Установка параметров компонентов модели

Для пользователя, имеющего хотя бы начальное представление о моделировании, вполне ясно, что любой компонент модели имеет какие-то параметры или хотя бы один параметр (впрочем, есть компоненты и без параметров). Из самой графической модели не видно, какими параметрами обладает тот или иной компонент. Каким же образом узнать, что за параметры компонентов установлены в той или иной модели?

Для того чтобы вызвать окно модификации параметров компонента, нужно навести курсор мыши на изображение компонента и дважды щелкнуть левой кнопкой мыши. На рис. 1.3 справа от модели показаны два таких окна для компонентов с именами y_x и Sigma(y_x).

Кроме того, можно просто просмотреть параметры компонента. Для этого нужно, указав курсором мыши интересующий вас компонент, задержать курсор на 2–3 секунды. Под ним появится подсказка с указанием параметров этого компонента.

Установка параметров моделирования

Прежде чем запустить загруженную модель, стоит ознакомиться с установкой общих параметров моделирования. Для этого выполним команду Simulation Parameters… в меню Simulation окна Simulink. Появится окно установки параметров моделирования, показанное на рис. 1.4.

Это окно имеет ряд вкладок с довольно большим числом параметров. Мы постепенно рассмотрим их все. Но пока остановимся на вкладке, открытой по умолчанию, – Solver (Решатель). Эта вкладка позволяет установить параметры решающего устройства системы моделирования Simulink.

К числу важнейших параметров решателя относится время моделирования –Simulation time. Оно задается начальным временем Start time (обычно 0) и конечным временем Stop time (в нашем случае бесконечность inf). Равенство Stop time бесконечности означает, что моделирование будет происходить бесконечно долго, пока мы не прервем его. Однако в этом случае трудно получить различимые осциллограммы работы устройства, поэтому рекомендуется задавать конечные значения Stop time.

Стоит отметить, что время моделирования – величина довольно условная. Не следует думать, что Stop time=50 означает моделирование в течение 50 секунд.

Точного соответствия между временем моделирования в секундах и заданным значением нет. Реальное время моделирования сильно зависит от быстродействия компьютера, на котором выполняется моделирование.

Первостепенное значение имеют две опции решателя в поле Solver options: тип решения и метод решения. Возможны два типа решения

• Variable_step solvers – решение с переменным шагом;

• Fixed_step solvers – решение с фиксированным шагом.

Как правило, лучшие результаты дает решение с переменным шагом (обычно по времени, но не всегда). В этом случае шаг автоматически уменьшается, если скорость изменения результатов в процессе решения возрастает. И напротив, если результаты меняются слабо, шаг решения автоматически увеличивается.

Это исключает (опять-таки, как правило) расхождение решения, которое нередко случается при фиксированном шаге.

Метод с фиксированным шагом стоит применять только тогда, когда фиксированный шаг обусловлен спецификой решения задачи, например если ее цель заключается в получении таблицы результатов с фиксированным шагом. Этот метод дает неплохие результаты, если поведение системы описывается почти монотонными функциями. В противном случае шаг времени придется сильно уменьшать для описания наиболее быстрых участков изменения результатов моделирования, что ведет за собой значительное возрастание времени моделирования.

Вторая из указанных опций – выбор метода моделирования. Рисунок 1.5 показывает окно установки параметров моделирования отдельно с открытым меню выбора метода моделирования.

Внимание!

Выбор метода моделирования имеет решающее значение в достижении успеха моделирования. В этом отношении демонстрационные примеры Simulink, будучи заранее тщательно отлаженными, играют злую шутку с начинающими пользователями. У последних складыватся совершенно неверное представление о легкости моделирования.

На самом деле подготовка модели даже не очень сложной системы требует серьезных знаний и немалых трудов по ее отладке.

Следующие три параметра – значения опции auto – обычно задаются автоматически, но в особых случаях их можно ввести явно:

• Max step size – максимальный шаг интегрирования системы однородных дифференциальных уравнений;

• Min step size – минимальный шаг интегрирования;

• Initial step size – начальный шаг интегрирования.

Важен и такой параметр моделирования, как точность интегрирования:

• Relative tolerance – относительная погрешность интегрирования;

• Absolute tolerance – абсолютная погрешность интегрирования.

По умолчанию они заданы, соответственно, равными 10^–3 и 10^–6. Если, например, графики результатов моделирования выглядят составленными явно из отдельных фрагментов, это указывает на необходимость уменьшения указанных значений погрешности. Однако слишком малые погрешности могут вызвать значительное увеличение времени вычислений. Не оптимально выбранные значения погрешности (как очень малые, так и очень большие) могут вызвать неустойчивость и даже «зацикливание» процесса моделирования.

С остальными параметрами и вкладками окна параметров моделирования мы познакомимся в дальнейшем.