13490

Принципы функционирования среды Matlab и Simulink

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №1 на тему: Принципы функционирования среды Matlab и Simulink Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления 1. Цель работы. 1.1. Ознакомление с основными правилами структурного метода построения типовых звеньев используя библиотеку объектов S...

Русский

2013-05-11

178.5 KB

30 чел.

Лабораторная работа №1

на тему: Принципы функционирования среды Matlab и Simulink

Дисциплина: ОПД.Ф.15. «Теория автоматического управления»

1. Цель работы.

1.1. Ознакомление с основными правилами структурного метода построения типовых звеньев, используя библиотеку объектов Simulink.Основы анализа работы звеньев и систем созданных в Simulink.

2. Содержание работы:

2.1 Необходимо запустить MATLAB 6.5, далее в верхнем меню выбрать File -> New -> Model. Появится окно Simulink с заголовком «untitled», желательно его сразу сохранить, под именем, например: Lab№1.mdl.

2.2 Для работы потребуется окно Simulink Library Browser На панели инструментов есть пиктограмма , или в верхнем меню View -> Library Browser., В результате появятся два окна Lab№1 и Simulink Library Browser (рис 1).

Рис. 1 рабочая часть приложения Simulink и  Simulink Library Browser.

2.3 Пример построения  «Апериодического звена второго порядка».Схема будет состоять из следующих блоков:

2.3.1 «Constant» из раздела «Sources»- предназначен для моделирования постоянных задающих воздействий. Перемещение блока из библиотеки в окно моделирования выполняется следующим образом: курсор наводится на значок   в окне Simulink Library Browser и при нажатой ЛКМ (левая клавиша мыши) перетаскивается в окно Lab№1. Двойной клик мышью на этом изображении в окне Lab№1 откроет окно настроек параметров блока «Constant» (рис 2).

рис. 2. Окно настроек блока «Constant»

где «Constant value» - величина сигнала, генерируемая узлом.

2.3.2 «Transfer Fcn» из раздела «Continuous». Двойной клик на блоке вызывает его настройки (рис. 3).

Рис. 3. Окно настроек блока «Transfer Fcn».

2.3.3 «Scope» и «Display» из раздела «Sinks».

2.3.4 Соединяются блоки следующим образом: указатель мыши подводится к значку на узле «Constant» (он находится на правом вертикальном ребре), курсор меняется на знак «+», нажимают левую клавишу мыши и, не отпуская, ведут её до знака на узле «Transfer Fcn» получается соединение этих узлов в виде стрелки. Аналогично соединяются узлы «Transfer Fcn» и «Scope».

Для того, чтобы соединить «Transfer Fcn» и «Display» нужно в любом месте соединительной линии «Transfer Fcn» и «Scope» нажать правую клавишу, появится значок «+» вместо курсора, и не отпуская правой клавиши мыши вести курсор к узлу «Display».

2.3.5 В результате должна получиться схема изображённая на рисунке 4.

рис. 4. Демонстрационная схема «Апериодического звена второго порядка».

2.3.6 Устанавливаются параметры эмуляции, для этого выбирается пункт меню Simulation-> «Simulation parameters» и настраивается в соответствие с рис. 5.

рис. 5. Параметры эмуляции.

2.3.7 Теперь можно просмотреть результаты работы модели. Запускается модель нажатием на значок   на панели инструментов или через верхнее меню Simulation -> Start либо сочетанием клавиш Ctrl+t. В результате на блоке «Display» появится значение «2», соответствующее коэффициенту передачи. Просмотреть графическое изображение кривой переходного процесса звена можно, кликнув на узле «Scope». Пиктограмма автоматически выставит масштаб для просмотра графика в удобном для анализа представлении. График изображён на рис. 6.

рис. 6. График результатов работы сгенерированный блоком «Scope».

2.4 Также можно изменять формат объекта из контекстного меню.

  1.  Пункт «Format» и его подменю с пунктами:

«Font»- тип шрифта используемый для записи в блоке формулы и названия блока;

«Flip name»- изменение положения надписи блока «верх-низ», «право-лево»;

«Hide name»- Скрыть имя блока;

«Flip block»-поменять вход и выход блока «право-лево», «верх-низ»;

«Rotate block»-повернуть блок на 90о;

«Show drop shadow»- показать эффект тени для блока.

  1.  Цвет рамок и надписей блока в пункте «Foreground color», а также «заливку блока» с помощью пункта «Background color».

  1.  Для упрощения громоздких схем в «Simulink» предусмотрен блок под названием «Subsystem», находящийся в разделе «Ports & Subsystems».

Для его использования необходимо двойным кликом ЛКМ (рис.7). В открывшееся окно блока следует поместить ту совокупность блоков основной модели, которая не будет подвергаться изменению. Таким образом мы упростим представление модели. Если минимизируемая схема имеет несколько входов и выходов, следует добавить блоки «ln» и «out». Пример построения показан на рис. 8. На рис.9 изображена модель эквивалентная, изображённой на рис. 4.

рис. 7. Содержания блока «subsystem».

рис. 8. Пример исполнения нескольких выходов.

рис. 9. Модель с использованием блока «subsystem», имеющего 2 выхода.

  1.  Для объединения сигналов используется блок «Sum», находящийся в разделе «Math Operations» (рис. 10).

рис. 10. Сумматор

Основным параметром сумматора является количество входов и то, как они войдут в сумму. Параметр называется «List of signs» и может быть задан целочисленным значением >1, в этом случае все входы войдут со знаком «+», или строкой составленной из символов «+», «-» и «|»: «+» положительное вхождение сигнала, «-» отрицательное вхождение сигнала, «|» для визуального разделения на группы сигналов (рис. 11 и рис. 12).

   

рис. 11. Строковое задание параметра

рис. 12. Целочисленное задание параметра   

  1.  Для сбора сигналов в единую магистраль используется блок «Mux», находящийся в разделе «Signal Routing»

Основным параметром блока является количества входов (рис. 13).

Одним из вариантов применения блока является необходимость отображения нескольких сигналов на одном графике, что является более удобным при анализе (рис. 14).

рис. 13.

рис. 14. Графики сигналов объединённых в одной шине.

3. Отчёт.

3.1 Отчёт по лабораторным работам необходимо оформлять в Microsoft Word. План оформления отчёта будет изложен в ходе каждой лабораторной работы.

Отчёт имеет формальные параметры, которые надо соблюдать. Шрифт Times New Roman, размер шрифта 14пт, одинарный интервал, выравнивание по ширине.

Часто при создании отчёта будет необходимо скопировать изображение из MathLab в текстовый редактор. Для помещения графиков и схем в отчёт проще всего воспользоваться клавишей Print Screen (она находится рядом с клавишей F12). Чтобы скопировать изображение текущего окна с графиком или схемой в документ Word необходимо кликнуть ЛКМ на заголовке окна с этим графиком или схемой (оно станет активным), а затем нажать сочетание клавиш Alt+ Print Screen. В буфер обмена будет занесено изображение текущего окна. Далее в отчете MS Word устанавливаем курсор в то место, где должен находится график или схема и нажимаем сочетание клавиш Ctrl+V (Shift+Insert).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75370. ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 700.5 KB
  Широкополосный разветвитель или же разветвитель нечувствительный к длине волны устройство работающее в двух окнах прозрачности: 1310 и 1550 нм. Другими словами вносимые потери должны быть одинаковы для любой длины волны в одном из окон. Мультиплексоры-демультиплексоры с разделением по длине волны устройства ветвления формально ничем не отличающиеся от разветвителей.
75371. Обзор нелинейных оптических эффектов в стеклянном волокне 408.5 KB
  Четырехволновое смешение Для тех кто пришел из радиосвязи или беспроводной радиосвязи четырехволновое смешение ЧВС напоминает нам продукты третьего порядка. ЧВС заявляет о себе появлением побочных сигналов некоторые из которых могут соответствовать частотам рабочих каналов.5 ЧВС может возникать даже в одноканальных системах между рабочим сигналом и составляющими SE ОУ а также между основной и боковыми модами. Две оптических волны распространяющиеся вдоль волокна генерируют ЧВС с высокой степенью эффективности если согласуются...
75372. Интерферометр Майкельсона 476.5 KB
  Время измерения определяется только пропускной способностью электронного тракта и может составлять сотые доли микросекунды скорость счета полос 100 МГц что соответствует скорости приращения L 16 м с. Минимальную погрешность измерения расстояния определяет дискрета счета. Частота частотной модуляции аналогично частоте фазовой модуляции ограничивает время измерения. Тогда время однократного измерения фазы определяется временем задержки фазоизмерительного устройства и составляет для современных ЛИС около 10 мкс.
75373. ЭФФЕКТ САНЬЯКА 371 KB
  Эффект Саньяка является следствием релятивистского закона сложения скоростей: линейной скорости вращения интерферометра и фазовых скоростей встречных волн. В случае использования встречных электромагнитных волн с длиной волны  различие времен распространения Т приводит к появлению разности фаз : . 2 Если все элементы интерферометра расположены на вращающейся платформе разность фаз встречных волн не зависит от показателя преломления и дисперсии среды в которой они распространяются....
75374. КОЛЬЦЕВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ ГИРОСКОПЫ 3.27 MB
  Чтобы измерять малые угловые скорости, используют частотную подставку. С помощью виброподвеса 10 возбуждаются угловые колебания кольцевого лазера относительно корпуса ЛГ.
75375. ЛАЗЕРНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ СКОРОСТИ 58.5 KB
  В соответствии с 2 относительная методическая погрешность измерения путевой скорости по разности частот. Принципиальная схема лазерного доплеровского измерителя скорости ЛДИС с опорным лучом Расщепитель пучка Лазерный пучок Рассеянное излучение частота Требования к лазеру: Минимальное поглощение и рассеяние излучения лазера в атмосфере включая...
75376. ЛАЗЕРНЫЕ ДАЛЬНОМЕРЫ 94.5 KB
  Импульсный метод – измерение времени распространения короткого импульса лазерного излучения до объекта и обратно. Фазовый метод – измерение разности фаз у колебаний мощности модулированного лазерного излучения на выходе из источника и возвратившегося после отражения
75377. ПРИНЦИПЫ ОПТИЧЕСКОЙ БЛИЖНЕПОЛЬНОЙ МИКРОСКОПИИ 185 KB
  Соотношение неопределенностей Неопределенность координаты фотона не может быть меньше чем длина волны. Если декремент затухания сделать большим то после подстановки в 1 получается следующий результат: неопределенность координаты намного меньше длины волны.