информатика / MathCad и MatLab / Расчеты и моделирование на ЭВМ

обмена не сохраняется, но может быть восстановлена с помощью команды

Undo).

Select All – выделить все элементы блок-диаграммы.

Copy Model – запись блок-диаграммы модели в буфер обмена Windows (Clipboard) для передачи в другие Windows-приложения (в качестве графического объекта); по умолчанию блок-диаграмма сохраняется в формате WMF (Windows Metafile); формат может быть изменен из командного окна MATLAB (раздел меню File, пункт Preferences).

Create Subsystem – создать подсистему; по этой команде выделенная часть S-модели (один или несколько блоков) "сворачиваются" в подсистему и заменяются в блок-диаграмме одним блоком – Subsystem; применение данной команды требует определенной осторожности, поскольку отменить результат невозможно (команда Undo в этом случае бессильна).

Mask Subsystem – вызов редактора "маски" подсистемы; команда доступна, если в блок-диаграмме выделена подсистема (блок типа Subsystem); если выделенная подсистема уже имеет "маску", т. е. является маскированной, то команда Mask Subsystem принимает вид Edit Mask.

Look Under Mask (Заглянуть под маску) – команда открывает окно блокдиаграммы маскированной подсистемы; доступна только в том случае, если выделенный блок является маскированной подсистемой.

Go To Library Link (Перейти к связанной библиотеке) – команда открывает раздел библиотеки, к которому относится выделенный блок; доступна только в том случае, если блок взят из библиотеки пользователя или из раздела Simulink Extras.

Break Library Link (Разорвать связь с библиотекой) – команда позволяет сделать библиотечный блок "самостоятельным", не связанным с библиотекой, что обеспечивает возможность его редактирования; данная команда работает для тех же разделов библиотеки, что и предыдущая.

Unlock Library (Открыть библиотеку) – команда доступна только в окне раздела библиотеки (Library:), после ее выполнения становится возможным редактирование соответствующего раздела, при этом на месте команды выводится признак Library Unlocked (Библиотека открыта), который сохраняется до закрытия окна редактируемого раздела.

Update Diagram — обновить блок-диаграмму; команду необходимо использовать в следующих случаях:

∙ после изменения (редактирования) библиотечных блоков, копии

42

которых используются в модели;

∙после добавления в конфигурацию MATLAB нового раздела библиотеки, блоки из которого используются в открытой модели;

∙после изменения параметров одного или нескольких блоков модели из командного окна MATLAB;

∙после изменения S-функции, используемой в модели (при добавлении или удалении входных и/или выходных портов соответствующего блока).

3.2.2.1.3 Раздел меню пользователя Simulation

Данный раздел содержит команды управления сеансом моделирования. Раздел Simulation доступен только из окна блок-диаграммы модели или подсистемы и заблокирован в окне библиотеки (Library).

В его состав входят следующие команды:

Start – (дублирует кнопку на панели инструментов) -запуск модели на исполнение; при запуске модели команда Start заменяется командой Stop, которая позволяет завершить моделирование досрочно (то есть либо по истечение заданного интервала моделирования, либо до реализации предусмотренных условий окончания сеанса моделирования).

Pause – (дублирует кнопку на панели инструментов) – приоста-новить сеанс моделирования; команда становится доступной после запуска мо-дели на исполнение, при прерывании моделирования с помощью команды Pause она заменяется альтернативной командой – Continue (Продолжить).

Parameters... – по данной команде открывается диалоговое окно настроек параметров моделирования. Окно содержит три вкладки:

∙Solver (Установка параметров расчета модели);

∙Workspace IO (Установка параметров обмена данными с рабочей областью MATLAB);

∙Diagnostics (Выбор уровня диагностики).

На вкладке Solver могут быть произведены следующие установки (рисунок 21):

43

Рисунок 21 – Вкладка Solver диалогового окна установки параметров моделирования

Simulation time (Интервал моделирования) – его величина задается посредством указания начального (Start time) и конечного (Stop time) значений модельного времени;

Solver options – выбор метода реализации (расчета) модели; речь идет о том, что имея структуру исследуемой системы в виде блок-диаграммы, разработчик может в ходе моделирования выбирать метод отображения динамики системы.

С помощью двух выпадающих меню система может быть реализована в следующих формах:

∙с дискретными состояниями и дискретным временем перехода из одного состояния в другое;

∙с дискретными состояниями и непрерывным временем переходов;

∙с непрерывными состояниями и дискретным временем переходов;

∙с непрерывными состояниями и непрерывным временем переходов. Первое меню – Type – позволяет выбрать способ изменения модельного

времени; оно содержит два пункта:

∙Variable-step (Моделирование с переменным шагом);

∙Fixed-step (Моделирование с фиксированным шагом).

Как правило, Variable-step используется для моделирования непрерывных систем, a Fixed-step – для дискретных.

Второе меню, расположенное справа, позволяет выбрать метод расчета

44

предназначению команды разделены на четыре группы.

Первую группу образуют команды, действие которых распространяется на выделенный блок (или группу блоков):

Font... – выбор шрифта для текстовой информации, выводимой на иконке блока, и для метки (имени) блока;

Flip Name – изменить положение имени блока (над или под иконой); Hide Name/Show Name – скрыть/показать имя блока;

Flip Block – развернуть иконку блока относительно вертикальной оси симметрии на 180°;

Rotate Block – повернуть иконку блока относительно вертикальной оси симметрии на 90° (по часовой стрелке);

Show/Hide Drop Shadow — показать/скрыть "тень".

Ко второй группе отнесена единственная команда – Hide/Show Port Labels (скрыть/показать метки портов блока); данная команда применима только к блокам-подсистемам (Subsystem), содержащим внутренние входные или выходные порты, то есть блоки In и Out; если такие блоки имеются в подсистеме, то их метки по умолчанию выводятся на иконке блокаподсистемы.

Третью группу образуют команды изменения цветовой палитры блокдиаграммы:

Foreground Color – выбор цвета контура и символов на иконке выделенного блока(группы блоков);

Background Color – выбор цвета фона иконки выделенного блока (группы блоков);

Screen Color – выбор цвета фона блок-диаграммы.

При выборе любой из этих трех команд на экране появляется список цветов, с помощью которого можно выполнить назначение.

Команды четвертой группы позволяют изменять некоторые параметры линий связи блок-диаграммы:

Sample Time Colors – "подсветка" линий связи, соединяющих блоки, работа которых зависит от величины шага модельного времени; при выполнении данной команды соответствующие линии связи (и сами блоки) выделяются на блок-диаграмме красным цветом;

Wide Vector Lines – линии связи, по которым передаются векторные величины, выводятся более "жирными";

Line Widths – для всех линий связи выводится в цифровой форма

46

"ширина" передаваемого сигнала (то есть число элементов соответствующего вектора), для скалярных сигналов "ширина" равна 1.

3.2.2.2 Перетащи и Оставь

Возможность использования технологии Drag-and-Drop (Перетащи и Оставь) одно из основных достоинств практически всех Windows-приложений. Смысл ее заключается в том, что пользователь может "перетаскивать" (или, как говорят профессионалы, "буксировать") выделенный объект из одного окна в другое. При этом окна могут принадлежать как одному, так и разным приложениям.

Реализация технологии Drag-and-Drop возможна только благодаря особенностям ОС Windows: многозадачности и наличию графического (WIMP) интерфейса. Аббревиатура WIMP образована начальными буквами четырех английских слов: Windows (Окна), Icons (Иконка, пиктограмма), Mouse (Мышь), и Pop-up (Выпадающее меню). Эти термины и соответствующие им объекты составляют основу любого многооконного графического интерфейса.

Какая же связь между понятием WIMP-интерфейса и разработкой моделей с помощью SIMULINK?

Самая непосредственная: для визуального программирования необходимо наличие как минимум двух открытых окон. При начальном запуске SIMULINK такими окнами являются окно разделов библиотеки (Library: Simulink) и пустое окно блок-диаграммы модели (untitled). Перетаскивая блоки из окна библиотеки в окно модели, мы и будем создавать модель.

3.2.2.3 Библиотеки блоков Simulink

3.2.2.3.1 Раздел Sources (Источники)

В окне Library: Simulink найдите раздел Sources и откройте его, дважды щелкнув на его изображении ЛКМ.

Блоки, входящие в этот раздел, предназначены для формирования сигналов, обеспечивающих управление работой S-модели в целом или отдельных ее частей. Все блоки-источники имеют но одному выходу и не имеют входов (рисунок 22).

47

Рисунок 22 – Раздел Sources (Источники)

В качестве источников сигналов могут использоваться следующие блоки: Constant – формирует постоянную величину (скаляр, вектор или матрицу); Signal Generator – создает непрерывный сигнал произвольной формы; Step – генерирует единичный дискретный сигнал с заданными

параметрами;

Ramp – создает линейно возрастающий (убывающий) сигнал; Sine Wave – генератор гармонических колебаний;

Discrete Pulse Generator – генератор дискретных импульсных сигналов; Chirp Signal – генератор гармонических колебаний переменной частоты; Clock – источник непрерывного временного сигнала;

Digital clock – формирует дискретный временной сигнал;

Random Number – источник дискретного сигнала, амплитуда которого является случайной величиной, распределенной по нормальному закону;

Uniform Random Number – источник дискретного сигнала, амплитуда которого является равномерно распределенной случайной величиной;

Band Limited White Noise – генератор "белого шума" с ограниченной полосой.

48

Рассмотрим параметры наиболее часто используемых блоков.

Блок Step обеспечивает формирование единичного управляющего сигнала, который может использоваться в любой точке модели. Блок имеет 3 параметра настройки:

∙Step time (Шаг времени) – определяет длительность сигнала, исходное значение параметра равно 1;

∙Initial value (Начальное значение) – задает значение амплитуды сигнала в начальный момент времени; исходное значение – 0;

∙Final value (Конечное значение) – задает значение амплитуды сигнала по истечении шага моделирования; исходное значение этого параметра равно 1.

Необходимо отметить, что значения всех трех параметров блока могут задаваться не только в форме констант, но и в виде вычисляемых выражений, в том числе содержащих функции.

Блок Discrete Pulse Generator. Отыщите его в разделе Источники и с помощью двойного щелчка откройте окно настроек блока. Оно позволяет изменять значения пяти параметров:

∙амплитуды сигнала (Amplitude);

∙величины периода сигнала (Period);

∙длительности импульса (Pulse width);

∙величины задержки сигнала (Phase delay);

∙шаг изменения модельного времени (Sample time).

Значения параметров 2…4 должны задаваться как целое число шагов модельного времени (number of samples). Поэтому выбор значений параметров блока целесообразно начинать с выбора величины Sample time. Размер шага можно указать как в форме константы, так и в форме вычисляемого выражения. Если вычисленное значение является дробным, оно округляется до целого. Аналогично может быть задано и значение амплитуды, но в случае дробной величины округление не производится.

Блок Random Number обеспечивает формирование сигналов, амплитуда которых является случайной величиной, распределенной по нормальному закону с заданными параметрами. Блок имеет четыре параметра настройки.

Первые два – Mean и Variance – являются параметрами нормального закона (среднее и дисперсия), третий – Initial seed – задает начальное значение для инициализации генератора последовательности случайных чисел. При фиксированном значении этого параметра генератор всегда вырабатывает одну и ту же последовательность случайных чисел. Четвертый параметр (Sample

49