линий; в особенности неудобно то, что здесь не предусмотрены средства вывода текстовой информации на поле графика, что делает графическое представление безадресным.

Последний недостаток существенен. Он может быть устранен существующими в пакете SIMULINK средствами. Например, можно записать полученные значения исходных величин в MAT-файл (посылая их на блок To File), а потом создать и использовать программу, которая бы осуществляла считывание данных, записанных в МАТ-файле, и формирование на этой основе графического изображения в окне фигуры по образцу, приведенному в разделах 2.5 и 2.7. Такой путь использован в следующем примере. Неудобством применения обзорного окна XY Graph является также то, что предварительно нужно установить диапазоны изменения обеих входных величин по осям графика. Если эти диапазоны установлены неверно, в обзорном окне может вообще не возникнуть изображение графика, или появится такой его фрагмент, по которому невозможно сделать правильный вывод о поведении исследуемой системы. А при исследовании системы часто невозможно заранее предусмотреть диапазоны изменений величин, или сделать это слишком сложно.

7.3.2. Моделирование поведения гироскопа в кардановом подвесе

Уравнения движения гироскопа в кардановом подвесе на неподвижном основании представим в виде (см. Задача 2.19, раздел 2.6)

Основная S-модель содержит в себе такие основные компоненты:

блоки задания исходных данных; это совокупность блоков типа Constant, определяет значения постоянных величин, входящих в уравнения гироскопа:

две основных подсистемы (построенные на основе стандартных блоков

Subsystem): ГКП и Моменты;

ряд блоков построения графических изображений исходных процессов; среди них 4 блока типа Scope и два блока типа XYGraph; назначение каждого из них становится понятным из рассмотрения блок-схемы;

блок типа To File, записывающий полученные вычисленные значения углов α и β , а также угловых скоростей гироскопа α& и β& и модельного времени t в файл GKP. mat.

Рис. 7.79

Схема подсистемы ГКП представлена на следующем рисунке (7.80). Подсистема осуществляет численное интегрирование исходной системы

дифференциальных уравнений. Здесь размещены 5 интеграторов (так как принятая система дифференциальных уравнений имеет пятый порядок). Входы с 1 по 8, 12 и 13 представляют величины, которые не изменяются в процессе моделирования. Входы же из 9 по 11 являются моментами сил, действующие по осям подвеса гироскопа, значения которых формируются в подсистеме Моменты. Число выходов в этой подсистеме - 5. Сюда входят два угла поворота гироскопа, две их производные по времени и текущее значение собственного кинетического момента гироскопа.

Подсистема Моменты (рис. 7.81) использует данные об угловых скоростях поворота гироскопа и текущее значение кинетического момента для формирования величин моментов сил сопротивления (трения) по осям подвеса. Блок Моменты имеет 3 входа. Кроме этого, внутри подсистемы осуществляется установка 13 постоянных параметров, которые определяют коэффициенты трения по осям и параметры гармонических колебаний моментов. Выходами подсистемы являются текущие значения моментов сил по каждой из трех осей карданового подвеса. Формирование составляющих моментов сил, изменяющихся

гармонически, происходит по однотипному правилу, воплощенному в трех полностью аналогичных под-подсистемах, одна из которых представлена на рис. 7.82.

Рис. 7.80

Как вытекает из схемы черт. 7.79, на вход конечного файла GKP. mat подаются 4 величины: первая сверху - α , вторая - β , третья - угловая скорость

гироскопа α& и четвертая - β&. Это значит, что в файл с указанным именем будет

записываться матрица, состоящая из 5 строк. В первую строку будет записан массив значений модельного времени, для которых вычислены значения выходных (относительно S-модели) величин. В остальные строки будут записаны значения величин, являющихся входами блока То File, причем сверху вниз в порядке расположения самих входов этого блока.

plot(Alfa,Beta);grid;

title('Картинная плоскость','FontSize',14); xlabel('Альфа (градусы)','FontSize',10); ylabel('Бета (градусы)','FontSize',10);

Рис. 7.83

%Оформление текстового подокна "Модель"

subplot(4,4,1:4);

axis('off');

h1=text(0.25,1.1,'Свободное движение ГКП','FontSize',16); h1=text(0.25,0.85,'по системе уравнений:','Fontsize',12); h1=text(-0.1,0.6,'[I1+I2*(cos(Beta))2]*(Alfa'''') - I2*(Alfa'')*(Beta'')*sin(2*Beta) +

H*(Beta'')*cos(Beta) = 0','Fontsize',14);

h1=text(-0.1,0.3,'I3*(Beta'''') + I2*(Alfa'')2*sin(2*Beta)/2 - H*(Alfa'')*cos(Beta) = 0','Fontsize',14);

%Оформление текстового подокна "Параметры"

subplot(4,4,8);

axis('off');

h1=text(-0.1,1.4,'Значения параметров:','Fontsize',14); h1=text(-0.45,1.2,'Гироскопа:','Fontsize',12); h1=text(0.35,1.2,'Начальные условия:','Fontsize',12); h1=text(-0.3,0.9,sprintf('H0=%g',H0),'Fontsize',10); h1=text(-0.3,0.7,sprintf('I1=%g',I1),'Fontsize',10);