Как работать в симулинке

Как работать в симулинке

Simulink — это программная среда для имитационного моделирования систем. Simulink работает под управлением MATLAB и использует для моделирования все его возможности. При помощи Simulink’a моделируют линейные, нелинейные, непрерывные, дискретные и гибридные системы.

Модель исследуемой системы составляется в виде блок-схемы. Блоки переносятся мышкой компьютера из библиотеки типовых блоков

Simulink, являющихся моделями элементов технических или экономических систем. Каждый типовой блок является объектом с графическим начертанием, графическим и математическим символом, выполняемой программой и числовыми или формульными параметрами. Блоки соединяются линиями, отображающими движение материальных, финансовых и информационных потоков между объектами.

Модели могут быть иерархическими, т.е. включать подсистемы в виде одного блока. Двойным щелчком мыши на блоке подсистемы открываем содержимое этой подсистемы (более низкий уровень иерархии).

После построения модели можно моделировать, используя различные методы интегрирования дифференциальных уравнений, как из меню Simulink, так и из командной строки MATLAB. Используя блок Scope (графопостроитель) или Display (числовое отображение), можно просмотреть результаты моделирования. Результаты моделирования могут быть переданы в рабочую область MATLAB для последующей обработки и визуализации.

Simulink запускается из MATLAB. Его лейбл представлен на рис. 3.25.

Рис. 3.25. Логотип Simulink

Есть два варианта запуска Simulink.

  • 1. В командном окне MATLAB ввести команду simulink.
  • 2. В строке инструментов главного окна MATLAB щелкнуть по кнопке Simulink (зеленая с красным пятнышком слева внизу, слева от знака «?»).

Далее на экране появляется браузер библиотеки блоков Simulink, рис. 3.25.

Браузер изображает библиотеки блоков тулбоксов (в том числе и библиотеки Simulink) в виде трехуровневого иерархического дерева. Уровни иерархии следующие:

  • — тулбокс (например, Simulink);
  • — библиотека (например, Continuous);
  • — блок (например, Integrator).

Для открытия соответствующего уровня иерархии служит знак «+» слева от имени тулбокса, или библиотеки.

Рис. 3.26. Библиотека типовых блоков Simulink

В верхней части окна браузера расположены три кнопки и одно поле ввода:

  • • создать новую модель (изображен белый лист);
  • • открыть существующую модель (изображена открытая желтая книга);
  • • зафиксировать окно браузера библиотек на переднем плане (похоже на катушку для ниток);
  • • поиск блока (find).

Для поиска необходимо ввести в поле справа от кнопки имя или часть имени блока. После нажатия кнопки блок будет найден.

В правом окне браузера показано графическое изображение блоков с формулами математической модели блоков или графическим типом вырабатываемого сигнала и названием (именем) типового блока, принятым в теории управления.

Для создания новой модели используется традиционная для Windows команда меню File > New браузера. Для открытия и редактирования имеющейся модели — File > Open. При этом раскрывается пустое или заполненное моделью окно Simulink-модели.

Вначале надо ознакомиться с библиотекой блоков. Нарисовать на бумаге первую редакцию блочной модели. Затем сесть за компьютер.

Создадим поэтапно простейшую модель беспроцентного накопительного счета (пенсионного, образовательного, свадебного и др.). Выполним команду меню File > New. Появляется новое пустое окно модели с именем untitled.

Найдем в библиотеке раздел Continuous (системы непрерывного времени) и в нем Integrator (накопитель). Интегратор — это всего лишь накопитель, аккумулятор денежных или материальных средств.

Мышью «перетащим» Inegrator в окно модели (рис. 3.27). Подобную процедуру многие не раз выполняли при изучении информатики и рисовании финансовых, хозяйственных и бухгалтерских схем в текстовом редакторе Word и табличном редакторе Excel. Стрелка слева указывает на вход интегратора, т.е. возможность подключения входного потока средств. Треугольник с правой стороны блока является его выходным сигналом и означает запас (сальдо) в накопителе.

Рис. 3.27. Этапы создания модели

Читайте также:  Как найти мышку на ноутбуке

Будем ежемесячно вкладывать в фонд рубли (можно тысячи и миллионы). Для этого из раздела Sources перенесем мышью блок- константу.

Создадим линию потока средств от константы к интегратору. Наведем курсор на выход константы. Курсор из стрелки превращается в крест. Протянем мышь до стрелки входа интегратора. Крест раздваивается. Отпускаем кнопку мыши. Произошло соединение блоков. Исчезли знаки входных и выходных портов блоков.

Для просмотра динамики денежек на нашем счете из библиотеки Sinks перенесем в модель графопостроитель Scope. Соединим с ним интегратор.

Запустим модель. Используем для этого меню Simulation > Start.

Просмотрим результаты моделирования. Дважды щелкнем по блоку Scope. Увидим график (рис. 3.28).

Рис. 3.28. График накопления средств в интеграторе

Ось времени (10 месяцев) расположена внизу. Вертикальная ось показывает накопление денег при вкладах по рублю в месяц. За десять месяцев будет накоплено 10 руб.

Для первой записи модели на диск необходимо выполнить команду Save As из меню File. Выбрать папку для файла и дать ей имя. Simulink записывает модель путем генерации специального файла с расшире- нием.тсИ. Его можно просмотреть в редакторе-отладчике MATLAB. Для этого в окне текущего справочника MATLAB щелкните мышью по имени файла, правой кнопкой вызовете контекстное меню, выберите команду Open as Text. Текст файла откроется в редакторе.

При последующих сохранениях файла используйте команду Save. Она перезаписывает содержимое редактируемого файла. Печать модели выполняется командой Print из меню File либо командой Print в командной строке MATLAB.

Запуск моделирования возможен из меню Simulink, из командной строки MATLAB, из программного м-файла, управляющего экспериментом.

Для запуска моделирования из меню Simulink надо выполнить команду Simulation > Start. Можно использовать кнопки, дублирующие команды меню.

Для запуска моделирования из командной строки сначала нужно загрузить модель, а затем симулировать. Ниже приведен пример этих двух команд для модели исследования циклов и кризисов перепроизводства parkprdct.mdl.

Для запуска моделирования из м-файла используются эти же команды как функции MATLAB в программах управления экспериментами с моделями Simulink.

В процессе моделирования нельзя производить изменения структуры модели, но возможно изменение параметров блоков. Параметры моделирования устанавливаются в диалоговом окне командой меню Simulation > Simulation Parameters.

В окне Solver устанавливается интервал времени моделирования, выбирается алгоритм дискретного или непрерывного времени, выбирается численный метод решения дифференциальных или конечноразностных уравнений. Устанавливается необходимая точность решения.

На странице Workspace I/O определяются переменные моделирования, которые надо сохранить в рабочем пространстве или загрузить из него в модель Simulink.

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 18.01.2015 2015-01-18

Статья просмотрена: 7809 раз

Библиографическое описание:

Построение логических схем с использованием Matlab/Simulink и Scilab/Xcos / Р. В. Кожанов, А. Д. Артемова, И. М. Ткаченко [и др.]. — Текст : непосредственный, электронный // Молодой ученый. — 2015. — № 2 (82). — С. 163-167. — URL: https://moluch.ru/archive/82/14976/ (дата обращения: 07.04.2020).

Для автоматического управления различными технологическими процессами, рабочими механизмами и машинами используются логические системы управления, которые состоят из логических элементов. Логические элементы могут быть использованы как самостоятельные части схемы, когда применяются в качестве управляющей логики какого-либо устройства; в качестве комбинационных схем, которые используются в составе микросхем БИС и СБИС и как составляющие в схемах с памятью (триггеры, счетчики и т. д.).

Предварительно обратимся к перечню основных логических элементов, их обозначениям и записи соответствующих логических операций (табл. 1) [1].

Элемент «НЕ» (отрицание, инверсия)

Элемент «И» (логическое умножение)

Элемент «ИЛИ» (логическое сложение)

Кроме того, применяются операции — исключающее ИЛИ (сложение по модулю 2, строгая дизъюнкция, XOR) (рис. 1а.), инверсии логического сложения (операция ИЛИ-НЕ, стрелка Пирса) (рис. 1б) и инверсии логического умножения (операция И-НЕ, штрих Шеффера) (рис. 1в).

Читайте также:  Кофемашина gaggia syncrony compact

Рис. 1. Логические элементы: исключающее ИЛИ (а), ИЛИ-НЕ (б) и И-НЕ (в)

В статье [1] предложена авторская программа «Анализ и синтез логических систем управления», которая подходит для изучения основ работы логических элементов и систем. Первое задание позволяет изучить работу элементов «И» и «ИЛИ» (рис. 2а), второе — работу элементов «НЕ», «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» (рис. 2б), а третье — работу всех перечисленных элементов («И, «ИЛИ», «НЕ»,«И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ») (рис. 2в). К недостаткам данной программы следует отнести:

1) ограничение по количеству логических элементов (5–6 элементов);

2) используются только элементы «И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ»;

3) фиксированное соединение элементов.

Рис. 2. Программа «Анализ и синтез логических систем управления» [1]

Для устранения недостатков данной программы и дальнейшего изучения работы логических систем, с точки зрения усложнения их структур и возможности модификаций, необходимо применять программы, реализующие принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков (рис. 3) создает модель устройства и осуществляет расчеты. К таким программам можно отнести Simulink (приложение Matlab) и Xcos (приложение Scilab). Стоит отметить, что Scilab это пакет прикладных математических программ, предоставляющий открытое окружение для инженерных (технических) и научных расчётов и самая полная общедоступная альтернатива Matlab [2], а Xcos является бесплатной альтернативой Simulink.

Рис. 3. Библиотеки стандартных блоков Matlab/Simulink (а) и Scilab/Xcos (б)

Для построения логических систем в Matlab/Simulink, в разделе LogicandBitOperations библиотеки Simulink (рис. 3а) имеется блок LogicalOperator (рис. 4) с помощью которого можно задать любую логическую функцию из заданного перечня, которые определяются свойствами блока.

Рис. 4. Свойства блока LogicalOperator

Область построения логической схемы разобьем на 4 блока: блок входных переменных, блок инверсий (может отсутствовать), блок логических операций и блок результата (рис. 5). В блоке Входных переменных с помощью блоков Constant задаются значения входных переменных — в виде одного значения (0 или 1) (рис. 5а) и в виде вектора (рис. 5б). В блоках Инверсий и Логических операций размещаются блоки LogicalOperator с заданными свойствами, а в блоке Результат — блок Display, который показывает результат вычисления логической схемы при заданных входных переменных X1, X2, X3.

Рис. 5. Схемы логических систем в Matlab/Simulink

Процесс построения логических систем в Scilab/Xcos. аналогичен предыдущему, но отличается перечнем логических функций в блоке Logicalop (рис. 6) и в отличие от аналогичного блока в Matlab/Simulink при изменении логической функции название блока не меняется, поэтому на схемах (рис. 7) сделаны надписи над блоками, указывающие какие логические функции они выполняют.

Рис. 6. Свойства блока Logical op

Рис.7. Схемы логической систем в Scilab/Xcos

Из проведенного анализа видно, что процесс построения логических систем в Matlab/Simulink и Scilab/Xcos одинаков, хотя и имеет отличия, связанные с перечнем логических функций. Рассмотренные приложения могут применяться для изучения работы логических систем, с точки зрения усложнения их структур и возможности модификаций.

1. Кожанов Р. В., Кожанова Е. Р., Ткаченко И. М., Захаров А. А. Автоматизация процесса проектирования логических систем управления // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП — 2014: материалы международ. научно-технич. конференции (25–26 сентября 2014, Саратов). Саратов, 2014. Т. 2. С. 153–158.

Читайте также:  Завис ноутбук что делать не реагирует

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Практического применения

среды моделирования MatLab Simulink

в лабораторных работах по курсу

"ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"

Напрям підготовки 6. 050701

“Електротехніка та електротехнології”

Виробництвом та розподілом електроенергії ”

доц. кафедри автоматизація енергосистем

Simulink — интерактивный инструмент для моделирования, имитации и анализа динамических систем. Он дает возможность строить графические блок-диаграммы, имитировать динамические системы, исследовать работоспособность систем и совершенствовать проекты. Simulink полностью интегрирован с MATLAB, обеспечивая немедленным доступом к широкому спектру инструментов анализа и проектирования. Simulink также интегрируется с Stateflow для моделирования поведения, вызванного событиями. Эти преимущества делают Simulink наиболее популярным инструментом для проектирования систем управления и коммуникации, цифровой обработки и других приложений моделирования

Общие сведения

Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно:

общих знаний требующихся при работе на компьютере и, естественно,

знаний той предметной области в которой он работает.

Simulinkявляется достаточно самостоятельным инструментом MATLABи при работе с ним совсем не требуется знать сам MATLABи остальные его приложения. С другой стороны доступ к функциям MATLABи другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink.Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink

LTI-Viewer приложения Control System Toolbox –пакета для разработки систем управления).

Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения (например, Power System Blockset – моделирование электротехнических устройств, Digital Signal Processing Blockset – набор блоков для разработки цифровых устройств и т.д).

Запуск Simulink

Для запуска программы необходимо предварительно запустить пакет MATLAB.Основное окно пакета MATLABпоказано на Рис. 2.1. Там же показана подсказка появляющаяся в окне при наведении указателя мыши на ярлык Simulink в панели инструментов.

Рис 2.1. Основное окно программы MATLAB

После открытия основного окна программы MATLAB нужно запустить программу Simulink.

Это можно сделать одним из трех способов:

  • Нажать кнопку (Simulink)на панели инструментов командного окна MATLAB.
  • В командной строке главного окна MATLAB напечатать Simulink и нажать клавишу Enterна клавиатуре.
  • Выполнить команду Open… в меню File и открыть файл модели (mdl — файл).

Последний вариант удобно использовать для запуска уже готовой и отлаженной модели, когда требуется лишь провести расчеты и не нужно добавлять новые блоки в модель. Использование первого и второго способов приводит к открытию окна обозревателя разделов библиотеки Simulink (рис. 2.2).

Рис 2.2. Окно обозревателя разделов библиотеки Simulink

Каждый раздел библиотеки Simulink содержит определенный набор блоков, вызвать которые можно двойным нажатием левой клавиши "мыши" на выбранном разделе библиотеки. В появившемся окне приводится весь набор блоков данного раздела библиотеки Simulink, которые используются для моделирования. Создание структуры модели, задание ее параметров, выбор режимов и характеристик моделирования осуществляется в окне модели. Создание структуры модели осуществляется "перетаскиванием" необходимых блоков из окон библиотеки в окно модели: указав курсором на требуемый блок и нажав на левую клавишу “мыши” — “перетащить” блок в созданное окно модели. Клавишу "мыши" при этом нужно держать нажатой.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9968 — | 7754 — или читать все.

Ссылка на основную публикацию
Как поставить старую версию скайпа
Программа Skype, как и любой другой активно развивающийся софт, постоянно обновляется. Однако не всегда новые версии выглядят и работают лучше...
Как повернуть диаграмму на 90 градусов
Научимся вращать (поворачивать) график функции относительно начала координат. Для примера используем график функции y=x*sin(10*x). Координаты (x'; y') в результате поворота...
Как повернуть купольную камеру видеонаблюдения
Страница 12 5 Регулировка положения видеокамеры Положение купольной видеокамеры можно регулировать по двум осям. Следя за изображением на мониторе, отрегулируйте...
Как поставить фотографию на контакт в андроид
На любом смартфоне реализована возможность установки изображения на телефонный контакт. Оно будет отображаться при поступлении входящих звонков от этого контакта...
Adblock detector