- •Применение пакета Simulink 5 вычислительной системы matlab (версия 6.5) для моделирования элементов и систем автоматического управления
- •153000 Г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21 Введение
- •1. Общая характеристика пакета Simulink
- •Запуск пакета Simulink
- •1.2. Библиотека модулей (блоков)
- •1.2.1. Раздел Sources – источники сигналов
- •Блок Band–Limited White Noise
- •Блок Chirp Signal
- •Блок Constant
- •Блок Digital Clock
- •Блок From Workspace
- •Блок From File
- •Блок Ground
- •Блок Inport
- •Блок Pulse Generator
- •Блок Ramp
- •Блок Random Number
- •Блок Repeating Sequence
- •Блок Signal Generator
- •Блок Signal Builder
- •Блок Sine Wave
- •Блок Step
- •Блок Umform Random Number
- •1.2.2. Раздел Sinks – блоки визуализации сигналов
- •Блок Display
- •Блок Scope
- •Блок xy Graph
- •Блок То File
- •Блок То Workspace
- •Блок Terminator
- •Блок Outport
- •1.2.3. Раздел Continuous – блоки непрерывных моделей
- •Блок Derivative
- •Блок Integrator
- •Блоки Transport Delay и Variable Transport Delay
- •Блок Transfer Fcn
- •Блок Zero–Pole
- •Блок State-Space
- •1.2.4. Раздел Discrete – блоки дискретных моделей
- •Блок First-Order Hold
- •Блок Memory
- •Блок Unit Delay
- •Блок Zero-Order Hold
- •1.2.5. Раздел Discontinuities – блоки нелинейных моделей
- •1.2.6. Раздел Math Operations – блоки математических операций
- •1.2.7. Раздел Signal Routing – блоки распределения сигналов
- •1.3. Построение структурных схем динамических систем
- •1.3.1. Выделение объектов
- •1.3.2. Операции с блоками Копирование блоков из одного окна в другое
- •Перестановка блоков в модели
- •Изменение размеров блока
- •Изменение и перемещение имени блока
- •Создание соединительных линий
- •Создание линии между блоками
- •Распространение меток линии
- •Создание и манипулирование комментарием
- •1.3.3. Установка параметров моделирования
- •1.3.4. Создание подсистем
- •Создание подсистемы путем добавления блока Subsystem
- •Создание подсистемы, путем группировки существующих блоков
- •1.3.5. Запись и печать s–модели
- •2. Примеры моделирования
- •2.1. Примеры использования различных блоков
- •2.2. Моделирование датчика натяжения нити
- •2.3. Анализ линейных систем с помощью инструментального средства ltiview
- •Список литературы
Блок Step
Блок обеспечивает формирование управляющего сигнала в форме ступеньки (или, как говорят, скачкообразного постоянного сигнала). Блок имеет следующие параметры настройки:
Step time (время начала ступеньки, т.е. время скачка сигнала) – определяет момент времени, в который происходит скачкообразное изменение сигнала; по умолчанию принимается равным 1;
Initial value (начальное значение) – задает уровень сигнала до скачка; исходное значение равно 0;
Final value (конечное значение) – задает уровень сигнала после скачка; значение его по умолчанию равно 1;
Sample time – задает шаг дискретности (с);
Interpret vector parameters as 1-D – позволяет интерпретировать вектор как массив скаляров;
Enable zero crossing detection – определяет прохождение сигнала через нулевой уровень. С помощью этой опции устанавливается режим проверки момента, когда сигнал становится равным нулю. Это необходимо для того, чтобы повысить точность решения задачи. Если при достижении нулевого уровня производная от рассматриваемого сигнала меняет знак, то момент, когда сигнал становится равным нулю, может быть определен неточно. Для того чтобы повысить точность, необходимо уменьшить шаг интегрирования. Это влечет за собой увеличение времени решения задачи. Поэтому при установлении флажка опции Enable zero crossing detection осуществляется интерполяция значений исследуемой величины на шаге, когда происходит смена знака производной. Благодаря этому точность определения момента пересечения переменной нуля повышается без увеличения времени решения задачи. Необходимость применения этой опции для блока Step обусловлена возможностью попадания момента скачка сигнала между точками, определяемыми шагом интегрирования.
На рис. 1.23 представлен результат применения блока при следующих значениях параметров: Step time – 3,5, Initial value – -2, Final value – 3.
Блок Umform Random Number
Этот блок формирует сигналы, амплитуда которых является случайной величиной, равномерно распределенной в заданном интервале. В число параметров настройки блока (рис. 1.24) входят:
Minimum – нижняя граница случайных чисел;
Maximum – верхняя граница;
Initial seed – начальное значение базы генератора случайных чисел;
Sample time – такт дискретности (с);
Interpret vector parameters as 1-D – интерпретировать вектор как массив скаляров.
Пример процесса, сгенерированного блоком по параметрам, указанным на рис 1.24, приведен на рис 1.25.
1.2.2. Раздел Sinks – блоки визуализации сигналов
Блоки, собранные в разделе Sinks (Блоки приема и отображения сигналов), имеют только входы и не имеют выходов. После перехода к разделу Sinks на экране появляется окно, изображенное на рис. 1.26. В этом разделе размещены три группы блоков, не имеющих выходов:
|
|
Рис. 1.24. Настройки блока Umform Random Number |
Рис. 1.25. Сигнал с блока Umform Random Number |
блоки, которые при моделировании играют роль смотровых окон, к ним относятся:
– блок Scope (осциллограф) с одним входом, который выводит график зависимости величины, подаваемой на его вход, от модельного времени;
– блок XY Graph с двумя входами, обеспечивающий построение графика зависимости одной моделируемой величины (один вход) от другой (второй вход);
|
– блок Display с одним входом, предназначенный для отображения численных значений входной величины;
– блок То Eile, обеспечивающий сохранение результатов моделирования в mat–файле; – блок То Workspace, сохраняющий результаты в рабочем пространстве, – блок управления моделированием Stop Simulation, который позволяет прервать моделирование при выполнении некоторых условий, блок срабатывает в случае, когда на его вход поступает ненулевой сигнал;
|
Рис. 1.26. Окно раздела Sinks |
ление в командном окне сообщения о неиспользуемых выходах блоков;
блок Outport для создания выходного порта подсистем или модели верхнего уровня;
блок Floating Scope (изменяющийся осциллограф) для построения графиков исследуемых процессов.
