-
Лабораторная работа №2
Тема: Библиотеки блоков Simulink
Цель: Ознакомиться с принципами организации и содержанием библиотек ядра Simulink и созданием моделей на их основе
___________________________________________________________________________________________________
1. Основные свойства подсистемы Simulink
Среди большого числа пакетов визуального моделирования пакет Matlab занимает особое место. Первоначально ориентированный на исследовательские проекты, пакет в последние годы стал рабочим инструментом инженеров-проектировщиков, преподавателей и студентов. Одной из основных причин широкого использования пакета Matlab является широкий спектр средств, предоставляемых пользователю для решения разнообразных инженерных и научных задач. Среди этих средств особое место занимает подсистема Simulink.
Подсистема Simulink - это интерактивная среда для моделирования и анализа широкого класса динамических систем, использующая графический язык блок-диаграмм.
Подсистема Simulink:
предоставляет возможность моделирования непрерывных, дискретных и гибридных как линейных, так и нелинейных систем;
включает в себя обширную библиотеку блоков (непрерывные элементы, дискретные элементы, математические функции, нелинейные элементы, источники сигналов, средства отображения, дополнительные блоки), которые можно использовать для создания новых систем;
позволяет объединять блок-диаграммы в составные блоки, обеспечивая иерархическое представление структуры модели;
содержит средства для создания блоков и библиотек, определяемых пользователем;
дает возможность проектировать подсистемы, имеющие изменяемую во времени структуру, но эти возможности весьма ограничены.
Процесс построения модели Simulink включает в себя компоновку модели и задание необходимых параметров. Компоновка заключается в выборе из библиотек Simulink необходимых блоков, их размещение в открывшемся окне и соединение между собой. Далее для каждого блока устанавливаются соответствующие параметры, отвечающие требованиям моделируемой системы. Для того, чтобы построить модель Simulink, необходимо знать, какие типы блоков предоставляются пользователю.
2. Библиотеки блоков Simulink
Основным «строительным» элементом в процессе построения модели в пакете Simulink является блок. Блок представляет собой систему типа «вход - выход - состояние» (или просто «вход - выход») и может быть как простым, так и составным.
По аналогии с классами, используемыми в объектно-ориентированных языках, можно сказать, что каждый блок из любой библиотеки блоков пакета Simulink является классом. Как только пользователь переносит блок из библиотеки в окно построения модели, он тем самым создает экземпляр данного «класса». В этом экземпляре он может изменять значение параметров блока в зависимости от требований, предъявляемых к моделируемой системе.
С помощью связей экземпляры блоков объединяются в единую схему, которая создается в окне построения модели, или может быть собрана сразу в составном устройстве - контейнере, экземпляр которого предварительно помещается в окно.
Процедура поиска и перемещения блоков из библиотек Simulink в окно модели во многом напоминает операции копирования и перемещения файлов в среде Windows. В частности, технология работы в Simulink Library Browser (Рис.2.1) аналогична работе с Windows Explorer. Для того чтобы переместить необходимый блок из библиотеки в окно построения модели, необходимо найти этот блок среди списка стандартных блоков Simulink. Для этого в окне Simulink Library Browser необходимо выбрать пункт Simulink, затем выбрать соответствующий пункт в открывшемся списке библиотек и раскрыть его (аналогично тому, как раскрывается каталог в Windows Explorer). В результате, окно Simulink Library Browser примет вид, аналогичный показанному на рисунке 2.1. Для перемещения курсор мышки устанавливается на нужный блок. Затем, нажав левую клавишу мышки, блок перемещается в окно модели. Также, кроме непосредственного просмотра содержимого библиотек, любой блок может быть найден по имени, введённому в текстовое поле, расположенное в правой верхней части Simulink Library Browser. После того, как блок появился в окне построения модели, можно установить для него соответствующие параметры. Для этого достаточно сделать двойной щелчок левой кнопки мышки по пиктограмме блока и установить необходимые для данного блока параметры. На рис.2.2 представлено окно для редактирования параметров блока «Постоянная» (Constant):
Рисунок 2.1 – «Дерево» Simulink
Рисунок 2.2 – Окно задания параметров блока Constant
Simulink содержит в себе следующие библиотеки блоков:
2.1. Источники (Sources)
Данная библиотека включает в себя источники сигналов, такие как «генератор импульсных/синусоидальных сигналов», «генератор случайных чисел», «генератор пилообразных сигналов»; «часы» и т.д.
Пример 1:
Одним из способов получения косинусоидального сигнала Cos t может послужить взятие интеграла от синусоиды. Для этого достаточно подать на вход интегратора сигнал с выхода блока «Генератор синусоиды» (Sine Wave) (сделав в нем предварительные установки соответствующих параметров). На выходе интегратора будет требуемая косинусоида, что можно наблюдать, подключив к выходу интегратора блок «Осцилограф»(Scope) (рис.2.5):
Рисунок 2.3 – Пример 1