Моделирование в электроэнергетике Митрофанов С.В

Б.2 Приемники сигналов Sinks

Б.2.1 Цифровой дисплей – Display

Назначение: отображает числовое значение входной величины (сигнала). Блок обеспечивает динамическое отображение данных, т.е. возможность наблюдать их изменение в процессе моделирования.

Параметры блока (рисунок Б.2.1):

Format – формат отображения данных. На рисунке Б.2.2 приведено использование блока Display с различными форматами отображения данных.

Decimation – прореживание. Определяет периодичность вывода значений в окне блока. Например, при установке в поле значения «1» выводятся все значения входного сигнала, при Decimation = 2 – каждое второе значение и т.д.

Floating display – при установке флажка осуществляется перевод блока в «свободный» режим.

В данном режиме входной порт блока отсутствует, а выбор сигнала для отображения осуществляется в разделе Signal & Scope Manager … контекстного меню, вызываемого одним кликом ЛКМ на соответствующей линии связи. Для функционирования блока в «свободном» режиме необходимо снять флажок с параметра Signal storage reuse (меню Simulation Configuration parameters… Optimization Signals and Parameters).

Рисунок Б.2.1 – Окно настройки параметров блока Display

121

Рисунок Б.2.2 – Форматы отображения данных блока Display

Блок Display может использоваться для отображения не только скалярных сигналов, но также векторных, матричных и комплексных. Если отображаемая ве-

личина является вектором и все ее значения не помещаются в окне блока, то в пра-

вом нижнем углу блока появляются символы , или , указывающие на необхо-

димость увеличить размеры блока. Черные треугольники исчезнут с пиктограммы блока, когда все элементы вектора станут видимыми, т.е. каждое значение будет располагаться в своем мини-окне.

Примеры использования блока Display в моделях электрических цепей пред-

ставлены на рисунках A.1.2, А.1.6, A.2.6, А.4.4, A.4.6, А.4.9.

Б.2.2 Виртуальный осциллограф – Scope

Назначение: построение временных диаграмм сигналов. Дает возможность наблюдать за протеканием процессов при моделировании. Создаваемое с помощью блока Scope «смотровое окно» напоминает экран высокоточного осциллографа с от-

цифрованной масштабной сеткой. Окно блока Scope открывается на любой фазе мо-

делирования двойным кликом ЛКМ по пиктограмме блока. Размер и пропорции ок-

на можно изменять произвольно, используя курсор мыши.

122

Для управления параметрами окна Scope имеется панель инструментов (рису-

нок Б.2.3), которая содержит одиннадцать кнопок:

1 Print – печать содержимого окна осциллографа.

2 Parameters – вызов окна настройки параметров осциллографа. 3 Zoom – увеличение масштаба по осям X и Y одновременно.

4 Zoom X-axis – увеличение масштаба по горизонтальной оси X. 5 Zoom Y-axis – увеличение масштаба по вертикальной оси Y.

6 Autoscale – автоматическое масштабирование по обеим осям, позволяющее визуализировать осциллограмму с максимальным размером.

7 Save current axes settings – сохранение текущих настроек окна.

8 Restore saved axes settings – установка ранее сохраненных настроек окна.

9 Floating scope – перевод осциллографа в «свободный» режим.

10 Lock/Unlock axes selection – закрепить/разорвать связь между текущей ко-

ординатной системой окна и отображаемым сигналом. Инструмент доступен, если включен режим Floating scope.

11 Signal selection – выбор сигналов для отображения. Инструмент доступен,

если включен режим Floating scope.

Рисунок Б.2.3 – Панель инструментов блока Scope

Изменить масштаб осциллограмм можно несколькими способами:

1) Нажать соответствующую кнопку (, или ) и кликнуть ЛКМ в нужном месте графика (один клик дает увеличение в 2,5 раза, а двойной – возвраща-

ет к прежнему масштабу).

2) Нажать соответствующую кнопку (, или ) и, кликнув ЛКМ в поле графика, получить динамическую рамку (для изменения масштаба по двум коорди-

натам одновременно) или динамический отрезок (для одной из координат). За счет их растягивания выделить необходимую для увеличения область графика.

123

3) Нажать ПКМ в поле графика, в появившемся контекстном меню выбрать ко-

манду Axes properties (свойства осей). В открывшемся окне 'Scope' properties: axis 1

(свойства графика) (рисунок Б.2.4) установить верхнюю (Ymax) и нижнюю (Ymin)

границы оси ординат. В этом же окне в поле Title можно указать заголовок графика.

в)

Рисунок Б.2.5 – Параметры блока Scope

124

Первая вкладка General (основное окно) – содержит элементы для управления форматом вывода графиков (рисунок Б.2.5, а):

Number of axes – число осей. Изменение этого параметра позволяет превра-

тить одноканальный осциллограф в многоканальный. При этом на пиктограмме блока появляются дополнительные входные порты, к которым можно подключать различные сигналы.

Оси Y всех создаваемых графиков являются независимыми по отношению друг к другу, а для формирования координаты Х используются одни и те же момен-

ты модельного времени.

Time range – временной диапазон. Устанавливается верхняя граница диапазо-

на по оси Х, на котором отображается график.

Если задано параметром «auto», то граничное значение времени вывода гра-

фика совпадает с конечным значением модельного времени, установленного в пара-

метрах моделирования.

Можно задать любой меньший диапазон. Причем если величина заданного ин-

тервала моделирования не превышает установленного в этом поле значения (то есть весь процесс «умещается» в окне Scope), то под графиком в строке Time offset

(Сдвиг по времени) выводится значение 0.

Если же интервал моделирования превышает установленное значение, то в окне Scope отображается только график, соответствующий последнему отрезку вре-

мени, меньшему по размеру, чем Time range и равному Tм n (Time range) , где Tм

– длительность интервала моделирования, n – целое число. При этом в строке Time offset выводится величина «скрытого» интервала времени (длиной n (Time range) ).

Например, если значение Time range равно 7, а длительность интервала моделирова-

ния составляет 16 единиц времени, то в окне Scope будет выведен график моделиру-

емого процесса за последние 2 единицы времени, а строка под графиком будет иметь вид: Time offset: 14.

Tick labels – метки осей. Параметр задает вид оформления осей в графиках.

Выбирается из списка:

125

– all – отображаются все оси, т.е. деления по горизонтальным осям (Х) бу-

дут наноситься вдоль каждой из осей всех графиков, хотя масштаб по осям Х одина-

ковый;

– none – оси графика не отображаются, и график занимает всю рабочую область окна;

– bottom axis only – отображается только одна нижняя ось Х, деления по горизонтальным осям остальных графических полей (если их несколько) будут от-

сутствовать (параметр по умолчанию).

Sampling – дискретизация. Позволяет выбрать дискретность измерения отоб-

ражаемых величин (исследуемых сигналов и модельного времени). Установка дис-

кретности измерения исследуемых сигналов и времени выполняется раздельно. Вы-

бор осуществляется из списка:

– Decimation – прореживание, кратность вывода данных. Параметр может принимать только целочисленные значения.

– Sample time – шаг модельного времени. Для дискретных систем пара-

метр может быть задан в виде положительной константы или в форме вычисляемого выражения. Дискретность (шаг) изменения модельного времени определяет момент окончания вывода данных в окно Scope: если очередной интервал заканчивается за пределами окна, то данные для него не выводятся.

По умолчанию для измеряемых характеристик дискретность (Decimation)

равна 1, а для модельного времени (Sample time) – нулю. Это означает, что значение наблюдаемого сигнала измеряется на каждом шаге моделирования, а модельное время считается непрерывным (рисунок Б.2.6,а). Если параметр Decimation устано-

вить равным, например, 2, то значение исследуемой характеристики будет опреде-

ляться только один раз в течение двух шагов моделирования (рисунок Б.2.6,б). На рисунке Б.2.6,в приведен график синусоидального сигнала, для случая, когда значе-

ние параметра Sample time равно 0,01.

floating scope – перевод осциллографа в «свободный» режим. При установ-

ленном флажке, блок Scope отображается без входного порта, и если он был связан по входу с другими блоками, то эти связи «обрываются» (обозначаются пунктирны-

126

ми линиями). Этот режим упрощает построение моделей с большим числом осцил-

лографов за счет отсутствия соединений между выходами тех или иных сигналов и входами осциллографа. Тот же эффект оказывает клик на кнопке с таким же назва-

нием, находящейся на панели инструментов блока (кнопка 9, рисунок Б.2.3).

Рисунок Б.2.6 – Отображение синусоидального сигнала для различной дискретности

(параметра Sampling)

History – история данных. На этой вкладке задаются параметры:

Limit data points to last – ограничение точек данных. При установленном флажке можно задать максимальный объем данных (начиная с конца), который бу-

дет выведен в окне Scope и/или сохранен в рабочей области MatLAB. Количество сохраняемых точек соответствует числу строк матрицы (рисунок Б.2.7).

Save data to workspace – сохранить данные в рабочую область. При установ-

ленном флажке отображаемые в окне Scope данные сохраняются в рабочей области

MatLAB в виде матрицы, аналогичной по структуре МАТ-файлу (рисунок Б.2.7). По-

сле установки флажка доступными становятся поля:

Variable name – имя переменной, под которой будут сохраняться данные в рабочей области MatLAB.

Format – формат. Способ хранения (формат) выбирается из списка:

–Structure with time – структура со временем;

–Structure – структура;

–Array – массив/матрица.

127

Б.2.3 Концевой приемник – Terminator

Назначение: заглушка, порт для вывода результатов «в никуда». Используется для подачи сигнала с неиспользуемого выхода другого блока. Если в модели встре-

чаются отключенные выводы блоков, то может наступить ошибка моделирования.

Для предотвращения таких ситуаций служит блок Terminator. Данный блок можно использовать также с виртуальным осциллографом Floating Scope, где отсутствуют соединения между выводами из схемы и входами осциллографа.

Параметры блока: окно настроек блока не имеет параметров (рисунок Б.2.8).

Рисунок Б.2.8 – Окно настройки параметров блока Terminator

Пример использования блока Terminator в моделях электрических цепей пред-

ставлен на рисунке A.4.6.

Б.3 Блоки маршрутизации сигналов Signal Routing

Б.3.1 Мультиплексор (смеситель) – Mux

Назначение: объединяет входные сигналы в единый выходной вектор. Вход-

ные величины могут быть как скалярными, так и векторными. Длина результирую-

щего вектора равна сумме длин всех векторов. Порядок элементов в векторе выхода определяется порядком входов (сверху вниз) и порядком расположения элементов внутри каждого входа.

129

Параметры блока (рисунок Б.3.1):

Number of Inputs – количество входов.

Display option – вариант отображения блока:

– none – прямоугольник с белым фоном без отображения меток входных сигналов;

– signals – прямоугольник с белым фоном и отображением меток входных сигналов;

– bar – вертикальный узкий прямоугольник черного цвета (вид отображе-

ния блока по умолчанию).

Рисунок Б.3.1 – Окно задания параметров блока Mux

Примеры использования блока Mux в моделях электрических цепей приведе-

ны на рисунках А.1.2, А.2.6, Б.1.2.

Б.3.2 Демультиплексор (разделитель) – Demux

Назначение: разделяет входной векторный сигнал на отдельные составляющие.

Параметры блока (рисунок Б.3.2):

Number of outputs – количество выходов.

Display option – вариант отображения блока (аналогичен блоку Mux).

Bus selection mode (флажок) – режим разделения векторных сигналов.

130