Среда моделирования МАРС

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
программное обеспечение
Среда моделирования МАРС
Файл:Среда_моделирования_МАРС_-_Основное_окно.jpeg
Типсистема компьютерного моделирования
АвторДмитриев Вячеслав Михайлович
РазработчикиДмитриев В.М., Ганджа Т.В., Зайченко Т.Н., Шутенков А.В., Кураколов А.Н., Панов С.А., Григорьева Т.Е., Кочергин М.И.
Написана наMicrosoft Visual C++
Интерфейсграфический
Операционная системаMicrosoft Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Windows 11
Языки интерфейсарусский
Первый выпуск1980 год
Аппаратная платформаx86
Читаемые форматы.mrsgrh, .mrscir, .mrstbl, .mrsrtf, .mrsvip
Типы создаваемых файлов.mrsgrh, .mrscir, .mrstbl, .mrsrtf, .mrsvip
Последняя версия1.0 (01.01.2023)
Состояниев активной разработке
Лицензияпроприетарное программное обеспечение
СайтГруппа «РЕВИКОМ» во «ВКонтакте»

Среда моделирования МАРС (рус. Моделирование и Автоматический Расчёт Систем) — универсальная программная система компьютерного моделирования.

Существует и развивается на протяжении 40 лет. Используется для моделирования систем различной физической природы (электрических, гидравлических, механических, оптических, электромеханических, массового обслуживания и других).

Основанная на предложенном профессором Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Дмитриевым Вячеславом Михайловичем методе компонентных цепей[1], система обладает широким набором режимов анализа, а адаптация к моделированию нового класса устройств осуществляется оперативно путем использования и расширения библиотеки моделей компонентов. При этом имеется возможность автоматизированной генерации новых моделей компонентов, что обеспечивает лёгкую и быструю расширяемость областей применения данной системы.

История разработки[править]

Наименование программной системы МАРС произошло от сокращения словосочетания «моделирование и автоматический расчёт систем», которое отражает основную функцию, которую выполняет программа.
Начиная с 1970-х годов, коллективом разработчиков под руководством профессора В. М. Дмитриева было создано нескольких версий среды моделирования МАРС. Первая реализация программы была основана на языке программирования Фортран. Среда моделирования МАРС базируется на основах формализма метода компонентных цепей, которые были заложены в приложении к электрическим цепям и далее последовательно развивались в различных работах применительно к механическим, электромеханическим цепям и системам автоматического управления.

Интеграция среды моделирования МАРС с системой автоматизации математических расчётов «Макрокалькулятор[2]» позволила синтезировать на их общей базе расчётно-моделирующую систему. Дальнейшим шагом развития среды моделирования МАРС стала разработка системы виртуальных инструментов и приборов[3], интерактивного генератора отчётных форм, лабораторного автоматизированного рабочего места и автоматизированного лабораторного комплекса[4]. На основе метода компонентных цепей Ганджой Т. В. и Дмитриевым В. М. был разработан метод многоуровневого компьютерного моделирования[5], позволяющий представлять исследуемую модель на трёх взаимосвязанных уровнях: визуальном, логическом и объектном. В настоящее время коллективом разработчиков, входящих в научную группу «РЕВИКОМ», ведётся разработка полноценной системы поддержки автоматизированных экспериментов[6] на базе среды моделирования МАРС.

Возможности[править]

Среда моделирования МАРС — среда для компьютерного моделирования сложных, физически неоднородных технических устройств и систем с непрерывным, дискретным или гибридным поведением. Среда моделирования МАРС базируется на основах формализма метода компонентных цепей и позволяет быстро создавать исполняемую модель — виртуальный прототип разрабатываемой системы и её окружения, в том числе модели физических и математических задач. Используя построенную модель, можно оценить на ранней стадии разработки в удобной и безопасной среде, насколько удачны выбранная структура и параметры системы. В среде моделирования МАРС данные передаются от одного компонента к другому (или другим) посредством специального программного решения — механизма передачи сообщений (МПС). Данный механизм основан на трёх программных функциях: приём данных, передача данных и обработка данных.

Функции среды моделирования МАРС[править]

  1. Быстрый расчёт характеристик схем и систем с визуализацией результатов в удобном для пользователя системы виде (текстовый файл, таблица, график);
  2. Возможность сопряжения аппаратных средств с виртуальными частями системы посредством удобного инструментария;
  3. Открытая архитектура компонентов (легко пополняемая библиотека компонентов);
  4. Открытая архитектура среды моделирования в целом (возможность пополнения новыми вычислительными и функциональными возможностями);
  5. Развитые блоки обработки (также с открытой архитектурой для последующего пополнения).
Пример визуальных компонентов в среде моделирования МАРС
Пример визуальных компонентов в среде моделирования МАРС

Среда моделирования МАРС позволяет[править]

  1. Набирать схемы моделирования в удобном редакторе схем;
  2. Выводить результаты моделирования на графики, в таблицы, в файлы, документы;
  3. Удобно и оперативно осуществлять параметризацию компонентов (в том числе посредством подключения к базам данных параметров);
  4. Выбирать различные режимы анализа: временной, частотный, метод Монте-Карло, анализ чувствительности, параметрическую оптимизацию и т. д.;
  5. Производить курсорные измерения в режиме отображения на график;
  6. Использовать расширяемую библиотеку компонентов;
  7. Варьировать параметрами схем во время моделирования (режим эксперимента).

Сферы применения[править]

На базе среды моделирования МАРС реализован ряд виртуальных лабораторий. Универсальный аппарат моделирования среды МАРС позволяет создавать виртуальные учебно-исследовательские лаборатории практически по любой технической дисциплине. Лаборатории оснащены генераторами различных сигналов, полным набором измерительных приборов, включая осциллографы и анализаторы спектров, и обладают широкими возможностями в части обработки результатов вычислительного эксперимента. Содержание работ обеспечивает основную тематику курса соответствующих дисциплин:

  • виртуальная лаборатория по курсу «ТОЭ» (15 работ);
  • виртуальные лабораторные работы по курсу «Электрические машины и элементы автоматики» (8 работ);
  • виртуальные лабораторные работы по курсу «Электроника» (7 работ);
  • виртуальные лабораторные работы по курсу «САУ» (5 работ).

Дополнительно, реализовано компьютерное учебное пособие по курсу «Электротехника и электроника».
Сферы применения среды моделирования МАРС:

  1. Полупроводниковые приборы (более 10 различных полупроводниковых приборов);
  2. Источники воздействий (открытый для пополнения набор источников, задаваемых математическим выражением);
  3. Вольтамперные характеристики;
  4. Моделирование электрических машин;
  5. Моделирование электромагнитных элементов с разветвленной магнитной системой;
  6. Электронное и функциональное моделирование систем автоматического управления;
  7. Моделирование звеньев нелинейных систем автоматического управления;
  8. Цифровые устройства;
  9. Структурное моделирование электропривода.

Среда моделирования МАРС также нашла своё применение при построении программно-технических комплексов в области электроэнергетики.

Архитектура[править]

В состав архитектуры среды моделирования МАРС входят следующие подсистемы:

  • менеджер управления вычислительным экспериментом;
  • графический интерфейс пользователя, включающий графические редакторы схем и компонентов;
  • редактор математических выражений для подключения произвольных математических структур;
  • универсальное вычислительное ядро для расчета моделей схем и систем;
  • библиотека и генератор моделей компонентов;
  • блоки обработки результатов расчётов;
  • средства визуализации результатов эксперимента;
  • модуль интерактивного документирования.

Создаваемые типы файлов[править]

  • 2D- и 3D-графики, диаграммы и осциллограммы (.mrsgrh)
  • схемы (алгоритмы моделирования и структура исследуемых объектов) (.mrscir)
  • электронные таблицы (.mrstbl)
  • текстовые данные (.mrsrtf)
  • виртуальные инструменты/приборы (.mrsvip)

Аналоги[править]

Аналогами среды моделирования МАРС являются: Multisim, Simulink, Aspen Hysys, PSpice, SimOne, Electronics WorkBench, Micro-Cap, Classic, SimMechanics, TraceMode, Ansys, LabVIEW, Wolfram Mathematica, AnyLogic, PCAD, OrCAD, Stratum, MathCAD, MAPL, ПА9, ASIMEC, Parus-ParGraf, RASTR, Б-6, КУРС, MUSTANG, ПВК СДО-6, DesignLab, DesignCenter, ACCEL EDA, CircuitMaker, Virtual Test Bed, EASY, МИК-АЛ, VisSim.

Системные требования[править]

Программное обеспечение[править]

См. также[править]

Источники[править]

  1. ↑ Арайс Е. А., Дмитриев В. М. Моделирование неоднородных цепей и систем на ЭВМ. — М.: Радио и связь, 1982. — 160 с.
  2. ↑ Ерошкин М. А., Ганджа Т. В. Язык представления математических выражений для реализации редактора Макрокалькулятора / под ред. В. М. Дмитриева. — Вып. 2. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. — С. 29—39.
  3. ↑ Дмитриев В. М., Ганджа Т. В., Панов С. А. Система виртуальных инструментов и приборов для автоматизации учебных и научных экспериментов // Программные продукты и системы. — 2016. — № 3. — С. 154—162. — DOI:10.15827/0236-235X.115.154-162
  4. ↑ Дмитриев В. М., Дмитриев И. В., Шутенков А. В. Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс для обучения студентов технических специальностей. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. — 151 с.
  5. ↑ Ганджа Т. В. Развитие метода компонентных цепей для реализации комплекса программ моделирования химико-технологических систем. — Томск: Изд-во Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2017. — 457 с.
  6. ↑ Дмитриев В. М., Панов С. А., Алексеенко С. С. Алгоритм и система поддержки автоматизированного эксперимента в рамках среды многоуровневого компьютерного моделирования // Электронные средства и системы управления: Материалы докладов XII Международной научно-практической конференции (16–18 ноября 2016 г.): в 2 ч. – Ч. 2. — Томск: В-Спектр, 2016. — С. 117—120.

Литература[править]

  1. Арайс Е. А., Арайс Л. А., Дмитриев В. М. Алгоритмы и программы анализа сложных цепей и систем. — ТГУ, 1976. — 169 с.
  2. Дмитриев В. М. Система автоматизации моделирования управляемого электропривода / В. М. Дмитриев, Т. Н. Зайченко, В. М. Зюзьков и др. — Томск: Изд-во ТГУ, 1997. — 92 с.
  3. Дмитриев В. М. Среда моделирования МАРС / В. М. Дмитриев, А. В. Шутенков, Т. Н. Зайченко и др. — Томск: В-Спектр, 2009. — 299 с.
  4. Дмитриев В. М. МАРС — среда моделирования технических устройств и систем / В. М. Дмитриев, А. В. Шутенков, Т. Н. Зайченко, Т. В. Ганджа. — Томск: В-Спектр, 2011. — 278 с.
  5. Ганджа Т. В. Задачи и архитектура подсистемы документирования исследований в среде многоуровневого моделирования МАРС / Т. В. Ганджа, С. А. Панов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. — 2011. — № 2(24), часть 2. — С. 334—338.
  6. Ганджа Т. В. Принцип интерактивного документирования лабораторных работ в среде моделирования МАРС / Т. В. Ганджа, С. А. Панов // Современное образование: проблемы качества подготовки специалистов в условиях перехода к многоуровневой системе высшего образования: Материалы международной научно-методической конференции, 2-3 февраля 2012 г., Россия, Томск. — Томск: Томск. Гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2012. — С. 48-49.
  7. Ганджа Т. В. Компоненты для работы с базами данных в среде многоуровневого компьютерного моделирования МАРС / Т. В. Ганджа, С. А. Панов // Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов ХIX Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С. С. Чернова. — Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2014. — С. 40-44.
  8. Ганджа Т. В. Автоматизированная параметризация моделей физико-химических систем в среде многоуровневого компьютерного моделирования «МАРС» / Т. В. Ганджа, С. А. Панов // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XVIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени профессора Л. П. Кулёва, Томск, 29 мая — 01 июня 2017 г. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2017. — С. 288—289.

Ссылки[править]

Znanie.png Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Среда моделирования МАРС», находящаяся по адресам:

«https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Среда_моделирования_МАРС»

«https://znanierussia.ru/articles/Среда_моделирования_МАРС».

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.
Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Среда_моделирования_МАРС&oldid=1874211