Das Simulationssystem BORIS

Anwendungsbereiche

Das WinFACT-Kernmodul, das Blockorientierte Simulationssystem BORIS, ist aufgrund seiner Konzeption neben der prädestinierten Anwendung als Simulationswerkzeug auch in den Bereichen Messdatenerfassung und -verarbeitung, Steuerung und Regelung einsetzbar.

Screenshot Programm BORIS
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Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Simulationssystemen ermöglicht BORIS die direkte Einbindung von Fuzzy-Systemen in die Simulation und eignet sich damit insbesondere auch für Anwendungen im Bereich Fuzzy-Logik und Fuzzy-Control. Mit BORIS strukturierte Systeme können mit Hilfe des AutoCode-Generators in C-Code überführt werden.

Über den Einsatz als reines Softwarewerkzeug hinaus bietet BORIS eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Hardwareankopplung an. So lässt sich in Verbindung mit A/D-D/A-Wandlerkarten oder externen Hardwaremodulen eine direkte Prozessankopplung realisieren, die etwa eine unmittelbare Erprobung eines am PC entworfenen Reglers zulässt. Eine spätere Portierung auf die Zielhardware lässt sich über eine C-Quellcode-Generierung erreichen.

Konfigurierung der Systemstruktur

Zur Konfigurierung der Simulationsstruktur werden einfach systemspezifische Icons an beliebiger Stelle auf dem Bildschirm platziert und miteinander verbunden. Der integrierte Autorouter (abschaltbar) sorgt dabei automatisch für eine möglichst optimale Positionierung der Verbindungslinien. Alle Verbindungsleitungen zwischen den Systemblöcken können auf Wunsch mehrfarbig ausgeführt werden. Das virtuelle Arbeitsblatt ist scrollfähig und erlaubt so eine übersichtliche und extrem schnelle Strukturierung auch komplexer Systeme. Eine Übersichtsfunktion ermöglicht jederzeit einen Überblick über die Gesamtstruktur des Systems. Die Komplexität der Simulationsstruktur ist nur durch die Speicherkapazität des Rechners begrenzt.

Simulationssteuerung

BORIS bietet dem Anwender vielfältige Möglichkeiten zur Simulationssteuerung. Einige Features in Stichworten:

Der Simulationsablauf kann in der Statuszeile dokumentiert werden. Besonders für Debugging-Zwecke hilfreich ist die Option, während der Simulation die aktuellen Ausgangswerte sämtlicher Blöcke in deren Kopf anzeigen zu lassen. Für die Simulation selbst stehen verschiedene numerische Integrationsverfahren zur Auswahl.

Die BORIS-Systemblockbibliothek

BORIS stellt dem Anwender eine umfangreiche Bibliothek von Systemblöcken zur Verfügung, die in unterschiedliche Gruppen eingeteilt ist:

Nachfolgender Screenshot zeigt einen Auszug der BORIS-Systemblockbibliothek.

Die Parametrierung der Systemblöcke erfolgt über komfortable Eingabemasken. Die Parameter der meisten Systemblöcke können auch während der Simulation geändert werden.

Zur Visualisierung von Simulations- und Messergebnissen und zur interaktiven Steuerung des Programmablaufs bietet BORIS dem Anwender eine Vielzahl von virtuellen Instrumenten und sog. Aktionsblöcken an. Diese vermitteln ihm den Eindruck, nicht vor einem PC, sondern inmitten eines "echten" Geräteparks zu sitzen - eine Wirkung, die besonders für den Einsatz im Rahmen der Ausbildung gar nicht hoch genug eingeschätzt werden kann. Auch die Prozessankopplung findet über entsprechende Systemblocktypen statt, die dem Anwender je nach konfigurierter Hardware automatisch zur Verfügung stehen.

Nachfolgende Screenshots zeigen einige virtuelle Instrumente und Aktionsblöcke.

Industrie PID-Regler Oszillograph Analoganzeige

Superblöcke und benutzerdefinierte Blöcke

Die BORIS-Systemblock-Bibliothek kann vom Anwender durch eigene Systemblöcke erweitert werden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen sog. Superblöcken und benutzerdefinierten Blöcken, sog. User-DLLs.

Teilsysteme können zu Makros, sogenannten Superblöcken, zusammengefasst werden, die auch geschachtelt werden können. Somit lassen sich auf einfache und komfortable Weise wiederverwendbare Module schaffen, die dann in den unterschiedlichsten Simulationsaufgaben zum Einsatz kommen können.

Animation Superblock

Icon User-DLL Im Gegensatz dazu werden benutzerdefinierte Systemblöcke vom Anwender selbst in Form von Windows-DLLs erzeugt, die in praktisch jeder Windows-Entwicklungsumgebung (C, C++, Delphi, Visual Basic, ...) generiert werden können. Auf diese Weise lassen sich nicht nur rein funktionale Blocktypen, sondern auch Blöcke mit umfangreichen Visualisierungsfunktionen bis hin zu kompletten Prozessvisualisierungen (siehe dazu z. B. unsere regelungstechnischen Streckenmodelle) realisieren.

Optimierung von Systemparametern

Als ideale Ergänzung zu den Simulationsmöglichkeiten bietet sich das Optimierungsmodul an, das eine automatische numerische Optimierung von Systemkomponenten (z. B. PID-Reglern) anhand vom Anwender frei wählbarer Gütekriterien ermöglicht. Zur Optimierung werden dabei leistungsfähige Parameteroptimierungsverfahren auf der Basis von Evolutionsstrategien eingesetzt.

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