Пакет программ СИМВОЛ-2001
Символьный схемно-матричный процессор и интерпретатор

Редактор В.В.Филаретов
Авторы: В.В.Филаретов и Д.В.Шеин

ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОГЛАШЕНИЕ

Авторское право на пакет программ СИМВОЛ, содержащийся на этом диске, а также Интернет-сайте http://astrometric.sai.msu.ru/~symbol , принадлежит авторам. Обладатели пакета SYMBOL (зарегистрированные и незарегистрированные) могут свободно использовать его в своих целях и копировать для других пользователей, пока выполняются следующие условия:

1. Это лицензионное соглашение распространяется на любые копии СИМВОЛ.
2. Не допускается вносить изменения в копии.
3. Все приложения и использование программ Пакета должны быть некоммерческими.

Эти программы являются результатом проектов, разрабатываемых проблемной группой СИМВОЛсофт на энергетическом факультете Ульяновского государственного технического университета. Распространение и использование версий Пакета продолжается в течение 10 лет [1]. В комплект поставки входит набор тестовых схем и матриц, от самых простых до близких к предельно допустимым (CIR- и MAT-файлы), что подтверждает надежность программного обеспечения. При наличии у пользователей подобных задач, решение которых с помощью программ Пакета выполняется неправильно, авторы обязуются обменять "плохой" CIR- или MAT-файл на работоспособную версию СИМВОЛ через E-mail.

НАЗНАЧЕНИЕ

СИМВОЛ является символьно-алгебраическим пакетом узкого применения, который, в отличие от REDUCE, MACSYMA, MAPLE, MATHEMATICA, MathLAB, MathCAD и других известных универсальных пакетов и систем, предназначен для формирования символьных схемных функций произвольных линейных время-инвариантных электрических цепей с сосредоточенными параметрами, а также решения систем линейных алгебраических уравнений в аналитическом виде. Пакет СИМВОЛ превосходит известные математические системы по предельно допустимой размерности матриц с символьными параметрами. Результаты работы СИМВОЛ имеют более компактный вид, обладают существенно меньшей вычислительной сложностью и показали хорошие результаты при решении плохообусловленных задач матричной алгебры [2, c. 154]:

"Nowadays symbolic analysis are more widely used due to packages of computer algebra (MAPLE, MathCAD, MATHEMATICA, etc.). However, in certain cases of considerable practical value the usage of electric circuits topology peculiarities allows one to obtain better results than with the help of computer algebra packages. For example, the authors does not know of any programs ofcomputer algebra which can obtain a linear formula of full graphs determinant [3]: with 5 nodes consisting of 50 operations of addition and 29 of multiplication, that is {+}=50, {*}=29, with 6 nodes - {+}=237, {*}=122."

НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

Символьные выражения для представления отношений вход-выход являются важным инструментом с широким спектром приложений в анализе и синтезе цепей и систем, в том числе [4]

1) качественное исследование свойств системы, недоступное или затрудненное при использовании результатов в численной форме;
2) эффективная оптимизация значений символьных параметров для улучшения характеристик системы;
3) аналитическое определение функций чувствительности системы к изменениям параметров элементов;
4) повышение точности вычисления искомых характеристик в случае плохой обусловленности решения.

ТЕОРИЯ

Методы и алгоритмы, использованные в Пакете, рассмотрены в [3, 5 - 12].

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Программы пакета SYMBOL могут выполняться на всех персональных компьютерах, совместимых с IBM PC. Операционная система MS DOS версии 2.0 и выше.

ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Для выполнения программы CALCSYM необходим математический сопроцессор.

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

Пакет SYMBOL-2001 включает следующие файлы (вся документация в обычном текстовом формате ASCII):

rsymbol.doc Этот файл
rcirsym.doc Руководство пользователя программы CIRSYM
cirsym.exe Исполняемый файл программы CIRSYM
*.cir Примеры входных файлов для программы CIRSYM (10 тестовых схем)
rcirsyms.doc Руководство пользователя программы CIRSYMS
cirsyms.exe Исполняемый файл программы CIRSYMS
*.crs Примеры входных файлов для программы CIRSYMS (4 тестовых схемы)
setup.sym Файл установки программ CIRSYM и CIRSYMS
calccir.bat Командный файл для совместного исполнения программ CIRSYM(S)-CALCSYM
 
rmatsym.doc Руководство пользователя программы MATSYM
matsym.exe Исполняемый файл программы MATSYM
*.mat Примеры входных файлов для программы MATSYM (12 тестовых матриц и систем)
rmatsyms.doc Руководство пользователя программы MATSYMS
matsyms.exe Исполняемый файл программы MATSYMS
*.mts Примеры входных файлов для программы MATSYMS (4 тестовые матрицы)
setup.sym Файл установки программ MATSYM и MATSYMS
calcmat.bat Командный файл для совместного исполнения программ MATSYM(S)-CALCSYM
 
rcalcsym.doc Руководство пользователя программы CALCSYM
calcsym.exe Исполняемый файл программы CALCSYM
calcsymi.exe Исполняемый файл программы CALCSYMi для вычислений в целых числах
setup.cal Файл установки программ CALCSYM и CALCSYMi

CIRSYM и CIRSYMS (SYMbolic CIRcuit processor) - символьный схемный процессор для формирования единых и последовательных выражений схемных функций в ASCII-файле *.out, пригодного для обработки программой CALCSYM.

MATSYM и MATSYMS (SYMbolic MATrix processor) - символьный матричный процессор для формирования единых и последовательных выражений определителей и их отношений в ASCII-файле *.out, пригодного для обработки программой CALCSYM.

CALCSYM - интерпретатор в комплексных числах для выражений, сформированных программами CIRSYM(S) и MATSYM(S).

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Различные версии пакета SYMBOL были внедрены в ряде проектных организаций и высших учебных заведений Москвы, Киева, Таллина, Ленинграда, Харькова, Львова и Ульяновска, в том числе в составе программного обеспечения "Персональная рабочая станция инженера-разработчика аналоговых и аналого-цифровых устройств и средств автоматики (ПРС-1)" (Постановление СМ СССР N 675-155 от 16.06.87, задание 1.2.9.).

SYMBOL-2000 используется в Научно-исследовательском электромеханическом научно-исследовательском институте (Москва) и Жешувском политехническом институте (г. Жешув, Польша).

Пакет SYMBOL был применен [7, 8] для символьного анализа известной тестовой схемы полосового фильтра Стажика и Кончиковской [10]. В результате получены три последовательных выражения передаточной функции по напряжению, одна из которых была перепечатана в [14, с. 46]. Все три последовательных выражения были проверены [2, 14] и включены в библиотеку тестовых схем под именами: FILARETOW1, FILARETOW2 and SimVol [15]. Выражение FILARETOW2 заняло вторую позицию в рейтинге вычислительной эффективности для 10 оптимальных выражений этой функции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Филаретов В.В. Программа SYMBOL автоматического вывода передаточной функции электронной схемы произвольной структуры // Алгоритмы и устройства обработки сигналов и автоматизация проектирования.- Таллин: АН Эстонии, 1991.- С. 130-166.

2. Dmytryshyn R., Kubaszek A. Sequence of expressions generation for the repetitive analysis acceleration // Proceedings of the 5th international workshop on symbolic methods and applications in circuit design.- Kaiserslautern (Germany), 1998.- P. 154-159.

3. Filaretov V.V. Improved decoding method for electrical network analysis // Electrical technology.- 1996.- N 4.- P. 41-53.

4. Huelsman L.P. Personal computer symbolic analysis programs for undergraduate engineering courses // IEEE Proceedings of the international symposium on circuits and systems.- 1989.- P. 798-801.

5. Filaretov V.V. A unistor signal flow graph for an electronic circuit and its analysis // Electrical Technology.- 1989.- N 3.

6. Филаретов В.В. Топологический анализ электронных схем методом выделения ветвей и дуг // Электричество.- 1992.- N 7.- С. 31-37. {отмечена премией издательства Pergamon Press за 1992 г.: Электричество.- 1993.- N 5.- С. 79.}

7. Филаретов В.В., Шеин Д.В. Оптимальный синтез символьных функций для сложных схем с операционными усилителями // Проблемы физической и биомедицинской электроники: Сб. докл. международ. конф.- Киев: Политехн. ин-т, 1995.- С. 132-136.

8. Филаретов В.В. Об иерархическом подходе к символьному анализу сложных электронных схем // Проблемы физической и биомедицинской электроники: Сб. докл. международ. конф.- Киев: Национальный техн. ун-т Украины, 1996.- С. 132-136.

9. Filaretov V.V. A topological analysis of electronic circuits by a parameter extraction method // Electrical Technology Russian.- 1998.- N 2.- P. 46-61.

10. Филаретов В.В. Формирование символьных функций для активных электрических цепей методом стягивания и удаления ветвей // Электричество.- 2001.- N 4.-С.43-51.

11. Филаретов В.В., Шеин Д.В. Формирование, интерпретация и компиляция символьных функций электронных схем // Логико-алгебраические методы, модели, прикладные применения: Тр. международ. конф.- Ульяновск, 2001.- Т. 3.- С. 10-12.

12. Филаретов В.В. Схемное отображение матрицы для символьного решения систем линейных алгебраических уравнений // Логико-алгебраические методы, модели, прикладные применения: Тр. международ. конф.- Ульяновск, 2001.- Т. 3.- С. 10-12.

13. Starzyk J.A., Konczykowska A. Flowgraph analysis of large electronic networks // IEEE Transactions on circuits and systems.- 1986.- Vol. CAS-33, N 3.- P. 302-315.

14. Rodanski B.S. Computational efficiency of symbolic sequential formulae // Proceedings of the 6th international workshop on symbolic methods and applications in circuit design.- Lisbon (Portugal), 2000.- P. 45-50.

15. Rodanski B.S. Symbolic circuit analysis: Library of benchmark circuits  http://www.eng.uts.edu.au/~benr/symbolic

Кафедра "Электроснабжение"
Ульяновский государственный технический университет
ул. Северный венец, 32
Ульяновск, 432027

Адрес, телефон и E-mail для консультаций и предложений:

Филаретов Владимир Валентинович
ул. Локомотивная, 203, кв. 5
Ульяновск, Россия, 432035
Тел.: (8422) 38-17-34
E-mail: vvfil@mail.ru

(C) Ульяновск, СИМВОЛсофт

Вернуться на главную страницу