Содержание

1. Введение 3

2. Цель работы 4

3. Знакомство с пакетом MATLAB 4

4. Основы Simulink 8

5. Элементы теории управления 13

6. Блоки Simulink, используемые в работе 16

7. Создание модели 17

8. Задание 19

Приложение. Описания некоторых блоков пакета Simulink 23

Блоки – генераторы сигналов 23

Генератор ступенчатого сигнала Step 23

Источник постоянного сигнала Constant 23

Источник линейно меняющегося сигнала Ramp 24

Генератор синусоидального сигнала Sine Wave 24

Блок для построения сигнала Signal Builder 25

Блоки для регистрации сигналов 25

Осциллограф Scope 25

Графопостроитель ХУ Graph 27

Блок сохранения данных в рабочей области То Workspace 28

Блоки для формирования модели системы 29

Блок передаточной функции Transfer Fcn 29

Блок нелинейности типа насыщение Saturation 30

Блок нелинейности типа зона нечувствительности Dead Zone 31

Усилитель Gain 31

Мультиплексор (смеситель) Mux 32

Работа в Simulink с LTI-Viewer 33

1. Введение

Математическое моделирование - это наиболее мощный и универсальный метод ис­следования и оценки эффективности систем управления. Одним из наиболее универсальных и современных методов математического моделирования систем является имитационное моделирование. Построение имитационной модели системы основано на подробном воспроизведении на ЭВМ процесса функционирования системы с учетом всех существенных с точки зрения исследователя внутренних свойств системы, а также управляющих и возмущающих воздействий, действующих на систему.

В принципе, имитационная модель системы может быть разра­ботана на любом универсальном языке программирования.

Однако при построении имитационной модели возникают следующие проблемы:

• требуется знание не только той предметной области, к которой относится иссле­дуемая система, но и языка программирования, причем на достаточно высоком уровне;

• на разработку специфических процедур (формирование входных воздействий, обработка результатов) может уйти время, сравнимое со временем разработки собственно модели системы.

• во многих практических задачах интерес представляет не только количественная оценка эффек­тивности системы, но и поведение системы в той или иной ситуации. Для такого наблю­дения исследователь должен располагать соответствующими «смотровыми окнами», которые можно было бы при необходимости закрыть, перенести на другое место, изме­нить масштаб и форму представления наблюдаемых характеристик и т. д.

Реализация таких возможностей на универсальном языке программирования — дело достаточно сложное. Вместе с тем в настоящее время есть продукт, позволяющий весьма эффективно решать указанные проблемы - система программирования MATLAB, содержащая в своем составе пакет визуального модели­рования Simulink.

Данная лабораторная работа является первой в цикле работ по дисциплине Автоматические устройства систем управления. Целью работы является ознакомление студентов с основами имитационного моделирования систем в среде Simulink. При выполнении работы последовательно рассматривается начало работы в системе программирования MATLAB, вызов приложения Simulink, описание основных блоков, используемых в процессе моделирования.

Описана технология формирования имитационных моделей динамических систем, причем для упрощения работы создана дополнительная библиотека Simulink.

В качестве конкретного задания каждая бригада студентов должна сформировать программу ознакомительной имитационной модели нелинейной динамической системы на примере системы стабилизации углового движения ЛА и с помощью этой программы проанализировать динамические свойства системы.

В методической записке к работе и в приложении к ней достаточно подробно описаны блоки библиотеки, позволяющие исследовать статические и динамические характеристики произвольных динамических систем. Знания, приобретенные при выполнении данной работы, будут интенсивно использоваться при выполнении последующих работ по дисциплине. Эти знания, безусловно, будут полезны студентам при выполнении ими курсовых работ по другим дисциплинам, а также при дипломном проектировании.