Настройка осциллографа Scope

Блок Scope позволяет в процессе моделирования наблюдать динамику изменения интересующих исследователя сигналов системы. Создаваемое с его помощью «смотровое окно» напоминает экран измерительного прибора. Открыть окно Scope (дважды щелкнув на блоке) можно только после того, как блок помещен на поле блок-диаграммы. Размер и пропорции окна можно изменять произвольно, переме­щая его границы мышью.

По оси ординат шкалы измерений откладываются значения наблюдаемой величи­ны, по оси абсцисс — значения модельного времени. По умолчанию для оси ординат используется диапазон [-5; 5], для оси модельного времени - [0; 10].

Блок-диаграмма может быть построена таким образом, чтобы на вход блока Scope поступала векторная величина (т. е. несколько сигналов одновременно). В этом случае для каждого элемента вектора в окне строится отдельная кривая, отражающая динамику его изменения. Выводимые кривые различаются цветом, который устанавливается автоматически. Одновременно в окне Scope может отображаться до 30 кривых. Кроме того, в версии SIMULINK 3.0 пользователь может в одном окне создать несколько осей координат для представления того или другого параметра отдельно от других.

Для управления параметрами окна Scope в нем имеется панель инструментов, содержащая семь кнопок:

• Zoom (масштаб) - изменение масштаба осей графика;

• Zoom X-axis (масштаб по оси X) - изменение масштаба по оси абсцисс;

• Zoom Y-axis (масштаб по оси Y) - изменение масштаба по оси ординат;

• Autoscale (автоматическое масштабирование) - автоматическая установка опти­мального масштаба осей;

• Save current axes settings (сохранение текущих параметров масштаба) - сохране­ние установленного масштаба осей;

• Properties (свойства) - открытие окна настройки параметров (свойств) блока Scope;

• Print (печать) - печать содержимого окна Scope.

Первые три кнопки являются альтернативными, т. е. в каждый момент времени может быть «нажата» только одна из них.

Некоторые настройки могут быть также выполнены с помощью команд контекстного меню, которое вызывается на экран щелчком правой кнопкой мыши (указатель мыши при этом должен находиться внутри координатной сетки). Контекстное меню содержит 4 команды:

• Zoom out (отключение масштабирования) - восстановление исходного масштаба осей;

• Autoscale (автоматическое масштабирование) - автоматическая установка опти­мального масштаба осей;

• Save current axes settings (сохранение текущих параметров масштаба) - сохране­ние установленного масштаба осей;

• Axes properties (свойства осей) - установка дополнительных параметров графика; по этой команде открывается дополнительное диалоговое окно, с помощью которого может быть изменен диапазон значений по оси ординат и задана текстовая метка для окна графика; данную команду целесообразно использовать в тех случаях, когда в окне Scope для каждого отображаемого параметра используется отдельная координатная сетка.

Для изменения масштаба по выбранной оси координат необходимо выполнить описанную ниже процедуру.

1. Щелкнуть на соответствующей кнопке изменения масштаба.

2. Подвести указатель мыши к тому участку графика, который должен быть отображен в новом масштабе.

3. Щелкнуть (один раз!). Первый щелчок приводит к четырехкратному увеличению масштаба, каждый последующий дает увеличение масштаба в два раза.

При щелчке на кнопке Properties открывается окно свойств блока Scope с двумя вкладками:

• General (общие свойства) - параметры управления форматом вывода графиков;

• Data history (протоколирование данных) - параметры записи в рабочую область МATLAB отображаемых на графиках данных.

В нижней части окна расположены кнопки, аналогичные кнопкам окон настройки параметров других библиотечных блоков:

• OK - передать SIMULINK установленные значения параметров и закрыть окно;

• Cancel (отмена) - закрыть окно без применения внесенных изменений;

• Apply (применить) - применить внесенные изменения без закрытия окна;

• Help (справка) - вызов помощи в формате HTML,

Вкладка General содержит следующие элементы интерфейса.

• Number of axes (число графиков) – поле, предназначеное для ввода числа подокон (графиков), создаваемых в окне Scope. По умолчанию создается только одно подокно, и оси Y всех создаваемых графиков являются независимыми по отношению друг к другу, однако для формирования координаты X используются одни и те же значения модельного времени. Значение параметра Nurnber of axes определя­ет число входных портов блока Scope.

• Time range (временной диапазон) - поле предназначено для ввода граничного зна­чения диапазона по оси времени (оси X). Это значение может указываться либо явно, в единицах модельного времени, либо с помощью ключевого слова auto, в последнем случае граничное значение времени по оси X совпадает с конечным значением модельного времени, установленного для сеанса моделирования.

• Tick labels (тактовые метки) - раскрывающийся список, используется в том случае, если в окне Scope создано несколько графиков. Он позволяет выбрать формат представления оси X:

• bottom axis only (только на нижней оси) - значения времени по оси X выво­дятся только для нижнего графика;

• all (на всех) - значения времени по оси X выводятся для всех графиков;

• none (нет) - значения по осям X и Y не выводятся.

• Sampling (периодичность) - раскрывающийся список, предназначен для выбора варианта управления периодичностью отрисовки графиков (само значение вво­дится в расположенное рядом поле):

• Decimation (дискретность) - значение этого параметра интерпретируется как коэффициент «прореживания» выводимых значений, например, если задать для этого параметра значение 3, то наблюдаемые характеристики отобража­ются в окне Scope только на каждом третьем шаге моделирования;

• Sample time (эталонное время) - периодичность определяется величиной шага модельного времени, установленного для сеанса моделирования; если выполняется моделирование с постоянным шагом, то значение параметра Sample time должно совпадать с величиной шага моделирования Δt.

• Floating scope (свободный индикатор) - флажок позволяет не связывать напря­мую блок Scope с другими блоками. Такой «свободный» блок не имеет ни одного входного порта и обеспечивает отображение сигнала, передаваемого по выбран­ной в блок-схеме линии связи.

ЗАМЕЧАНИЕ: Параметр Sample time имеется во многих библиотечных блоках SIMULINK. Для каждого блока значение этого параметра устанавливается индивидуально. Если блок реализует некоторую функцию, то параметр Sample time определяет дискретность вычислений. Поэтому для корректной работы модели необходимо согласовывать установку этого параметра для взаимосвязанных блоков.

Относительно оси времени блока Scope необходимо сделать дополнительное пояснение. Если величина заданного интервала моделирования не превышает значение Time Range (и, следовательно, весь процесс «умещается» в окне Scope), то под графиком в строке Time offset: (временной сдвиг) выводится нуль. Если же интервал моделирования превышает значение Time range, то в окне отображается только отрезок времени, равный Т_м - n(Тimе range), где Т_м — длительность интервала моделирования, n — целое число. При этом в строке Time offset: выводится величина «скрытого» интервала времени длиной n(Time range).

Например, если в поле Time range введено значение 10, а длительность интервала моделирования составляет 16 единиц модельного времени, то в окне Scope будет выведен график моделируемого процесса за последние 6 единиц времени, а строка под графиком будет иметь вид: Time offset: 10.

Вкладка Data history позволяет задать максимальный объем и способ записи отобра­жаемых в окне данных:

• Объем сохраняемых данных задается установкой флажка Limit rows to last (пре­дельное число строк) и вводом значения в расположенное рядом поле. Если фла­жок снят, то ограничения определяются объемом свободного пространства рабо­чей области МATLAB.

• Способ записи задается с помощью флажка Save data to workspace (сохранить дан­ные в рабочей области): если он установлен, то отображаемые в окне Scope дан­ные сохраняются в рабочей области MATLAB в виде матрицы или структуры.

• В поле Variable Name (имя переменной) указывается имя матрицы или структуры, в которой должны храниться данные. Значение по умолчанию - ScopeData (данные индикатора).

• Раскрывающийся список Save format (формат записи) позволяет выбрать фор­мат записи:

• Matrix (матрица) - в виде матрицы;

• Structure (структура) - в виде структуры;

• Structure With Time (структура с полем времени) - в виде структуры с сохране­нием значений модельного времени.

ЗАМЕЧАНИЕ: Структура - это тип данных, используемый во многих языках программирова­ния высокого уровня. От матрицы или массива структура отличается тем, что входящие в нее элементы (поля) могут быть разнотипными (целыми, веществен­ными, символьными и т. д.).