CC BY
8УДК 621.315
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Абдулов М.Р., студент, направление подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: abdulov40@gmail.com
Пестов А.О., студент, направление подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: a-pestow2000@yandex.ru
Научный руководитель: Быковская Л.В., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизированного электропривода, электромеханики и электротехники, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: biklud@yandex.ru
Аннотация. В статье сравниваются популярные программы имитационного моделирования различного уровня сложности. Целью работы является выбор оптимального программного обеспечения для решения задач электроэнергетики. Представлен сравнительный анализ выбранных программ имитационного моделирования, путем выявления достоинств и недостатков каждого симулятора. Произведено краткое ознакомление с каждым пакетом, наглядно показан интерфейс программ и симуляция электрических схем. На основе полученного результата выявлена оптимальная программа с учётом коммерческого использования (лицензии) из-за дороговизны приобретаемого продукта.
Ключевые слова: EasyEDA, Multisim, QUCS, EveryCircuit, симулятор, эмулятор, схема, компонент, имитационная модель, интерфейс, измерительный прибор.
THE USE OF SIMULATION PROGRAMS IN SOLVING PROBLEMS OF ELECTRIC POWER INDUSTRY
Abdulov M.R., student, training direction 13.03.02 Electric power industry and electrical engineering, Orenburg State University, Orenburg e-mail: abdulov40@gmail.com
Pestov A.O., student, training direction 13.03.02 Electric power industry and electrical engineering, Orenburg State University, Orenburg e-mail: a-pestow2000@yandex.ru
Scientific adviser: Bykovskaya L.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Automated Electric Drive, Electromechanics and Electrical Engineering, Orenburg State University, Orenburg e-mail: biklud@yandex.ru
Abstract. This article discusses the popular simulation programs of different levels of complexity. The aim of the work is to select the optimal software for solving the problems of the electric power industry. A comparative analysis of the selected software was presented, by identifying the advantages and disadvantages of each simulator. Made a brief introduction to each package, clearly shows the program interface and simulation of electrical circuits. On the basis of the obtained result, the optimal program was identified, taking into account the commercial use (license) due to the high cost of the purchased product.
Keywords: EasyEDA, Multisim, QUCS, EveryCircuit, simulator, emulator, circuit, component, simulation model, interface, measuring instrument.
Сложно представить наш мир без моделирования. Оно наглядно демонстрирует работу простых и сложных систем, позволяет без материальных затрат проводить эксперименты над моделью. Возникает вопрос, в какой программе целесообразно
моделировать. Каждая задача требует особого подхода. Выбор правильного эмулятора может значительно ускорить обработку данных, упростить расчёты, облегчить понимание процессов и быстро освоить интерфейс. Целью нашей работы было
сравнение популярных программ имитационного моделирования. Показать их достоинства и недостатки. Выбрать самую оптимальную для решения задач электроэнергетики [1].
Рассмотрим первую программу, представленную на рисунке 1. EasyEDA, производства КНР -это бесплатный онлайн симулятор электрической цепи, который очень подходит для разработки электронных схем. Отметим достоинства и недостатки данного пакета.
Достоинства:
1) бесплатное использование программного обеспечения;
2) возможность конвертирования принципиальной схемы в печатную плату для последующего изготовления;
3) работа, как без скачивания и установки, так и стационарно;
4) иностранная программа предоставляет онлайн русификатор, на официальном сайте;
5) большая база готовых схем, возможность обмениваться своими проектами в личном профиле.
Недостатки:
1) отсутствие измерительных компонентов, таких как амперметр и ваттметр;
2) отсутствие различных генераторов импульсов;
3) ограниченные возможности по проведению электрических измерений;
4) набор только стандартных компонентов, без возможности произвольного выбора параметров.
Рисунок 1 - Имитационная программа EasyEDA
Вторая программа имитационного моделирования - это Multisim (представлена на рисунке 2), производства США, компании National Instruments Corporation, ранее выпустившей немало известную программу Electronics Workbench [2]. Она также предназначена для моделирования и расчета электрических (электронных) схем устройств на цифровых и аналоговых компонентах [3]. По сравнению с первой, Multisim является более мощным программным обеспечением из-за возможности более глубокого анализа процессов в исследуемой модели и максимального приближения параметров к реальным условиям.
Достоинства:
1) большой набор электронных компонентов
и измерительных приборов;
2) кроме стандартных компонентов, есть возможность произвольного выбора параметров элемента;
3) интуитивный и удобный интерфейс;
4) программа проста в обращении и не требует глубоких знаний в компьютерной технике;
5) широкое применение в различных сферах деятельности: на предприятиях, вузах, в домашних условиях (быту);
6) ежегодные обновления программного обеспечения пакета.
Недостатки:
1) платная лицензия (от 400$);
2) нет официального русификатора.
Рисунок 2 - Имитационная программа Multisim
Рисунок 3 - Имитационная программа QUCS
Третья программа QUCS (Quite Universal Circuit Simulator), произведенная международной командой Qucs. Интерфейс программы представлен на рисунке 3.
Это редактор с графическим интерфейсом с комплексом технических возможностей для кон-
струирования схем. Главной особенностью данного пакета является оформление чертежей с обрамлением рамки и стандартного штампа.
Достоинства:
1) бесплатное использование программного обеспечения;
2) имеется широкая база электронных и логических компонентов с возможностью произвольного выбора параметров элемента;
3) для управления сложными схемами включена возможность разворачивания подсхем и формирования блоков;
4) пакет включает встроенный текстовый редактор, приложения для расчета фильтров и согласованных цепей, калькуляторы линий и синтеза аттенюаторов;
5) предоставляется русифицированная версия программы.
Недостатки:
1) ограниченные библиотеки элементов и функциональные возможности измерительных приборов (наличие только вольтметра и амперметра);
2) сложность освоения интерфейса;
3) прекращение обновлений с 2017 года.
Последняя программа EveryCircuit, производства США. Она представляет собой электронный онлайн эмулятор с хорошей графикой. Интерфейс
программы представлен на рисунке 4.
В отличие от вышеописанных программных обеспечений EveryCircuit используется не только на ПК, но и на мобильных платформах.
Достоинства:
1) пакет очень прост в использовании;
2) эргономичный и интерактивный интерфейс;
3) возможность моделирования в мобильных системах Android и iOS;
4) работа на ПК без скачивания и установки на веб-странице;
5) предоставляется русифицированная версия программы.
Недостатки:
1) платная подписка (14$ в год);
2) ограниченные библиотеки элементов и функциональные возможности измерительных приборов (наличие только вольтметра и амперметра);
3) отсутствие конкретных элементов схемы;
4) компоненты имеют ограниченную способность имитации параметров.
Рисунок 4 - Имитационная программа EveryCircuit
На основе проведенного сравнения современных программ имитационного моделирования выявлена оптимальная программа Multisim. Программа лидирует за счёт большого спектра встро-
енных функций, предназначенных для детального исследования энергетических систем, а также из-за удобства интерфейса и огромного выбора компонентов.
Литература
1. Быковская Л. В., Быковский В. В. Применение интерактивных и информационных технологий в преподавании курса электротехники // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всерос. научно-методической конф. - Оренбург, 2013. - С. 285-288.
2. Карлащук В. И., Карлащук С. В. Электронная лаборатория на IBM PC. Инструментальные средства и моделирование элементов практических схем. - Москва: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. - 140 с.
3. Штыкова А. С. Обзор методов имитационного моделирования // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 4 (10). - С. 825-832.
4. Латыпов Я. Э., Коннов Ю. В. Использование программного средства EveryCircuit для проведения виртуальных лабораторных работ по физике // Казанский педагогический журнал. - 2015. - № 3. -С. 117-121.
5. Есенбекова А. Э., Джумахметова Л. К., Дусталиева С. М. Имитационное моделирование как главный инструмент конструирования сложных процессов и систем // Технические науки в России и за рубежом: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2017 г.). - М.: Буки-Веди, 2017. - С. 165-167.
