Simulátor elektrických obvodů

Abstract

Cílem práce bylo vytvořit rozšiřitelnou knihovnu pro simulaci elektrických obvodů a jednoduchý editor pro sestavování elektrických obvodů. Knihovna byla napsána v jazyce C++ a využívá následující metody. Lichoběžníkovou metodu pro řešení obyčejných diferenciálních rovnic, tedy pro simulaci veličin elektrických prvků, které jsou závislé na čase. Newtonovu metodu pro řešení nelineárních rovnic, tedy pro simulaci elektrických prvků s nelineární Volt-Ampérovou charakteristikou. Modifikovanou metodu uzlových napětí pro získání rovnic analýzy obvodu. A upravenou verzi Gaussovy eliminace pro řešení lineárních rovnic, tedy pro získání výsledků analýzy. Editor byl napsán v jazyce C#. Jedná se o grafické rozhraní, které umožňuje sestavovat obvody v diagramové reprezentaci. Dále umožňuje na obvodech spouštět simulaci prostřednictvím zmíněné knihovny a ze získaných dat vykreslit do grafu změny napětí v závislosti na čase. V editoru i knihovně jsou implementované nezávislé zdroje proudu, nezávislé zdroje napětí, ideální rezistory, ideální kondenzátory a ideální cívky.

The goals of this work were to create an extendable library for electrical circuit simulation and a simple editor for interactive electrical circuit forming.The library was written in C++ language. It uses following methods. Trapezoidal method for solving ordinary differential equations for simulation time-dependable electrical elements.Newton method for solving nonlinear equations for simulation of electrical elements with nonlinear Volt-Ampere characteristics. Modified nodal analysis is used for circuit equation formulation, and modified Gaussian elimination for solving linear equations ergo for solution of modified nodal analysis.Editor was written in C# language. The editor is graphic interface which allows to user forming electrical circuits in diagram representation. The editor also allows simulating electrical circuits via mentioned above library and generating time-vol tage graphs of circuit, from data gained by simulation. In the editor and in the library are implemented these electrical elements: independent voltage sources, independent current sources, ideal resistors, ideal capacitors and ideal inductors.