Кафедра телекоммуникационных систем

«Основы математического моделирования»

Лекция №10:

Simulink – система математического моделирования

Учебные вопросы:

1.Основные возможности пакета Simulink. 2.Основы работы с пакетом Simulink. 3.Работа с демонстрационными

примерами.

Рекомендуемая литература:

1.Половко А.М., Бутусов П.Н. MATLAB для студентов. – СПб.: БХВ- Петербург, 2005. – 320 с.

2.Дьяконов В.П. MATLAB 6: учебный курс. – СПб.: Питер, 2001. – 592 с.

3.Дьяконов В.П., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник.

4.Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1/7.0 + Simulink 5/6. Основы применения. Серия «Библиотека профессионала». – М.: СОЛОН. Пресс, 2005. – 800 с.

5.Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6R в математике и моделировании. Серия Библиотека профессионала. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 576 с.

6.Потемкин В. Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.х: в 2-х т.

7.Чен К., Джиблин П. Ирвинr А. МAТLAВ в математических исследованиях: Пер. с анrл. – М.: Мир, 2001. – 346 c.

8.Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. MATLAB 7. – СПб.: БХВ- Петербург, 2005. – 1104 с.

Введение

В состав системы MATLAB 6.5 SP1 входит пакет моделирования динамических систем Simulink 5.1 (R13 SP1), выпущенный в конце aвгycтa 2003 г. Это сравнительно новая и существенно доработанная версия популярного пакета, который уже давно считается одним из лучших пакетов моделирования блочнозаданных динамических систем. Она используется и в версии МА TLAB 6.5 SP 1. Однако в систему MATLAB 7 вошла новейшая и расширенная реализация этоrо пакета Simulink.

Как программное средство Simulink типичный представитель визуально ориентированных языков программирования. На всех этапах работы, особенно при подготовке моделей систем, пользователь практически не имеет дела с обычным программированием. Проrрамма в кодах автоматически rенерируется в про цессе ввода выбранных блоков компонентов, их соединений и задания парамет ров компонентов. Важное достоинство Simulink это интеграция не только с системой МАТLAB, но и с рядом других пакетов расширения, что обеспечивает, по существу, неограниченные возможности применения Simulink для решения практически любых задач имитационного и событийного моделирования.

1. Основные

возможности пакета Simulink

Simulink является ядром интерактивноrо проrраммного комплекса, предназначенного для математического моделирования линейных и нелинейных динамических систем и устройств, представленных своей функциональной блок-схемой, именуемой S- моделью или просто моделью. При этом возможны различные варианты моделирования: во временной области, в частотной области, с событийным управлением, на основе спектральных преобразований Фурье, с использованием метода Монте-Карло (реакция на воздействия случайноrо характера) и т. д.

возможности пакета Simulink

Для построения функциональной блок-схемы моделируемых устройств Simulink имеет обширную библиотеку блочных компонентов и удобный редактор блок-схем. Он основан на графическом интерфейсе пользователя и по существу является типичным средством визуально-ориентированного программирования.

Используя палитры компонентов (наборы), пользователь с помощью мыши переносит нужные блоки с палитр на рабочий стол пакета Simulink и соединяет линиями входы и выходы блоков. Таким образом, создается блок-схема системы или устройства, то есть модель.

возможности пакета Simulink

Ценность Simulink заключается и в обширной, открытой для изучения и модификации библиотеке компонентов (блоков). Она включает источники сигналов с практически любыми временными зависимостями, масштабирующие, линейные и нелинейные преобразователи с разнообразными формами передаточных характеристик, квантующее устройство, интегрирующие и дифференцирующие блоки и т. д.

В библиотеке имеется целый набор виртуальных реrистрирующих устройств - от простых измерителей типа вольтметра или амперметра до универсальных осциллоrрафов, позволяющих просматривать временные зависимости выходных параметров моделируемых систем - например, токов и напряжений, перемещений, давлений и т. п. Имеется даже графопостроитель для создания фигур в полярной системе координат.

Simulink имеет средства анимации и звукового сопровождения. А в дополнительных библиотеках можно отыскать и такие «дороrие приборы», как анализаторы спектра сложных сиrналов, мноrоканальные самописцы и средства анимации rрафиков.

Общие возможности Simulink

Уже версия пакета Simulink 3.1 обладала следующими важными возможностями:

интегрированный браузер моделей (Windows 95/98/NT);возможность увеличения блок-схем (zooming);

блок Scope, способный работать с несколькими портами;интегрированные возможности линейного анализа;графический интерфейс для описания свойств сиrнала;интеrрированный браузер библиотек (только Windows

95/98/NT);

новые блоки Subsystem, Round Sum, Enhanced Mux, Bus Selector и Model Info;

поддержка различных типов данных и их преобразований;поддержка комплексных чисел при работе с базовыми

блоками и комплексно-вешественные преобразования;оптимизация скорости и использования памяти при

моделировании;и др.

Дополнительные возможности Simulink

В версии Simulink 4.0 добавился еще ряд возможностей.

Совершенствование пользовательскоrо интерфейса:

новый графический отладчик для интерактивного поиска и диагностики ошибок в модели;

усовершенствован навигатор (браузер) моделей (Model Browser);новый однооконный режим для открытия подсистем;контекстное меню для блок-диаграмм (открывается щелчком

правой кнопки мыши) как для версий Windows, так и для Unix;новое диалоговое окно Finder для поиска моделей и библиотек.

Расширенная поддержка крупных приложений:

с помощью новых Simulnk-объектов данных можно создавать специфические для приложений типы данных МА TLAB;

новый графический пользовательский интерфейс Simulink Explorer для нaблюдения и редактирования объектов данных Simulink;

усовершенствование блока ConfigurabIe Subsystems;новое меню выбора блока конфигурируемой подсистемы;поддержка S-функций, кодируемых в языке ADA.

Новые возможности Simulink 5/6

Реализации Simulink 5 пополнились следующими новыми возможностями:

введена цветовая индикация ошибочных циклов;улучшено исполнение ветвлений входа;введен новый блок конструирования источников

(сиrналов);

введено средство обзора моделей;расширены возможности браузера диагностики;

расширены возможности редактора масок;введен редактор включения специальных

символов и греческих букв;расширены возможности модели дискретизатора.

2. Основы работы с пакетом Simulink

После инсталляции Simulink (отдельно от MATLAB или в eгo составе) он автоматически интегрируется с MATLAB.

Внешне это выражается появлением кнопки Simulink в панели инструментов (перед кнопкой ?) системы MATLAB.

Пользовательский интерфейс окна браузера выполнен в общем стиле, характерном для Проводника Windows 95/98/2000/ХР. Это позволяет отказаться от детального описания eгo особенностей.

В окне браузера содержится дерево компонентов библиотек Simulink. Для просмотра тoгo или иноrо раздела библиотеки достаточно выделить eгo мышью - в правой части окна Simulink Browser Library появится набор пиктоrрамм компонентов активного раздела библиотеки.