Вызов системы Simulink и основы работы с пакетом

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

МОДЕЛИРОВАНИЕ САУ В СИСТЕМЕ SIMULINK

Казань 2007

Содержание

1. Общие сведения. 3

1.1. Вызов системы Simulink и основы работы с пакетом. 4

1.2. Моделирование в системе Simulink. 7

1.3. Анализ результатов моделирования. 8

1.4. Моделирование линейных непрерывных систем. 10

2. Экспериментальная часть. 17

Список литературы.. Ошибка! Закладка не определена.

Цель работы: овладение методикой моделирования систем автоматического управления (САУ) в системе инженерных и научных расчетов MATLAB и системе моделирования Simulink.

Общие сведения

В состав системы MATLAB входит пакет моделирования динамических систем Simulink, который считается одним из лучших пакетов моделирования блочно заданных динамических систем. Пакет Simulink является ядром интерактивного программного комплекса, предназначенного для математического моделирования линейных и нелинейных динамических систем и устройств, представленных своей функциональной блок схемой, именуемой S - моделью или просто моделью. Для построения функциональной блок схемы моделируемых устройств Simulink имеет обширную библиотеку блочных компонентов и удобный редактор блок схем. Он основан на графическом интерфейсе пользователя и по существу является типичным средством визуально ориентированного программирования. Используя палитры компонентов (наборы), пользователь с помощью мыши переносит нужные блоки с палитр на рабочий стол пакета Simulink и соединяет линиями входы и выходы блоков. Таким образом, создается блок схема системы или устройства, то есть модель системы.

Любая S – модельможет иметь иерархическую структуру, т.е. состоять из моделей более низкого уровня, причем число уровней иерархии практически не ограничено.

Состав библиотеки Simulink может быть пополнен пользователем за счет разработки собственных блоков.

Simulink автоматизирует процесс решения сложных систем алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих заданную функциональную схему, обеспечивая удобный и наглядный визуальный контроль за процессом моделирования.

Вызов системы Simulink и основы работы с пакетом

Для вызова окна, содержащего библиотеку системы Simulink, нужно в рабочем окне MATLAB нажать кнопку с пиктограммой . На экране возникнет окно с заголовком Library Browser (рис. 1).

Рис. 1

Для создания модели Simulink нужно из меню File окна рис.1 выбрать команду New/Model. Для ускорения этой команды выведена специальная пиктограмма в виде белой странички с загнутым уголком на панели инструментов. Щелкнув по пиктограмме стрелкой мышки, получаем пустое окно S-файла (рабочий лист, наборное поле) с заголовком Untitled(Безымянный), куда будут перетаскиваться необходимые блоки из библиотеки Simulink для построения модели. Чтобы дать имя S-файлу, необходимо в меню этого окна File выполнить команду Save as и в другом окне указать папку и имя этого файла (из латинских букв и цифр без пробелов).

Для удобства работы с библиотекой Simulink ее можно представить в виде рис. 2 с помощью щелчка правой клавиши мыши на заголовок Simulink с пиктограммой  рис. 1, а затем раскрыть блок щелчком левой клавиши мыши.

Рис. 2

Здесь основными разделами библиотеки Simulink являются:

Sources –источники сигналов, Sinks –блоки для отображения результатов моделирования, Сontinuous – блоки линейных непрерывных звеньев, Discrete – блоки дискретных звеньев,Discontinuities – блоки типовых нелинейных звеньев, Math Operations – блоки для выполнения элементарных математических и логических операций.

Типовые звенья ТАУ линейных систем, которыми можно оперировать в данной системе, собраны в разделе Continuous. В этом разделе представлены следующие блоки:

· Derivative – производная;

· Integrator – интегратор;

· Transfer Fcn, Zero-Pole – блоки для задания передаточных функций (различаются способом задания параметров звена);

· State-Space – звено в форме пространства состояния;

· Transport Delay, Variable Transport Delay – звенья для задания временных задержек сигналов.

Звенья блок-схемы перетаскиваются мышью из окна раздела библиотеки в окно модели. Процесс построения модели напоминает процесс рисования блок-схемы системы на бумаге. Иконки моделей можно перетаскивать при нажатой левой клавише мыши.

При двойном щелчке на иконке блока в окне модели на экране появляется диалоговое окно для ввода или редактирования параметров звена. Например, для определения параметров звена Gain (блок Усилитель из раздела Math Operations) в диалоговом окне нужно задать коэффициент усиления.

Для редактирования блока нужно его предварительно выделить мышью. Несколько блоков можно выделить одновременно, удерживая нажатой клавишу Shift.

Для удаления выделенного блока нужно нажать клавишу Del, либо выбрать команду Clear из меню Edit окна Simulink.

Для копирования фрагмента модели можно при нажатой левой клавишей мыши выделить требуемый фрагмент и затем при нажатой правой клавиши переместить копию в нужное место наборного поля.

Ориентация выделенного блока меняется командами из меню Format. Команда Rotate поворачивает блок на , а команда Flip Block – на .

Блоки соединяются между собой линиями, которые рисуются при помощи мыши. Каждая линия используется для представления скалярного или векторного сигнала между блоками. Линии проводятся между портами блоков.

Каждый блок имеет один или несколько входных (символ >, указывающий на блок) или выходных (символ >, направленный от блока) портов.

Для того чтобы нарисовать соединительную линию между блоками необходимо:

1. Подвести курсор мыши к выходному порту блока. Курсор примет форму крестика.

2. Нажать левую кнопку мыши и, не отпуская, подвести курсор к входному порту другого блока. При отпускании кнопки мыши входной и выходной порты двух блоков соединятся линией.

Соединительные линии в Simulink рисуются с помощью вертикальных и горизонтальных сегментов.

Для того чтобы нарисовать ответвление от существующей линии необходимо:

1. Подвести курсор к линии и щелкнуть на ней правой кнопкой мыши, либо щелкнуть на ней левой кнопкой мыши при нажатой клавише Ctrl.

2. При нажатой клавише мыши подвести курсор к входному порту блока и затем отпустить клавишу мыши.

Объединение сигналов из нескольких линий осуществляется с помощью сумматора (блок Sum из раздела Math Operations). В строке параметров этого блока задается набор символов + и – . Каждому положительному входу (суммирование) соответствует символ "+", отрицательному (вычитание) – символ "–".

Помимо самой модели в окне ее редактирования, два раза щелкнув левой клавишей мыши в выбранном месте, можно вводить текстовые комментарии с использованием латинских букв.