Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЛР№1

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
776.11 Кб
Скачать

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ MATLAB. СОЗДАНИЕ ПРОСТОЙ МОДЕЛИ»

Цель: изучение функциональных возможностей системы MatLab и среды Simulink. Создание простых моделей.

1.1. ВВЕДЕНИЕ

MatLab – это высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Типичное использование MatLab – это:

-математические вычисления

-создание алгоритмов

-моделирование

-анализ данных, исследования и визуализация

-научная и инженерная графика

-разработка приложений, включая создание графического интерфейса

MatLab – это интерактивная система, в которой основным элементом данных является массив. Это позволяет решать различные задачи, связанные с техническими вычислениями, особенно те, в которых используются матрицы и вектора, в несколько раз быстрее, чем при написании программ с использованием “скалярных” языков программирования, таких как Си или Фортран. Слово MatLab означает матричная лаборатория (matrix laboratory). В университетской среде, он представляет собой инструмент для работы в различных областях математики, машиностроении и науки. В промышленности, MatLab – это инструмент для высокопродуктивных исследований, разработок

ианализа данных.

В MatLab важная роль отводится специализированным группам программ, называемых toolboxes (наборы). Они очень важны для большинства пользователей MatLab, так как позволяют изучать и применять специализированные методы. Toolboxes

4

применяются для обработки сигналов, систем контроля, нейронных сетей, нечеткой логики, моделирования и т.д.

1.2. ПЕРВЫЕ ШАГИ

Существуют версии MatLab для различных операционных систем. Остановимся на версии, предназначенной для IBM совместимых компьютеров с операционной системой семейства

Windows.

При работе необходимы навыки работы в ОС Windows, умение работы с отдельными файлами и директориями.

1.2.1 ЗАПУСК MATLAB

Для того чтобы запустить MatLab дважды щелкните на иконку MatLab. Иконка может находиться на рабочем столе или в меню программы. Откроется командное окно MatLab. Оно будет выглядеть так:

Строка меню

Панель инструментов

Командная строка

На панели инструментов содержатся следующие кнопки:

5

Создать новый документ – открывает и создает новый файл.

Открыть документ - открывает в редакторе ранее созданный документ

Вырезать фрагмент документа – удаляет в буфер выделенный фрагмент

Скопировать в буфер – скопировать в буфер выделенный фрагмент

Вставить из буфера – вставляет из буфера в выбранное место фрагмент

Отменить предыдущее действие

рабочее пространство (см. приложение)

Просмотр тропинок(см. приложение)

создать новую модель Simulink (см. раздел 1.3. Simulink)

Помощь

Так же в правом верхнем углу командного окна имеются 3

кнопки

-свернуть окно

-восстановить/развернуть окно

-закрыть окно

Чтобы воспользоваться помощью по программе необходимо в командном окне MatLab напечатать helpwin либо helpdesk, или же нажать соответствующую кнопку на панели инструментов.

6

1.2.2. СОЗДАНИЕ НОВОГО ФАЙЛА

Для того чтобы создать новый файл существует несколько способов:

1.Нажать на панели инструментов на кнопку (создание нового документа). В результате откроется редактор с пустой странице нового файла.

2.Выбрать из меню File пункт New подпункт M-file. Результат тот же, что и в п. 1

3.Набрать в командной строке команду edit.

1.2.3. НАБОР ПРОГРАММЫ

При наборе программы следует соблюдать правила орфографии и пунктуации принятые для языка программирования MatLab.

Пример программы построения графика функции. clear all; % очистка рабочей памяти (Workspace)

X = 0:pi/15:4*pi;% диапазон изменения X от 0 до 4π с шагом π/15

Y = exp(2*cos(X));% функция

plot(Y);% построение графика функции Y(X)

1.2.4. СОХРАНЕНИЕ ПРОГРАММЫ

Перед запуском программы рекомендуется сначала сохранить её на диске.

Методов сохранения программы несколько.

1.Нажать на кнопку .

2.Из меню File выбрать пункт Save.

3.Из меню File выбрать пункт Save As.

При их использовании нужно помнить следующие:

При первом сохранении в Окне сохранения необходимо задать имя файлу.

7

Если не были настроены тропинки, то по умолчанию Окно сохранения предлагает для сохранения папку ..\bin в которой расположены служебные файлы.

Если программа изменена, но не сохранена, то в заголовке к имени файла добавляется символ «*».

1.2.5. ЗАПУСК ПРОГРАММЫ

Для запуска программы достаточно в командной строке набрать имя программы без расширения.

Если появляется сообщение типа:

???Undefined function or variable 'ххххххххх',

то это означает, что не настроены пути. Если появляется сообщение типа:

???XXXX XXXXXX XXXXX

Error in ==>

On line XX ==>,

то это означает, что в строке XX ошибка.

1.2.5. НАСТРОЙКА ПУТЕЙ

Настройка путей осуществляется при помощи Path Browser (см. приложение).

1.3 SIMULINK

Simulink, сопутствующая MatLab программа, – это интерактивная система для моделирования широкого класса динамических систем. Simulink работает с линейными и нелинейными, непрерывными и дискретными, многомерными системами. Программа обеспечивает пользователю графический интерфейс для конструирования моделей из стандартных блоков (модулей), которые собраны в библиотеки (см. Приложение).

Группируя блоки в подсистемы, вы можете создавать иерархические модели. Число блоков и связей в модели неограниченно. Simulink обладает открытой архитектурой и позволяет обо-

8

гащать среду моделирования, создавая собственные блоки и библиотеки блоков с доступом из программ на MatLab, Fortran или С.

1.3.1 ЗАПУСК SIMULINK

Для запуска Simulink можно или нажать на панели инстру-

ментов кнопку или набрать в командной строке Simulink. На экране откроются 2 окна (рис. а):

Рис. а. Окна MatLab и Simulink

Первое окно – untitled является рабочим пространством Simulink – окно, где создается рабочая модель из типовых звеньев:

9

Рис. б. Окно untitled

Второе окно – Library: simulink (библиотека Simulink) – со-

держит библиотеку блоков Simulink:

Рис. в. Окно library

1.3.2. СОЗДАНИЕ НОВОЙ МОДЕЛИ

Новая модель создается

1.При первом открытии Simulink.

2.Из меню File Окна библиотек выбрать пункт New под-

пункт Model.

2. СОЗДАНИЕ ПРОСТОЙ МОДЕЛИ

Цель: создание типовой модели, просмотр синусоидального сигнала на осциллографе.

Типовая модель интегрирует синусоидальную волну и отображает результат совместно с самой волной (рис.1).

10

рис. 1. Типовая модель для сборки

Напечатайте Simulink в командной строке MatLab или нажми-

те на панели инструментов кнопку – на экране появится пока ещё пустое окно модели untitled и библиотека блоков Simulink (рис.2).

рис. 2. Библиотека блоков Simulink

Подведя указатель мыши к заголовку окна untitled и нажав левую кнопку мыши, Вы можете передвинуть окно новой модели (untitled) на правую часть экрана монитора, таким образом, вы сможете одновременно просматривать его содержимое и содержимое библиотек блоков.

В типовой модели используются блоки из следующих библиотек:

Source library – источники (Sine Wave – блок синусоиды)

Sinks library – приемники (Scope – блок осциллограф)

11

Linear library – линейные элементы (integrator – интегри-

рующее звено)

Connections library – библиотека подключений ( Mux –

блок)

Откройте библиотеку Source (источники) чтобы выбрать синусоиду (SineWave). Для открытия библиотеки просто необходимо два раза щелкнуть мышью на значке этой библиотеки.

Simulink отобразит на экране окно, которое содержит в себе все блоки данной библиотеки.

Например, в библиотеке источников (Sources) все блоки – это источники сигнала (рис.3).

рис. 3. Библиотека источников (Sources)

Вы можете добавлять блоки к вашей модели путем копирования их из библиотеки или из другой ранее созданной модели. Для данного упражнения вам необходимо скопировать блок синусоиды (Sine Wave). Чтобы это сделать, наведите на него курсор, а затем нажмите и удерживайте в таком положении кнопку мыши.

12

Заметьте, как Simulink прорисовывает контур вокруг блока и отображает его название (рис. 4)

рис. 4 Теперь просто перетащите блок в окно модели. По мере того,

как вы его передвигаете, контур блока и его название передвигаются вместе с ним (рис. 5):

рис. 5

13

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]