Ход работы:
В рамках работы было проведено визуальное моделирование динамической системы в среде MatLab Simulink. Был создан новый файл "mod3" и построена блок-схема модели с использованием блоков из библиотеки Simulink.
Для построения модели использовались следующие блоки: "Signal Generator" и "Constant" (из раздела "Sources"), "Gain", "Sum" и "Multiplexer" (из раздела "Common Blocks"). Блоки были соединены в блок-схему с использованием вспомогательных линий для центровки.
Рисунок 12. Схема модели
Были настроены параметры блоков: блок "Constant" с значением 2, блок "Signal Generator" с формой сигнала "Sine" и заданными параметрами, блок "Gain" с коэффициентом усиления 2. Для отображения результатов использовался блок "Scope", в котором были настроены параметры отображения трех графиков, включая выбор цвета и стиля линий.
Рисунок 13. График зависимостей
Параметры моделирования были установлены с помощью команды "Module Configuration", где были заданы начальное и конечное время моделирования, выбран метод моделирования и установлен шаг.
Вывод: В ходе работы было выполнено моделирование динамической системы в среде MatLab Simulink с целью исследования методов регулирования частоты вращения различных типов электрических машин. Построенная модель с использованием стандартных блоков позволила наглядно отследить изменение параметров системы и проанализировать её поведение при различных входных воздействиях. Работа способствовала закреплению навыков построения и настройки моделей, а также пониманию принципов управления электроприводами с применением импульсных преобразователей.
Практическая работа №9
Визуальное моделирование динамических систем в среде MatLab Simulink
Цель работы: Создание и исследование модели системы обработки сигналов с использованием базовых блоков Simulink для изучения принципов преобразования сигналов.
В рамках работы была создана математическая модель тележки в среде Matlab Simulink. Целью моделирования являлось изучение динамики движения тележки при заданных условиях. В качестве упрощения модели было принято, что тележка массой 1 кг движется только в горизонтальной плоскости (влево и вправо) без учета силы трения. Для математического описания движения тележки использовались базовые физические формулы, связывающие силу (F), массу (m), ускорение (a), скорость (v), расстояние (s) и время (t).
Модель в Simulink была построена с использованием двух интеграторов и наблюдателей. Были настроены начальные значения и управляющие воздействия (сила, приложенная к тележке). В частности, масса тележки была установлена равной 1 кг, а сила воздействия – 1. Производилось копирование и настройка необходимых переменных.
После настройки параметров модели был произведен ее запуск и анализ результатов. В ходе моделирования исследовалось изменение силы, ускорения, скорости и перемещения тележки. Проводилось изменение условий моделирования, таких как величина приложенной силы и массы тележки, а также задание начальной скорости и положения тележки. Было увеличено время симуляции для более детального анализа результатов. В заключение проведен анализ полученных результатов и дано объяснение наблюдаемым экстремумам в поведении модели.
Рисунок 14. Схема и график зависимости модели
Вывод: В результате выполнения практической работы была успешно создана и исследована модель тележки в среде MatLab Simulink. Моделирование позволило на практике изучить основные законы механики, в частности второй закон Ньютона, и проследить зависимость ускорения, скорости и перемещения от приложенной силы и массы объекта. Использование визуального моделирования в Simulink дало возможность наглядно представить взаимосвязь между физическими величинами и отследить поведение системы во времени.
Путём изменения параметров модели (сила, масса, начальные условия) удалось провести серию экспериментов и сравнить результаты, выявив закономерности в изменении кинематических характеристик. Увеличение времени симуляции позволило получить более подробные графики и лучше проанализировать динамику системы.
Данная работа способствовала закреплению теоретических знаний по классической механике и позволила освоить базовые приёмы моделирования в Simulink, что является важным шагом в изучении более сложных динамических систем и управляемых объектов.