SCAD

Скачать архив программы Scad2008 (2,5МБ)

Тестовые схемы (134КБ)

Система SCAD предназначена для автоматизированного формирования символьных выражений откликов (СВО) и символьных выражений параметров (СВП) элементов для электрических цепей в комплексной или операторной форме. Электрическая схема может содержать независимые источники напряжения и тока, сопротивления и проводимости, конденсаторы и катушки индуктивности, взаимоиндуктивности, источники напряжения и тока, управляемые напряжением и током, идеальные операционные усилители – нуллоры. Вычислительная сложность формируемых выражений минимизируется для достижения некоторого оптимального числа операций и символов.

Входными данными для системы является графическое изображение схемы или текстовый файл *.cir в формате ASCII. Для получения изображения схемы программа оснащена графическим редактором, который записывает графическое изображение в виде файла *.dag и одновременно формирует текстовый файл. Последний может быть также получен любым известным текстовым редактором. Сформированные программой СВО и СВП представляются в виде символьных дробно-рациональных выражений, причем СВО содержат параметры элементов, а СВП – известные параметры элементов и измеренные токи и напряжения. Символьные выражения записываются программой в текстовый файл *. out. Программа SCAD.exe автоматизирует формирование cir-файла и вывод в окно программы файлов out и clc, а также отображает на редактируемой схеме результаты clc-файла.

Система SCAD базируется на методе схемных определителей (выделения параметров), диакоптическом методе двоичных векторов, неявном принципе наложения воздействий, методе схемно-алгебраического выделения многополюсников (схемно-алгебраической редукции) и методе косвенной компенсации для символьной диагностики цепей. Как при анализе, так и при диагностике исходное схемно-алгебраическое выражение формируется в виде отношения двух схемных определителей. Для анализа это стало возможным благодаря неявному принципу наложения воздействий, а для диагностики – еще и принципу косвенной, прямой или комбинированной компенсации элементов с неизвестными параметрами. Построенные таким образом схемные определители числителя и знаменателя для искомой функции преобразуются к символьным выражениям путем последовательного выделения параметров, причем для получения компактных и экономичных по числу вычислительных операций выражений выделение параметров выполняется по критериям кратности и максимального участия.

Символьные выражения откликов и параметров формируются программой в виде дробно-рациональных выражений, исследование которых проводится с помощью детально разработанных в математическом анализе методов. Рациональные выражения числителя и знаменателя СВО и СВП представляются в неканоническом свернутом виде, что позволяет получить компактные и экономичные по числу вычислительных операций формулы.

Предельная сложность исследуемых схем для процессора AMD Duron 1.1 ГГц составляет 150 узлов и 250 элементов, в том числе управляемых источников произвольного типа. Эти возможности программы подтверждены при исследовании электрических сетей и систем.

Система SCAD содержит в своем составе символьные процессоры CIRSYMD, SECIRSYM, REDSYM и CIRMUL, реализованные В.В. Филаретовым на алгоритмическом языке Си. Предусматривается получение формул как в виде единых выражений, так и в виде последовательностей выражений. Численный интерпретатор СALCSYM, написанный Д.В. Шеиным, позволяет проводить численные расчеты по сформированным символьным выражениям.

Графический интерфейс SCAD реализован Р.И. Березуевым. Схемный редактор предусматривает создание многоуровневых схем (схема, ее подсхемы, подсхемы подсхем и т. д.). При работе с редактором обеспечивается сохранение истории 30 предыдущих операций редактирования схемы с возможностью отмены операций. Допускается копирование и вставка любого выделенного участка схемы вместе со всеми подсхемами, сохранение на диске в виде отдельной схемы и чтение с диска любой части схемы вместе с подсхемами, превращение фрагмента схемы в подсхему и возвращение элементов из подсхемы и т. д. Для удобства комментирования набираемой схемы и ее подсхем предусматривается вставка на рабочее поле произвольного текста. Существует возможность графического отображения схем по заданному описанию в формате SPICE-совместимого файла.

Система SCAD может применяться в радиоэлектронике, электротехнике и энергетике при анализе и диагностике электронных цепей, энергетических сетей и систем, где требуется аналитическое и численно-аналитическое исследование функций откликов (параметров) и получение точных численных значений искомых величин в виде обыкновенных дробей. Последнее особенно важно для исследования плохообусловленных моделей электрических цепей и оценки точности численных методов.

Система работает на компьютерах под управлением Windows 95/98/2000/XP/W7, занимает места на диске около 4Мб. Поддерживается как 32-битная, так и 64-битная операционная система. Требуемый объем оперативной памяти для программы до 32 Мбайт.