Первая симуляция в PRADIS. Общий workflow моделирования в PRADIS. Структура модели

[Kristina_Kretsu]

Зачем вам нужна эта тема

В этой теме вы соберёте свою первую математическую модель в PRADIS и выполните первый расчёт.
Главная цель — показать базовый workflow среды моделирования: от создания проекта до построения графиков результатов.
А также перед созданием сложных simulation важно понять, как устроена модель в PRADIS и из каких частей она состоит.

В PRADIS модель — это не просто схема из блоков.
Каждый элемент представляет физический объект и содержит математическое описание процесса.

Понимание структуры модели поможет вам:

• быстрее собирать simulation,
• правильно соединять компоненты,
• понимать ошибки solver,
• анализировать поведение системы,
• переходить к более сложным инженерным моделям.

Если вы работали в Simscape, Amesim или Modelica, логика PRADIS будет вам знакома: пользователь собирает физическую систему из компонентов, а программа автоматически формирует систему уравнений.

Из чего состоит модель PRADIS

Любая модель в PRADIS обычно включает:

1. физические компоненты,
2. связи между компонентами,
3. параметры элементов,
4. solver,
5. средства вывода результатов.

Даже самая простая симуляция использует все эти части одновременно.

В качестве примера используется классическая система пружинный маятник с демпфированием.

После выполнения темы вы сможете:

• создавать новые модели,
• добавлять физические компоненты,
• соединять элементы системы,
• задавать параметры,
• запускать simulation,
• анализировать результаты расчёта.

Что вы будете моделировать

Вы соберёте простую механическую систему:

• масса движется поступательно,
• пружина создаёт восстанавливающую силу,
• демпфер создаёт сопротивление движению,
• источник силы возбуждает систему,
• ground задаёт опорную точку.

Математическая модель системы описывается уравнением:

где:

• m — масса,
• c — коэффициент демпфирования,
• k — жёсткость пружины,
• F(t) — внешняя сила.

Минимальные термины

Перед началом работы важно понимать несколько базовых терминов:

Термин	Обозначение элемента	Что означает
Масса	M1D	Инерционный элемент
Пружина	K	Упругий элемент
Демпфер	MU	Вязкое сопротивление
Сенсор	V, X	Сенсор для снятия значений
Начальное перемещение	SN	Источник воздействия
Ground	Ground	Опорная точка системы
Решатель	Dynamic	Алгоритм численного расчёта
Вывод	DISP	Диаграммы результатов расчета

PRADIS работает как система физического моделирования.
Вы собираете физическую систему из компонентов, а PRADIS автоматически формирует систему уравнений и выполняет расчёт.

Шаг 1. Создание новой модели

После запуска PRADIS автоматически создается новый проект без названия:

Сразу сохраните проект в отдельную рабочую папку.

Важно! В пути к файлу не должно быть знаков кириллицы и пробелов.

Например:

pendulum.sch

Это упростит дальнейшую работу с результатами simulation.

Шаг 2. Добавление компонентов

Из библиотек компонентов Базовый модели и Механика 1D добавьте в рабочую область следующие элементы:

• M1D — масса,
• K — пружина,
• MU — демпфер,
• SN — источник начального перемещения,
• Ground — опорная точка,
• X — сенсор перемещения,
• V — сенсор скорости,
• DISP — окно отображения результатов (2шт. для каждого сенсора).

На этом этапе важно понимать назначение каждого элемента:

• M1D моделирует инерцию тела,
• K создаёт восстанавливающую силу,
• MU моделирует потери энергии из-за сопротивления,
• SN задаёт начальное смещение системы,
• Ground фиксирует систему координат,
• X и V позволяют снимать результаты simulation,
• DISP используется для отображения графиков.

Шаг 3. Соединение компонентов

Соедините элементы следующим образом с помощью Проводник:

Шаг 4. Задание параметров

Задайте параметры элементов:

Элемент	Параметр	Значение
M1D	Масса	1 кг
K	Упругость	1 Н/м
MU	Вязкость	0.2 Н·с/м
SN	Начальное перемещение	2 м

Для решателя Dynamic задайте:

end = 15 c

На первых моделях рекомендуется использовать настройки solver по умолчанию.

Для выходных параметров DISP задайте ссылку на сенсор.

Шаг 5. Запуск simulation

После проверки схемы запустите расчёт через Моделировать.

Во время simulation PRADIS:

1. проверяет структуру модели,
2. формирует математическую систему уравнений,
3. выполняет численный расчёт,
4. передаёт результаты в DISP.

Если модель собрана правильно, simulation завершится без ошибок.

Шаг 6. Построение результатов

После завершения simulation автоматически откроется окно PRADIS Postprocessor с графиками, указали в DISP.

На графиках должны отображаться:

• перемещение от сенсора X по времени,
• скорость от сенсора V по времени.

Вы должны увидеть затухающие колебания:

• в начале система имеет максимальное смещение,
• затем масса начинает колебаться,
• из-за элемента MU амплитуда постепенно уменьшается.

Это означает, что модель работает корректно и solver успешно выполнил расчёт.