Часть 2. Основы работы в Simulink .
Simulink является часть MATLAB и предназначен для моделирования сложных динамических систем. Моделирование в Simulink выполняется на основе создания блок-схемы, называемой моделью, где каждый блок в общем случае описывается обычным дифференциальным уравнением или их системой. Само уравнение или система скрыты от пользователя. Simulink включает обширный набор блоков в своей базе и дополнительные наборы блоков (BlockSets), предназначенные для специальных технических приложений. Вследствие этого, пользователю достаточно выбирать блоки, реализующие необходимые функции. Также возможно создание собственных блоков для нестандартных функций, отсутствующие в Simulink.
При разработке модели необходимо переместить из библиотеки компонентов соответствующие блоки, задать параметры блоков, соединить их мышью от выхода к входу и запустить модель на выполнение. Запуск модели на исполнение выполняется при помощи кнопки 
на панели инструментов или командой меню Simulation->Start. Время моделирования задается в строке ввода на понели инструментов 
и равно по умолчанию 10 секундам.
Любая модель в Simulink должна включать: источники сигналов, обрабатывающие блоки и приемники сигналов. Просмотр результатов выполняется при открытии блок приемника сигнала двойным щелчком мыши.
Следует помнить, что Simulink предназначения для моделирования сложных динамических систем, а значит что аргументом модели служит время. Поэтому все параметры блоков на схеме являются постоянными величинами и не зависят от времени. Выходные сигналы являются параметрами моделирования и функциями времени.
|
|
|
Интерфейс Simulink .
Запуск Simulink можно выполнить из окна MATLAB выбрав команду Model из меню File->New (рис. 1).
Рис. 1. Окно MATLAB и запуск модели Simulink.
Окно Simulink с открытым окном библиотеки компонентов приведен на рис. 2. Окно библиотеки компонентов по умолчанию не открывается. Для его загрузки необходимо выбрать команду в окне модели Simulink: View->Library Browser (рис. 3).
Рис. 2. Окно Simulink и его основные элементы.
Рис. 3. Загрузка окна библиотеки компонентов.
Компоненты и группы компонентов Simulink .
Компоненты в Simulink сгруппированы в группы (рис. 2). Основные группы и назначение компонентов приведено в таблице 1. Параметры блока задаются в диалоге, который открывается двойным щелчком мыши по иконке.
Таблица 1.
| Группа | Компонент | Параметры | ||
| Источники сигналов (Sources) |  - константа (постоянный сигнал)
| Величина константы (Constant Value) | ||
 - пилообразный сигнал
| Вектор, задающий длительность периода сигнала (Time Values), например [0 2], где 0 - начальное значение, 2 - конечное значение. Вектор, задающий минимальное и максимальное значение сигнала (Output Values) . | |||
 - псевдослучайное число, распределенное по нормальному закону
| Математическое ожидание (Mean), дисперсия (Variance) нормального закона | |||
 - псевдослучайное число, распределенное по равномерному закону
| Минимально (Minimum) и максимальное (Maximum) значения равномерно распределенной случайной величины | |||
 - ступенчатая функция
| Момент изменения значения (Step Time), начальное значение функции (Initial Value), конечное значение функции (Final Value) | |||
 - синусоидальный сигнал
| Амплитуда (Amplitude), частота (Frequency) в радианах в секунду, фаза (Phase) в радианах | |||
 - интерактивный блок, где пользователем в графическом окне прорисовывается 1 период сигнала
| Прорисовка одного периода сигнала осуществляется интерактивно в окне параметров блока | |||
 - генератор прямоугольных сигналов
| Амплитуда (Amplitude), период (Period) в секундах, длительность импульса (Period Width) в процентах от периода, задержка импульса (Phase Delay) в секундах | |||
| Приемники сигналов (Sinks) |  - осциллограф
| Число входов, или число графиков в одних осях. Используется кнопка  в окне вывода графика, параметр - Number of axis.
| ||
| Математические операции и функции (Math Operation)
|  - модуль входного сигнала
| - | ||
 - усилитель
| Коэффициент усиления (Gain). Блок реализует линейную функцию Y= Gain *X. | |||
 - произведение или деление входных сигналов.
| Параметры - число входов и выполняемая функция (умножение или деление). Задаются в виде: "**//" - первые 2 сигнала перемножаются и делятся на 3 и 4 сигналы. | |||
 - Суммирование и вычитание сигналов
| Параметры - число входов и выполняемая функция (сложение или вычитание). Задаются в виде: "++--" - первые 2 сигнала складываются и вычитаются 3 и 4 сигналы. | |||
 - тригонометрические функции
| В списке Function выбирается тригонометрическая функция. | |||
 - математические функции
| В списке Function выбирается функция: корень квадратный, квадрат, логарифм, экспонента и т.д. | |||
| Нелинейные элементы (Discontinuties)
|  - квантование по уровню сигнала
| Шаг квантования (Quantization Interval) | ||
 - насыщение сигнала
| Верхний (Upper Limit) и нижний (Lower Limit) предел насыщения | |||
 - "мертвая зона"
| Начало (Start dead zone) и конец (End of dead zone) зоны нечувствительности (значения входного сигнала), когда выходное значение блока равно нулю. | |||
| Аппроксимации функций (Lookup Tables) |  - аппроксимация функции, одного аргумента
| Вектор аргумента (Vector of input data), вектор значений функции (Table data) |
Параметры блоков можно задавать как константы, так в виде выражения по правилам MATLAB и с использование его функций.
|
|
|
При большом количестве блоков в окне рекомендуется разделить модель на подсистемы. Для этого необходимо выделить мышью группу блоков с одинаковых назначением или моделирующих один узел системы и выбрать команду: Edit->Create Subsystem. Подсистема будет включать все выделенные блоки и связи между ними, но в окне модели будет отображать одним блоком. Открытие и редактирование подсистемы выполняется мышью 2-м щелчком. Такое представление позволит создать иерархически подчиненные подсистемы и упорядочить сложную модель.
Пример моделирования
На рис. 4 показан пример модели измерительного преобразователя имеющего линейную функцию преобразования с чувствительностью 50 мА/мм. Диапазон изменения выходного сигнала 0-10 мА. Результат моделирования: выходного и входного сигнала показан на рис. 5. Входной сигнал задан при помощи блока Signal Builder согласно рис. 6.
Рис. 4. Модель ИП.
Рис. 5. Окно осциллографа (результат моделирования)
Рис. 6. Окно Signal Builder (входной сигнал)
Задания
1. Разработать математическую модель и выполнить моделирование 3-х генераторов синусоидального периодического сигнала с параметрами:
· амплитуда - 1, частота – 10 Гц, фаза – 0 град.,
· амплитуда – 1,5, частота – 15 Гц, фаза – 90 град.,
· амплитуда – 1, частота – 10 Гц, фаза – 180 град.
Отобразить графики сигналов в одном окне осциллографа.
2. Получить фигуры Лиссажу на кратных частот:
· 1 -1 Гц,
· 1 - 2 Гц,
· 1 - 5 Гц.
3. Разработать модель измерительного преобразователя информационной измерительной системы со следующими параметрами: диапазон измерения 0-0,1 мм, диапазон изменения выходного сигнала 4-20 мА. Функция преобразования линейная.
4. Разработать модель средства измерения реализующую квадратическую функцию преобразования в статическом режиме с параметрами Y=a*x2+b*x+c, где а=1, b=10, c=2. Диапазон измерения 0-0,5 МПа. Порог чувствительности средства измерения 0,05 МПа.
Практическое занятие №2.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 292; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!