Лабораторна робота № 1
Тема: Система автоматичного проектування Matlab 6.5.
1.1 Мета, завдання і тривалість роботи:
- набути навиків роботи в системі автоматичного проектування Matlab 6.5;
- тривалість роботи 2 години.
1.2 Основні теоретичні положення
Система автоматичного проектування Matlab 6.5 являє собою математичну мову для спрощення обчислень. На базі цієї мови розроблено багато різноманітно орієнтованих програм та модулів, які працюють в середовищі Matlab 6.5, одна з яких Simulink. Вона призначена для проектування всіх можливих систем автоматичного керування та моделювання.
Для входження в прикладний пакет Simulink потрібно запустити Matlab 6.5, з’явиться командне вікно (Matlab Command Window) (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 – Командне вікно САПР Matlab 6.5
В цьому вікні потрібно набрати команду simulink та нажати клавішу Enter, щоб запустити модуль для роботи з бібліотекою типових ланок та моделювання.
Якщо все виконано вірно, з’явиться два вікна: вікно бібліотеки елементів (Simulink Library Browser) та вікно моделювання (Untitled). Ці вікна зображені на рис. 1.2 та рис. 1.3.
Рисунок 1.2 – Вікно бібліотеки елементів (Simulink
Library Browser)
Рисунок 1.3 – Вікно моделювання (Untitled)
Рисунок 1.4 – Блоки Step i Transfer Fcn
Блок Step генерує скачок сигналу, який називають також “сходинка”. Утримуючи в натиснутому стані ліву кнопку мишки, перетягнемо його в вікно моделювання Untitled. Вікно Simulink Library Browser: Sources тепер можна закрити.
Тепер треба вибрати блок-ланку, яка відповідає нашому W(p). Для цього знову переключимося в вікно Simulink Library Browser і клацнемо два рази лівою кнопкою мишки на блоці з надписом Linear (лінійні). Відкриється ще одне вікно Simulink Library Browser: Linear, в якому ми зможемо вибрати необхідний блок. Виберемо Transfer Fcn (Передавальна функція), клікнувши на нього лівою кнопкою мишки. Перетягнемо його в вікно моделювання.
По аналогії розміщуємо елемент, який будує графіки (Scope). З’єднюємо розміщені елементи лініями зв’язків.
Рисунок 1.5 – Модель розімкнутої АСР
Для того, щоб створити схему для моделювання необхідно вибрати з бібліотеки блоків необхідну ланку і перетягнути її, затиснувши ліву кнопку мишки, на вікно моделювання.
Часто на схемах необхідно зобразити ПІД-контролер і NCD-блок і задати їм необхідні параметри:
аналоговий ПІД-контролер в Matlab 6.5;
Рисунок 1.6 – Аналоговий ПІД-контроллер
NCD-блок в Matlab 6.5;
Рисунок 1.7 – Блок NCD
дискретний ПІД-контролер в Matlab 6.5;
Рисунок 1.8 – Дискретний ПІД-контроллер
Бібліотека елементів складається з семи бібліотек:
Sources (джерела початкових сигналів);
Рисунок 1.9 – Джерела початкових сигналів
Sinks (засоби відображення вихідних даних);
Рисунок 1.10 – Засоби відображення вихідних даних
Discrete (дискретні елементи);
Рисунок 1.11 – Дискретні елементи
Linear (лінійні елементи);
Рисунок 1.12 – Лінійні елементи
Nonlinear (нелінійні елементи);
Connections (з’єднання);
Blocksets & Toolboxes (додаткові блоки та інструменти).
В усіх представлених ланках на рисунках можна змінювати параметри, для цього необхідно два рази клікнути по потрібній ланці та з клавіатури ввести необхідні параметри.
Коли всі необхідні модулі знаходяться в вікні моделювання – з’єднайте їх, протягнувши лінії (утримуючи ліву кнопку мишки) від трикутників на ланках, які показують їх входи і виходи.
Приклад:
Необхідно зібрати просту одноконтурну
систему з ланкою
де
та побудувати графік перехідного
процесу.
Виберемо початковий сигнал. Для цього переключимося в вікно Simulink Library Browser, клацнемо два рази лівою кнопкою миші на блоці з надписом Sources (джерела). Відкриється ще одне вікно Simulink Library Browser: Sources, в якому ми можемо вибрати необхідний початковий сигнал. Виберемо блок Step, клацнувши по ньому лівою кнопкою мишки.
Для моделювання задамо час проходження процесу (нажміть Ctrl-E). Start time – початковий час, Stop time – кінцевий час.
Рисунок 1.13 – Параметри моделювання
Для моделювання нажміть
кнопку
в панелі інструментів.
Для перегляду результатів клікніть два
рази по ланці Scope.
Рисунок 1.14 – Графік перехідного процесу