Введение и назначение

Препроцессор PRADIS — это интерактивная графическая среда, предназначенная для формирования, параметризации и подготовки расчетных моделей технических систем различной физической природы. Главная задача препроцессора заключается в преобразовании интуитивно понятного графического представления системы (схемы) в строгий машиночитаемый формат, готовый для передачи вычислительному решателю.

Настоящее руководство определяет рекомендуемую последовательность действий (методику) работы с препроцессором при построении динамических моделей. Документ описывает сквозной цикл моделирования: от инициализации проекта до анализа результатов, опираясь исключительно на штатный функционал программного комплекса.

1. Архитектура и организация рабочего места

Препроцессор интегрирует в единое окно инструментальные панели, векторный редактор схем, систему управления проектами и каталоги готовых библиотек компонентов.

2.1. Структура проекта

Проект представляет собой изолированный каталог, содержащий все данные, относящиеся к создаваемой модели. По умолчанию для ОС Windows проект размещается по пути:

C:Users<имя пользователя>.qucs<имя проекта>

Внутренняя организационная структура проекта включает папки:

Схемы – файлы описания схем (расширение .sch);
Наборы данных – исходные и промежуточные параметры;
Результаты DAT – файлы расчетных данных;
PSL / PPL – сгенерированные задания для решателя и скрипты на языке Python;
Таблицы и Другие – вспомогательные данные и паспорта моделей.

2.2. Основные элементы интерфейса

Главное прикрепляемое окно: содержит вкладки «Проекты» (управление жизненным циклом файлов) и «Компоненты» (поиск и выбор элементов из библиотек).
Панель компонентов: быстрый доступ к перечню доступных физических доменов (механика, гидравлика, пневматика, автоматика, электрические цепи и др.).
Рабочая область: векторное поле с разметкой-сеткой для построения и выравнивания элементов схемы.
Меню и Панель инструментов: стандартные команды файлового управления, редактирования, вставки, настройки вида и запуска расчетов.

3. Пошаговая методика создания и анализа модели

3.1. Инициализация проекта и схемы

Запустите препроцессор через ярлык PRADIS Qucs или файл pqrun.bat.
Во вкладке «Проекты» нажмите кнопку «Создать», задайте имя проекта и активируйте опцию «Открыть новый проект».
Создайте файл расчетной схемы: перейдите в Файл → Сохранить как…, укажите путь к каталогу проекта, задайте имя файла (расширение .sch добавится автоматически).

3.2. Графическое моделирование («Схемотехника»)

Выбор библиотеки: Определите физическую природу моделируемого объекта и выберите соответствующую библиотеку во вкладке «Компоненты» (например, «Механика 1D» для систем с одной степенью свободы).
Размещение элементов: Перетащите необходимые компоненты на рабочую область. Используйте инструменты меню Расположение для выравнивания по сетке, центру или краям.
Физическое соединение: Активируйте инструмент Вставка → Проводник (или Ctrl+E) и соедините элементы через специальные точки — «потенциалы» или «порты». Соединение портов означает установление физического взаимодействия (передача усилия, потока, сигнала).
При необходимости создания типовых узлов используйте функции Правка → Войти в подсхему / Выйти.

3.3. Параметризация и задание начальных состояний

Откройте свойства компонента двойным щелчком мыши или через контекстное меню Изменить свойства.
Во вкладке «Свойства» задайте численные значения:
- Геометрические характеристики (размеры, сечения, объёмы);
- Физические константы (массы, моменты инерции, коэффициенты сопротивления, жесткости);
- Эксплуатационные и режимные параметры.
Для элементов, обладающих инерционностью или емкостными свойствами, задайте начальные условия (начальные координаты, скорости, давления, положения коммутирующих устройств). Корректная инициализация критически важна для адекватного старта динамического расчета.

3.4. Определение внешних воздействий и индикаторов

Для моделирования нагрузок или управлений используйте компоненты внешних воздействий, поддерживающие константы, ступенчатые, линейные, синусоидальные и произвольные временные зависимости.
Добавьте на схему индикаторы из библиотеки «Базовые компоненты»:
- X – индикатор перемещения или универсальный измеритель внутренних переменных;
- V – индикатор скорости.
Для измерения потоковых или внутренних переменных конкретного компонента используйте синтаксис N.I(C) во вкладке «Выходные значения» свойств индикатора, где:
- N – имя компонента;
- I – функция измерения потоковой переменной;
- C – номер степени свободы. Пример: K1.I(1) для измерения силы упругости в элементе K1.

3.5. Формирование задания на расчет

Для корректного запуска моделирования на схеме обязательно должны присутствовать два компонента из библиотеки «Базовые компоненты»:

Dynamic – управляет настройками динамического анализа. В свойствах задаются: время расчета (end), метод интегрирования, шаг, точность, интервал вывода в консоль (prttime). Рекомендуется активировать флажок «показывать на схеме» для визуального контроля.
DISP – определяет состав и формат вывода результатов (графики, таблицы) для параметров, отмеченных индикаторами.

3.6. Валидация и запуск моделирования

Препроцессор автоматически выполняет проверку целостности модели: отсутствие «висящих» портов, согласованность типов данных, наличие обязательных компонентов Dynamic и DISP.
Запустите расчет: Моделирование → Моделировать или клавиша F2.
Система автоматически:
- Генерирует скрипт на языке Python (PPL);
- Формирует текстовое задание для динамического решателя (PSL);
- Запускает вычислительное ядро.
Ход расчета отображается в консоли. Логи сохраняются в файле SYSPRINT.txt.

3.7. Анализ результатов в постпроцессоре

По завершении расчета постпроцессор запускается автоматически. Доступные методы анализа:

2D-графики: построение зависимостей выходных переменных от времени с настройкой масштабов, цветов и толщины линий.
Фазовые портреты: визуализация траекторий в координатах «координата – скорость» для анализа устойчивости и режимов движения.
Табличные данные: просмотр численных значений с возможностью экспорта в табличные процессоры.
3D-анимация: визуализация процессов в реальном или модельном масштабе времени.
Генерация отчетов: автоматическое формирование итоговых документов по результатам анализа.

4. Практические рекомендации по организации работы

Этап работы	Рекомендация
Проектирование схемы	Используйте привязку к сетке (Расположение -> Выравнивать по сетке) для исключения геометрических рассинхронов узлов при соединении проводниками.
Массовое редактирование	Для быстрого изменения свойств однотипных компонентов используйте Правка -> Заменить (клавиша F7).
Контроль целостности	Перед расчетом визуально проверяйте связность схемы. Используйте Вид -> Показать все и Масштаб 1:1 для верификации топологии.
Отладка и трассировка	При ошибках запуска обращайтесь к файлу SYSPRINT.txt и просматривайте сгенерированные PPL/PSL файлы (Моделирование -> Показать PPL/PSL файл) для проверки корректности переданных параметров.
Архивирование и передача	Функция Файл -> Экспорт в… позволяет экспортировать схему как паспорт модели для хранения в технической документации или обмена между отделами.
Работа с библиотеками	Используйте строку поиска во вкладке «Компоненты» для быстрой навигации. При работе с многодоменными системами комбинируйте библиотеки, соблюдая правила соединения портов.

5. Заключение

Препроцессор PRADIS обеспечивает сквозной инженерный цикл: от визуального конструирования физической схемы до автоматической генерации расчетных заданий и передачи данных в постпроцессор. Соблюдение указанной методики гарантирует:

Минимизацию ошибок на этапе подготовки данных за счет встроенных проверок целостности;
Стандартизацию рабочих процессов и воспроизводимость результатов;
Снижение трудозатрат на ручной вывод уравнений благодаря автоматическому формированию системы ДАУ;
Эффективный анализ динамики сложных технических объектов в широком диапазоне режимов эксплуатации.

Документ составлен на основе официальной документации программного комплекса PRADIS (разделы «Препроцессор», «Руководство пользователя», версия инсталляционного пакета 5.0.071125).