Демонстрационные примеры Simulink

Запустите систему MATLAB, используя приемы запуска программ в Windows. На экране появится окно, показанное на рис. 13. В верхних строках окна имеются привычное меню и панель инструментов. Основное пространство окна делится на части: Launch Pad (начальное меню), Command Windows (окно для ввода команд и вывода сообщений), Command History (история работы с MATLAB в командах и сообщениях), Current Directory (рабочая директория), Workspace (сведения о текущем рабочем документе). Вид экрана настраивается в пункте меню Wiew путем пометки соответствующих пунктов.

Откройте пункт менюWiew и выделите пункты Launch Pad и Command Windows (выделенный пункт помечается галочкой), с остальных пунктов выделение снимите. И то и другое осуществляется щелчком мыши на соответствующем пункте. После этих действий вид окна должен соответствовать приведенному на рис. 13.

Запуск Simulink осуществляется запуском его библиотеки Library Browser. Запустить библиотеку можно разными способами:

• ввести в командном окне команду simulink,

• нажать кнопку на панели инструментов (кнопка указана на рис. 13),

• щелкнуть (двойной щелчок) пункт Library Browser в окне Launch Pad.

В результате любого из этих действий раскрывается новое окно, дающее доступ к средствам Simulink.

Примечание: Все окна можно перемещать и изменять их размеры, используя обычные приемы системы Wiтdows.

Запустите Simulink. Рассмотрите окно Simulink Library Browser. Это окно − важная часть интерфейса Simulink. Оно открывает доступ к множеству других подобных окон для новых пакетов компонентов (Blocksets&Toolboxes) и примеров их применения (Demos). Это дает пользователю возможность постепенно знакомиться с новыми облас­тями применения Simulink. Закройте окно Simulink Library Browser.

В окне Launch Pad MATLAB раскройте пункт Simulink. В раскрывшемся меню дважды щелкните пункт Demos. Появляется новое окно MATLAB Demo Window, предназначенное для работы с встроенными примерами, описаниями и демонстрациями. Это мощное средство, облегчающее изучение как MATLAB в целом, так и Simulink в частности.

В окне MATLAB Demo Window в меню Simulink щелкните пункт General, после чего раскроется список примеров (рис. 14). В этом списке найдите и выделите пример Spring-mass system simulation (щелчком мыши). Запустите пример, щелкнув кнопку Run Spring-mass system. Результатом описанных действий будет запуск демонстрационного примера. Открывается окно onecart (рис. 15), в котором представлена графическая модель, описывающая движение массы (в виде кубика) по плоскости с учетом трения.

На массу воздействует сила пружины, начальная деформация которой может изменяться. Скачкообразное изменение начальной деформации пружины моделирует внешнее возмущение, воздействующее на систему. Входное воздействие моделируется перемещением опоры (вертикальная линия), с которой соединен свободный конец пружины.

При возмущении системы с помощью скачкообразного перемещения опоры можно наблюдать характерные затухающие колебательные движения кубика. Таким образом, в этом примере решается типичная физическая задача о колебаниях реального механического маятника под действием внешней силы.

Модель в Simulink представляется в виде графической блок-схемы (рис. 15). Каждый блок выполняет определенные функции, преобразуя сигнал, поступающий на его вход, в выходной сигнал по некоторому алгоритму. Все блоки соединены между собой связями в порядке, определяемом последовательностью преобразования сигнала в моделируемой системе. На основе функций блоков с учетом последовательности их соединений Simulink автоматически составляет систему дифференциальных уравнений, решением которых является переходный процесс в системе.

Каждый блок может иметь идентификатор и настраиваемые параметры. Идентификаторы блоков (или их названия) видны на схеме модели. Доступ к настраиваемым параметрам блоков осуществляется через контекстные меню, которые вызываются двойным щелчком мыши на изображении блока.

Рассмотрите модель Spring-mass system. На рис. 15 полужирным курсивом приведены дополнительные пояснения, которых нет в окне модели. Блок Input модели представляет собой генератор, создающий последовательность прямоугольных импульсов, которые моделируют скачкообразные возмущения на входе исследуемой системы. Блок Actual Position является универсальным индикатором (осциллографом), позволяющим наблюдать переходные процессы в графической форме. Блок Animation function позволяет вывести результат моделирования в виде анимации движений исследуемой системы.

Блок x1&x2 выполняет функции мультиплексора для одновременного наблюдения входного и выходного сигналов модели. Остальные блоки реализуют динамическую модель исследуемой системы, представленной в виде структурной схемы, в соответствии с методами теории автоматического управления. Имеются также текстовые комментарии и средства для вывода подсказок и открытия окон справочной системы.

Дважды щелкните блок Input и изучите появившееся меню параметров блока. Для этого блока можно изменить форму выходного сигнала, его амплитуду и частоту. Закройте меню параметров, щелкнув кнопку Cancel.

Дважды щелкните квадрат со знаком вопроса (Информация по модели) – откроется окно с кратким описанием модели. Познакомьтесь с описанием и закройте окно.

Дважды щелкните прямоугольник с надписью Double click here for Simulink Help (Помощь по Simulink). Рассмотрите появившееся окно Information и закройте это окно.

Познакомьтесь с заданием параметров моделирования (расчета модели). Для этого в верхней строке меню щелкните пункт Simulation. Появляется новое меню, содержащее ряд пунктов:

Start – запуск моделирования (расчета),

Stop – останов моделирования (расчета),

Simulation parameters – задание параметров расчета.

Щелкните пункт Simulation parameters – раскроется новое меню, содержащее несколько закладок. Основные параметры расчета задаются с использованием закладки Solver. Здесь можно задать время начала и конца процесса, способ решения дифференциальных уравнений, шаг решения, допускаемую погрешность и др. Познакомьтесь с установленными для изучаемой модели параметрами расчета и закройте окно.

Теперь, когда общие представления о модели получены, запустите модель, щелкнув значок треугольника на панели инструментов (вторая строка вверху окна). Инструменты Запуск моделирования и Останов моделирования показаны на рис. 15.

Система начинает расчет движений массы и результаты расчета выводит в виде анимационной картинки в отдельном окне onecart Animation. Изучите характер движений массы, выделите входное воздействие и выходную величину. Закройте окно анимации.

Дважды щелкните значок осциллографа Actual Position в окне модели onecart. Раскроется окно, содержащее экран осциллографа, на котором отображаются графики переходных процессов для входного воздействия (деформация пружины) и выходной величины – перемещения кубика по плоскости. Это окно можно масштабировать или раскрыть на весь экран, используя приемы управления окнами Windows. Изучите графики переходных процессов, сравните их с анимационной картинкой.

Закройте окно демонстрационного примера Spring-mass system simulation и окно MATLAB Demo Window, используя обычные приемы Windows.

Рассмотрение описанного примера позволяет получить общие представления об основных возможностях Simulink и приемах его использования. Полный набор возможностей Simulink существенно шире.