Лабораторні роботи / Kurso

Комп’ютерне моделювання. Методичні вказівки до виконання курсової роботи студентів НТУУ «КПІ» 6.05________ «____________________»./ Укл.:

О.В. Степанець, Б.В. Фоменко — К.: КПІ, 2014. — ____ с.

Методичні вказівки призначені для студентів спеціальності «________________________», що виконують курсову роботу з курсу «Прикладне програмне забезпечення». Вказівки містять необхідні теоретичні відомості, завдання до роботи, методики роботи з програмним забезпеченням, список рекомендованої для підготовки літератури. Методичні вказівки можуть використовуватися при підготовці та виконанні розрахункових робіт із суміжних дисциплін.

Укладачі: к.т.н. О. В. Степанець, старший викладач

к.т.н. Б. В. Фоменко

Рецензент:

2

3

ВСТУП

Сучасний рівень розвитку інформаційних технологій потребує глибоких знань сучасного комп‘ютерного обладнання та програмного забезпечення. Ефективне використання комп‘ютерної техніки дозволяє значно підвищити продуктивність праці, зменшити в декілька разів час на вирішення інженерних задач та підвищити точність розрахунків.

У методичних вказівках наведені необхідні теоретичні відомості для вирішення поставлених задач у середовищі Simulink математичного пакету MATLAB, приклади та прийоми вирішення, висвітлені окремі питання, корисні студентам вказаної спеціальності. Методичні вказівки можуть бути корисними при виконанні розрахункових робіт із суміжних дисциплін та під час дипломного проектування як додаткова довідкова література.

4

1ОСНОВИ РОБОТИ З ПАКЕТОМ SIMULINK

1.1Загальні дані про Simulink

Середовище моделювання Simulink є одним з додатків до пакета MATLAB. При моделюванні з використанням Simulink реалізується принцип візуального програмування, відповідно до якого, користувач на екрані з бібліотеки стандартних блоків створює модель пристрою та здійснює розрахунки. При цьому, на відміну від класичних способів моделювання, користувачу не потрібно досконало вивчати мову програмування та числові методи математики. Достатньо буде тільки загальних знань, які потрібні для роботи з комп’ютером, і, звичайно, знань тої предметної області, в якій він працює.

Доступ до функцій MATLAB та інших його інструментів залишається відкритим, і їх можна використовувати в Simulink. Частина пакетів має інструменти, вбудовані в Simulink (наприклад, LTI-Viewer додатки Control System Toolbox – пакета для розробки систем управління). Також маються додаткові бібліотеки блоків для різних галузей застосування (наприклад, Power System Blockset – моделювання електротехнічних приладів, Digital Signal Processing Blockset – набір блоків для розробки цифрових приладів та ін.)

При роботі з Simulink у користувача є можливість модернізувати бібліотечні блоки, створювати свої власні, а також складати нові бібліотеки блоків.

При моделюванні користувач може вибирати метод рішення диференціальних рівнянь, а також спосіб зміни модельного часу (з фіксованим або змінним кроком). В ході моделювання є можливість стежити за процесами, що відбуваються в системі. Для цього використовуються спеціальні пристрої спостереження, що входять до складу бібліотеки Simulink. Результати моделювання можуть бути представлені у вигляді графіків або таблиць.

1.2Основні етапи створення моделі в Simulink

1.2.1Створення програми-моделі

Для роботи в середовищі моделювання необхідно запустити MATLAB та Simulink. Запуск Simulink можливий 2 способами, для цього необхідно:

-Обрати іконку Simulink на панелі інструментів (рис. 1.1);

-Ввести в командному вікні:

>> simulink

5

Рис. 1.1. Вікно MATLAB

Після цього відкривається бібліотека Simulink (рис. 1.2). Тут знаходяться візуальні блоки, згруповані по виконуваним функціям.

Рис. 1.2. Бібліотека Simulink

Наприклад, натисканням миші на розділі Sources переходимо до переліку блоків (рис. 1.3).

6

New model

Рис. 1.3. Перелік блоків в розділі Sources

Для подальшої роботи необхідно створити новий файл моделі (рис. 1.4) одним із способів:

-Обрати в пункті меню File→New→Model ;

-Обрати відповідну іконку на панелі інструментів (рис. 1.3).

Рис. 1.4. Вікно моделі

7

1.2.2 Перенесення блоків у файл моделі

Модель створюється з стандартних блоків, які розміщенні у розділах бібліотеки Simulink:

-Commonly Used Blocks – блоки, що найчастіше використовуються;

-Continuous — бібліотека безперервних елементів (інтегратор, диференціатор, лінійна система ОДУ і т.д);

-Discontinuities — нелінійні блоки;

-Discrete - бібліотека дискретних елементів (інтегратор з дискретним часом, дискретний фільтр і т.д);

-Logic and Bit Operations — блоки логічних операцій;

-Lookup Tables — блоки завдання таблиць;

-Math Operations - математичні функції (абсолютне значення, комбінаторна логіка, виділення речової і уявної складової комплексного числа і т.д.);

-Model Verification — блоки верифікації сигналів;

-Model-Wide Utilities — бібліотека додаткових утиліт;

-Ports & Subsystems — порти та підсистеми;

-Signal Attributes — властивості сигналів;

-Signal Routing — блоки маршрутизації сигналів;

-Sinks - засоби відображення (тимчасова діаграма, виведення результатів у файл, зупинка виконання моделі і т.д);

-Sources - джерела сигналів (генератор імпульсних/синусоїдальних сигналів, генератор випадкових чисел, генератор пилкоподібних сигналів, годинник і т.д.);

-User-Defined Functions — бібліотека функцій, створених користувачем.

Для вибору блоку необхідно відкрити один з розділів бібліотеки Simulink. В Simulink є можливість пошуку блоку за назвою. Для цього необхідно ввести назву блоку в текстовому полі (рис. 1.5). В даному прикладі показаний

пошук блоку Step.

8

Рис. 1.5. Пошук блоку Step

Далі складається модель із блоків. Блоки додаються до моделі наступним чином: обрати необхідний блок в бібліотеці Simulink в одному з підрозділів та затиснувши ліву клавішу миші перенести блок у створене вікно, після чого відпустити клавішу миші (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Створення моделі з блоків

Часто в моделі використовуються кілька примірників одного блоку. Звичайно, можна багаторазово повторювати процедуру переміщення одного і того ж блоку з бібліотеки у вікно створюваної моделі, однак Simulink дозволяє створювати копії (дублікати) блоків з наявних у вікні моделі. Для створення копії блоку треба встановити курсор на потрібний блок у вікні моделі, натиснути на клавіатурі клавішу <Ctrl> і потім ліву клавішу миші. В результаті,

9