 |
|
Основные сведения о пакете Simulink 4.0
РАБОТА С ПАКЕТОМ SIMULINK в среде MATLAB
Методические указания по выполнению лабораторных
работ по курсу «Моделирование систем»
для студентов направлений 550200 – Автоматизация и управление
и 657900 – Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтегазовой отрасли) Института дистанционного обучения
Томск 2004
УДК 519.6
Работа с пакетом Simulink в среде Matlab. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Моделирование систем» для студентов направлений 550200 – Автоматизация и управление и 657900 – Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтегазовой отрасли) Института дистанционного обучения – Томск: Изд.ТПУ, 2004. – 16 с.
Составитель: Воронин А. В.
Рецензент: доцент кафедры ИКСУ ТПУ Громаков Е.И.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры интегрированных компьютерных систем управления “____” ______________ 2004 г.
Зав. кафедрой ИКСУ,
Д.т.н., профессор _________________ А. М. Малышенко
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. 
РАБОТА С ПАКЕТОМ SIMULINK В СРЕДЕ MATLAB.
Целью работы является изучение основ работы с пакетом Simulink в среде Matlab [2 ].
Основные сведения о пакете Simulink 4.0
В состав системы MATLAB 6.0 входит пакет моделирования динамических систем — Simulink 4.0.
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. При этом возможны различные варианты моделирования: во временной области, в частотной области, с событийным управлением и т. д.
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 (библиотечные наборы), пользователь с помощью мыши переносит нужные блоки с палитр на рабочий стол пакета Simulink и соединяет линиями входы и выходы блоков. Таким образом, создаётся блок-схема системы или устройства, то есть модель.
Simulink автоматизирует следующий, наиболее трудоемкий этап моделирования, он составляет и решает сложные системы алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих заданную функциональную схему (модель), обеспечивая удобный и наглядный визуальный контроль за поведением созданного пользователем виртуального устройства. Пользователю достаточно уточнить (если нужно) вид анализа и запустить Sinuilink в режиме симуляции созданной модели системы или устройства. В дальнейшем, для этого процесса, мы будем использовать термин «моделирование».
Средства визуализации результатов моделирования в пакете Simulink весьма наглядны . Кроме того, Simulink практически мгновенно меняет математическое описание модели по мере ввода новых блоков, даже в том случае, когда этот процесс сопровождается сменой порядка системы уравнений и ведет к существенному качественному изменению поведения системы.
Особая ценность пакета Simulink заключается в обширной, открытой для изучения и модификации библиотеке компонентов. Она включает источники сигналов с практически любыми временными зависимостями, масштабирующие, линейные и нелинейные преобразователи с разнообразными формами передаточных характеристик, квантующее устройство, интегрирующие и дифференцирующие блоки и т. д.
В библиотеке имеется целый набор виртуальных регистрирующих устройств - от простых измерителей, типа вольтметра или амперметра, до универсальных осциллографов, позволяющих просматривать временные зависимости выходных параметров моделируемых систем - например, токов и напряжений, перемещений, давлений и т. п. Имеется даже графопостроитель для создания фигур в полярной системе координат, например, фигур Лиссажу и фазовых портретов колебаний. Simtilink имеет средства анимации и звукового сопровождения. А в дополнительных библиотеках можно отыскать итакие “дорогие приборы”, как анализаторы спектра сложных сигналов, многоканальные самописцы и средства анимации.
И, наконец, важным достоинством пакета является возможность задания в блоках произвольных математических выражений, что позволяет решать типовые задачи, пользуясь примерами пакета Simulink или же просто задавая новые выражения, описывающие работу моделируемых пользователем систем и устройств. Важным свойством пакета является и возможность задания системных функций (S-функций) с включением их в состав библиотекSimulink.
Важное достоинство Simulink — это интеграция не только с системой MATLAB, но и с рядом других пакетов расширения, что обеспечивает по существу, неограниченные возможности примёнения Simulink для решения практически любых задач имитационного и событийного моделирования.
Пакет Simulink обладает следующими основными возможностями:
· интегрированный браузер моделей (Windows 95/98/NT);
· возможность увеличения блок-схем (zooming);
· блок Scope, способный работать с несколькими портами;
· интегрированные возможности линейного анализа;
· графический интерфейс для описания свойств сигнала;
· интегрированный браузер библиотек (только Windows 95/98/;
· поддержка различных типов данных и их преобразований;
· поддержка комплексных чисел при работе с базовыми блоками и комплексно-вещественные преобразования;
· оптимизация скорости и использования памяти при моделировании;
· многоцветные изображения, метки портов и маскированных блоков;
· блоки, определяемые пользователем, с поддержкой множества портов и различными интервалами дискретизации.
После инсталяции Simulink (отдельно от MATLAB или в его составе) автоматически интегрируется с MATLAB. Внешне это выражается появлением кнопки Simulink в панели инструментов (церед кнопкой ?) системы MATLAB. При нажатии этой кнопки открывается окно интегрированного браузера библиотек. Пользовательский интерфейс окна браузера выполнен в общем стиле, характерном для Проводника Windows. Это позволяет отказаться от детального описания его особенностей. Отметим лишь главные возможности работы с браузером.
В окне браузера содержится дерево компонентов библиотек Simulink. Для просмотра того или иного раздела библиотеки достаточно выделить его мышью - в правой части окна Simulink Browser Library появится набор пиктограмм компонентов активного раздела библиотеки.
С помощью меню браузера или кнопок его панели инструментов можно открыть окно для создания новой модели или загрузить существующую. Работа с Simulink происходит на фоне открьггого окна системы MATLAB, в котором можно наблюдать за выполняемыми операциями - если их вывод предусмотрен программой моделирования.