуры варьируется какой-нибудь номинал, и графики мгновенно меняются. Этим демонстрируется 1) скорость симуляции, 2) линк с внешней управляющей прграммой, и 3) 100% интерактивность - практически режим "осциллографа", подключенного к работающей схеме с изменяемыми компонентами.

И что удивительно: практически никто из посетителей - а большинство это студенты/аспиранты - ни на что не нажимал! Абсолютно нулевая любознательность. И это будущие "ученые". Если бы запустили простых школьников, от клавиатуры через час ничего бы не осталось, но при этом некоторые - самые умные - почерпнули бы что-нибудь новенькое. А эти, похоже, все уже и так знают? Обычно жалуются отсутствие любопытства у американцев, но здесь большинство были, как и во всей электронике сейчас, представители других национальностей. Странно...

[profrotter]

Просмотрел 10 страниц титанических усилий по рекламе NL5, между тем проблема замечается уже на первой странице: примитивные ключевые модели транзисторов и диодов не позволяют учитывать их инерционность. По современным меркам это слабо. (Прошу прощения за откровенность )

Насколько я понял, в основе симуляции лежит численное решение дифференциальных уравнений цепи, полученных по законам Кирхгофа. В связи с этим такой вопрос: каким образом осуществляется переход от нарисованной пользователем схемы к системе уравнений?