+ПРИМЕНЕНИЕ МАШИННОГО МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ
В качестве инструмента для проведения лабораторных работ применяется пакет визуального моделирования SIMULINK системы инженерных и научных расчетов MATLAB 5.3. Пакет SIMULINK позволяет реализовать математические модели объектов в виде структур и специальных функций для синтеза и анализа этих моделей.
Разработка моделей средствами SIMULINK (в дальнейшем S-моделей) основана на использовании технологии Drag-and-Drop (Перетащи и Оставь). В качестве "кирпичиков" для построения S-модели используются модули (или блоки), хранящиеся в библиотеке SIMULINK.
Запуск
SIMULINK
можно произвести либо нажав кнопку на
панели меню командного окна
,
либо выбрав команду New
Model
в разделе File
главного меню.
При запуске SIMULINK открываются два окна:
пустое окно untitled (заготовка для создания новой S-модели);
окно Library: simulink, содержащее перечень основных разделов библиотеки SIMULINK.
1. Библиотека модулей (блоков)
Библиотека блоков SIMULINK представляет собой набор визуальных объектов, используя которые можно собирать, как из кубиков, произвольную конструкцию. Для любого блока можно получать требуемое число копий, каждую из которых можно использовать автономно.
Для удобства работы пользователя библиотека блоков разбита на семь разделов.
Шесть из них являются базовыми и не могут изменяться пользователем:
Sources (Источники);
Sinks (Получатели);
Discrete (Дискретные элементы);
Linear (Линейные элементы);
Nonlinear (Нелинейные элементы);
Connections (Соединения).
1.1. Раздел Sources (Источники)
Блоки, входящие в этот раздел, предназначены для формирования сигналов, обеспечивающих управление работой S–модели в целом или отдельных ее частей. Все блоки-источники, приведенные на рис. 1, имеют по одному выходу и не имеют входов.
Рис. 1 |
Блок Constant формирует постоянную величину (скаляр, вектор или матрицу). Блок Signal Generator создает непрерывный сигнал произвольной формы. Блок Step генерирует единичный дискретный сигнал с заданными параметрами. Блок Ramp создает линейно возрастающий сигнал. Блок Sine Wave – генератор гармонических колебаний. Блок Clock формирует непрерывный временной сигнал. Блок Digital Clock формирует дискретный временной сигнал. Блок From File производит ввод в S–модель данных, хранящихся в M-файле. Блок From Workspace обеспечивает ввод в S–модель данных непосредственно из рабочей области MATLAB. |
2
1.2. Раздел Sinks (Получатели)
Рис. 2 |
Блоки, собранные в этом разделе, представлены на рис. 2. Блок Scope создает график зависимости величины от машинного времени. Блок XYGraph двумерный график в прямоугольной системе координат. Блок Display отображает численные значения величин. Блоки To File и To Workspace сохраняют промежуточные и/или выходные результаты моделирования в M-файл или рабочую область MATLAB соответственно. Блок Stop Simulation позволяет прер- |
вать моделирование при выполнении заданных условий.
1.3. Раздел Linear (Линейные элементы)
Рис. 3 |
Раздел содержит блоки, приведенные на рис. 3, предназначенные для описания линейных непрерывных систем. Блок Gain представляет собой "линейный усилитель" (умножитель). Блок Sum суммирует входные сигналы. Блок Integrator интегрирует входной сигнал по времени. Блок Transfer Fcn – апериодическое звено первого порядка. Блок Derivative вычисляет производную входного сигнала по времени. Блок Dot Products вычисляет скалярное произведение двух сигналов. Блок Matrix Gain – матричный усилитель (умножитель входного сигнала). Блок Slider Gain – позволяет менять коэффициент усиления во время моделирования. |
3
1.4. Раздел Nonlinear (Нелинейные элементы)
По составу элементов это самый большой и, пожалуй, самый полезный для имитационного моделирования раздел, приведенный на рис. 4 и содержащий 30 блоков.
Блок Abs формирует абсолютное значение входного сигнала. Блок Trigonometric Function обеспечивает преобразование по одной из тригонометрических функций.
Блок Math Function преобразовывает входной сигнал в соответствии с одной из элементарных нетригонометрических функций. Блок Rounding содержит различные функции округления.
Рис. 4 |
Блок MinMax обеспечивает поиск минимального и максимального значения входного вектора. Блок Fcn вычислительный блок, в котором можно записать любое математическое выражение для входного сигнала. Блок Product выполняет умножение и деление входных сигналов. Блок MATLAB Fcn позволяет применить к входному сигналу любую подпрограмму обработки, реализованную в виде М- файла. |
4
1.5. Раздел Connections (Соединительные узлы)
Большинство блоков данного раздела, показанные на рис. 5, предназначены для разработки S-моделей, содержащих модели более низкого уровня. Блоки In (Вход) и Out (Выход) обеспечивают "линейную" связь между подсистемами модели по информации. Блок Mux объединяет входные величины в один линейный вектор.
Рис. 5 |
Блок Demux разделяет входной вектор на заданное число компонентов. Блоки Goto Tag Visibility (признак видимости), From (принять) и Goto (передать) используются совместно и предназначены для обмена данными между различными компонентами S – модели. Блоки Data Store Memory (память данных), Data Store Read (чтение данных) и Data Store Write (запись данных) также используются совместно и обеспечивают хранение данных на интервале моделирования. |
