Опис роботи блоків пакету Simulink
Перед розглядом блоків пакету необхідно уточнити момент пов'язаний з часом моделювання систем. Оскільки пакет Simulink призначений для моделювання систем реального часу, то в загальному випадку час вважають умовно неперервним. Але зрозуміло, що всі розрахунки проводяться в цифровому вигляді і для того, щоб систему можна було б вважати неперервною необхідно встановлювати період дискретизації як мінімум на порядок меншим ніж мінімальний період сигналу, що моделюється. Більш того, багато блоків можуть працювати лише в неперервному або дискретному часі. Для перемикання між режимами неперервного та дискретного часу необхідно у відкритому робочому столі моделі зайти в меню Simulation та обрати Configuration parameters. В розділі Solver options обрати для неперервного часу Variable-step, для дискретного часу Fixed-step.
Серед усіх блоків джерел сигналів розглянемо ті, які найчастіше використовуються при моделюванні. Основна бібліотека Simulink містить велику кількість блоків джерел сигналів (рис. 2). Розглянемо деякі з них.
Рисунок 2 – Блоки джерел сигналів основної бібліотеки Simulink
Блок Constant генерує постійний сигнал (константу) або вектор констант. Даний блок характеризується єдиним параметром – рівнем сигналу Constant value, який може задаватись числом або вектором (в квадратних дужках через пробіл), наприклад [1 5 -3 4].
Блок Sine wave генерує сигнал синусоїдальної форми F(t)=A*sin(2πft+ϕ)+b. Він має наступні параметри: Amplitude – амплітуду A, Bias – зміщення по вертикалі b, Frequency – частоту f, Phase – фазу ϕ, Sample time – еталонний час t.
Блок Ramp генерує лінійно наростаючий сигнал F(t) = k*t + i. Параметри: Slope – кутовий коефіцієнт часової залежності k, Start time – час, починаючи з якого наростає сигнал, Initial output – початковий рівень сигналу i.
Блок Step генерує сигнал у вигляді одиничної сходинки. Параметри: Step time – час появи сходинки, Initial value – початкове значення сигналу, Final value – кінцеве значення сигналу, Sample time – еталонний час.
Блок Pulse Generator генерує сигнал прямокутних імпульсів. Параметри: Amplitude – амплітуда, Period – період (кратний еталонному часу), Pulse Width – ширина імпульсів (у відсотках від періоду), Phase delay – фазова затримка (кратна еталонному часу).
Блок Ground служить для заземлення входів блоків. Його можна розглядати як джерело нульового сигналу.
Блок Random Number генерує випадковий сигнал з нормальним законом розподілу амплітуд. Параметри: Mean – середнє значення сигналу, Variance – дисперсія сигналу, Seed – початкове значення, Sample time – еталонний час.
Блок Uniform Random Number генерує випадковий сигнал з рівномірним законом розподілу амплітуд. Параметри: Minimum – мінімальне значення сигналу, Maximum – максимальне значення сигналу, Seed – початкове значення, Sample time – еталонний час.
Блок Band-Limited White Noise генерує сигнал «білого» шуму з нормальним законом розподілу амплітуд. Параметри: Noise power – потужність шуму, Sample time – еталонний час, Seed – число для ініціалізації генератора випадкових чисел.
Решта блоків джерел сигналів основної бібліотеки Simulink та інших бібліотек будуть розглядатись по мірі необхідності в наступних роботах.
Розглянемо блоки одержувачів сигналів, що входять до основної бібліотеки Simulink (рис. 3). Серед цих блоків відмітимо два, які найчастіше використовуються.
Рисунок 3 – Блоки одержувачів сигналів основної бібліотеки Simulink
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Рисунок 4 – Панель інструментів віртуального осцилографа
Блок Scope – віртуальний осцилограф дозволяє представити результати моделювання у вигляді часових діаграм. Осцилограф має свою панель інструментів зображену на рис. 4, що містить наступні кнопки:
1. Print – друк вікна осцилографа;
2. Parameters – відкриття вікна параметрів осцилографа;
3. Zoom – збільшення масштабу по осям X та Y одночасно;
4. Zoom Xaxis – збільшення масштабу по горизонтальній осі X;
5. Zoom Yaxis – збільшення масштабу по вертикальній осі Y;
6. Autoscale – автоматичне масштабування, що дозволяє спостерігати осцилограму з максимальним розміром;
7. Save current axes setting – збереження поточних параметрів вікна;
8. Restore saved current axes setting – відновлення раніше збережених параметрів;
9. Floating scope – перетворення осцилографа в «плаваючий»;
10. Lock/Unlock axes selection – фіксація/розрив зв’язку між поточною координатною системою вікна і сигналом, що відображається (тільки у випадку «плаваючого» осцилографа);
11. Signal selection – вибір сигналів для відображення (тільки у випадку «плаваючого» осцилографа).
Натиснувши кнопку Parameters осцилографа можна побачити вкладку General, яка містить основні параметри:
• Number of axes – число осей (каналів) осцилографа;
• Time range – межі часового інтервалу;
• Tick labels – відображення/приховування відміток по осям;
• Sampling – установка часових співвідношень (Decimation – кратність виводу даних, стандартно 1, або Simple Time – в тактах еталонного часу, стандартно 0).
На вкладці Data history можна задати максимальну кількість точок осцилограми для зберігання та параметри зберігання в робочому просторі системи MATLAB.
Блок Display – пристрій для представлення цифрової інформації. Для відображення багатовимірних сигналів його необхідно розтягнути по горизонталі чи вертикалі. Параметри даного блоку: Format – формат відображення даних, Decimation – проріджування вхідних даних, Sample time – еталонний час.
Також слід відмітити деякі блоки, що входять до розділу Math Operations та використовуються при формуванні сигналів. Серед них слід відмітити блоки сумування (Sum) та множення (Product) сигналів.