Пакеты для получения данных от устройств (Data Acquisition Toolbox и Instrument Control Toolbox)

Data Acquisition Toolbox — пакет расширения, относящийся к области сбора данных через блоки, подключаемые к внутренней шине компьютера, функциональных генераторов, анализаторов спектра — словом, приборов, широко используемых в исследовательских целях для получения данных. Они поддержаны соответствующей вычислительной базой. Блок Instrument Control Toolbox позволяет подключать приборы и устройства с последовательным интерфейсом и с интерфейсами Канал общего пользования и VXI.

Пакет для обеспечения обмена информацией с системами управления базами данных (Database toolbox)

Пакет Database toolbox обеспечивает обмен информацией с целым рядом систем управления базами данных через драйверы ODBC или JDBC:

• Oracle 7.3.3;

• Access 95 или 97 Microsoft;

• Microsoft SQL Server 6.5 или 7.0;

• Sybase Adaptive Server 11;

• Sybase (бывший Watcom) SQL Server Anywhere 5.0;

• IBM DB2 Universal 5.0;

• Informix 7.2.2;

• Computer Associates Ingres (все версии).

Все данные предварительно преобразуются в массив ячеек или массив структур. Визуальный конструктор (Visual Query Builder) позволяет составлять сколь угодно сложные запросы на диалектах языка SQL этих баз данных даже без знания SQL. В одном сеансе может быть открыто много неоднородных баз данных.

Пакет трехмерной анимации (Virtual Reality Toolbox)

Пакет Virtual Reality Toolbox позволяет осуществлять трехмерную анимацию и мультипликацию, в том числе моделей Simulink. Язык программирования — VRML — язык моделирования виртуальной реальности (Virtual Reality Modeling Language). Просмотр анимации возможен с любого компьютера, оснащенного браузером с поддержкой VRML.

Matlab Compiler

Компилятор для программ, создаваемых на языке программирования системы MATLAB. Транслирует коды этих программ в программы на языке Си++. Применение компилятора обеспечивает возможность создания исполняемых кодов (полностью законченных программ), время выполнения которых для программ с большим числом циклических операций уменьшается в 10—15 раз. Может интегрироваться в среду Microsoft Visual Studio и использоваться вместе с Visual C++. Помимо него можно использовать и другие компиляторы Си++.

3. Назначение пакета Simulink

Пакет Simulink предназначен для моделирова­ния линейных и нелинейных динамических систем и устройств, представленных сво­ей функциональной схемой, в итоге строится модель. При этом возможны различные варианты моделирования: во временной области, в частотной области, с событийным управлением, на основе спектральных преобразова­ний Фурье, с использованием метода Монте-Карло и т. д.

Simulink автоматизирует наиболее трудоемкий этап моделирования: он составляет и решает сложные системы алгебраических и дифференциальных урав­нений, описывающих заданную функциональную схему (модель), обеспечивая удоб­ный и наглядный визуальный контроль за поведением созданного пользователем вир­туального устройства. Достаточно уточнить (если нужно) вид анализа и запустить Simulink в режиме симуляции (откуда и название пакета — Simulink) созданной модели системы или устройства. В русском языке слово «симуляция» носит несколько нарица­тельный оттенок, поэтому чаще используют термин «моделирование».

Для построения функциональной блок-схемы моделируемых устройств Simulink имеет обширную библиотеку блочных компонентов. Используя палитры компонентов (наборы) блок-схем, пользователь с помо­щью мыши переносит нужные компоненты с палитр на рабочий лист пакета Simulink и соединяет линиями входы и выходы блоков. Таким образом, создается блок-схема моделирования системы или устройства.

Simulink практически мгновенно меняет мате­матическое описание модели по мере ввода новых блоков даже в том случае, когда этот процесс сопровождается сменой порядка системы уравнений и ведет к сущест­венному качественному изменению поведения системы. Это следует отнести к одной из главных целей пакета Simulink.

Библиотека компонентов включает в себя источники сигналов с практиче­ски любыми временными зависимостями, масштабирующие, линейные и нелинейные преобразователи с разнообразными формами передаточных характеристик, квантую­щее устройство, интегрирующие и дифференцирующие блоки и так далее.

В библиотеке имеется целый набор виртуальных регистрирующих устройств — от простых измерителей типа вольтметра или амперметра до универсальных осцилло­скопов, позволяющих просматривать временные зависимости выходных параметров моделируемых систем — например, токов и напряжений, перемещений, давлений и то­му подобного. Имеется даже графопостроитель для построения фигур в полярной сис­теме координат, например, фигур Лиссажу и фазовых портретов колебаний. Simulink имеет средства анимации и звукового сопровождения. А в дополнительных библиоте­ках можно отыскать и такие «дорогие приборы», как анализаторы спектра сложных сигналов, многоканальные самописцы и средства анимации графиков.

Средства анимации Simulink позволяют строить виртуальные физические лабора­тории с наглядным представлением результатов моделирования. Возможности Sim­ulink охватывают задачи математического моделирования сложных динамических систем в физике, электро- и радиотехнике, в биологии и химии, словом, — во всех областях науки и техники. Этим объясняется популярность данного пакета как в уни­верситетах и институтах, так и в научных лабораториях.

Как программное средство Simulink — типичный представитель визуально-ориентированного языка программирования. На всех этапах работы, особенно при подготовке моделей схем, пользователь практически не имеет дела с обычным про­граммированием. Программа автоматически генерируется в процессе ввода выбран­ных блоков компонентов, их соединений и задания параметров компонентов.

Важное достоинство Simulink — это интеграция с системой Matlab и рядом других пакетов расширения, что обеспечивает, по существу, неограниченные возмож­ности в применении Simulink для решения практически любых задач имитационного моделирования.

Понятие об S-функциях. Своими возможностями пакет Simulink во многом обязан специальному аппарату создания и применения так называемых системных S-функций (System Functions). Эти функции позволяют в ходе решения осуществлять сложные функциональные пре­образования по различным математическим алгоритмам, например, алгоритмам реше­ния систем дифференциальных уравнений.

Для разработки S-функций Simulink имеет специальный редактор. Создав S-функцию, пользователь фактически создает блок библиотеки, который может исполь­зоваться по всем правилам применения блоков. Блок можно переносить в окно редак­тирования с помощью мыши, менять заданную S-функцию, использовать необходи­мые связи между блоками и т. д.