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

34 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

74328. Линейная арматура ВЛ 69 KB
  Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жесткостью заделки рис. На анкерных опорах для жесткого крепления проводов используют натяжные гирлянды и зажимы натяжные и клиновые рис. Поддерживающая гирлянда рис.
74329. Кабельные линии (КЛ) эл.передачи. типы кабелей, виды кабельной канализации 34 KB
  Кабельная линия КЛ линия для передачи электроэнергии состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей выполненная каким-либо способом прокладки. При этом концы жил кабелей освобождают от изоляции и заделывают в соединительные зажимы. На концах кабелей применяют концевые муфты или концевые заделки.
74330. Токопроводы, шинопроводы и внутренние проводки 32 KB
  Токопроводы шинопроводы и внутренние проводки Токопроводом называют линию электропередачи токоведущие части которой выполнены из одного или нескольких жестко закрепленных алюминиевых или медных проводов или шин и относящихся к ним поддерживающих и опорных конструкций и изоляторов защитных оболочек коробов.
74331. Характеристика передачи ЭЭ переменным током 47.5 KB
  Поэтому повышение напряжения при токах в несколько тысяч ампер возможно только с помощью явления электромагнитной индукции и трансформаторов что создает возможность для последующей эффективной передачи электроэнергии переменным током. Потребление электроэнергии производится на относительно низком напряжения сотни тысячи вольт. Доставка ЭЭ от электростанции к электроприемникам в общем случае осуществляется сетями различного класса номинального напряжения т. представлена принципиальная упрощенная схема передачи и распределения ЭЭ...
74332. Характерные значения удельных (погонных) параметров схем замещения и электрических режимов воздушных и кабельных линий электропередачи и соотношения между ними 496 KB
  Волновые параметры реальной линии волновое сопротивление ZB и коэффициент распространения волны γо определяются через ее удельные погонные отнесенные к 1 км параметры: где β0 коэффициент затухания α0 коэффициент изменения фазы фазовый угол. Удобно определять параметры Побразной схемы замещения линии через удельные погонные сопротивления Zo=RojX0 Ом км и проводимости Yo=g0jb0 См км. При этом равномерную распределенность параметров линии по длине учитывают приближенно с помощью поправочных коэффициентов по формулам Z...
74333. Двухобмоточные силовые тр-ры. Виды, условные обозначения, принципиальные сх., сх. замещения. Моделирование трансформаторов и определение параметров сх. замещения 224 KB
  замещения. замещения. Установим связь схемы замещения трансформатора с его реальными схемнорежимными параметрами. Эта схема в которой магнитная связь между обмотками заменена электрической называется схемой замещения трансформатора.
74334. Понятие пропускной способности электропередачи, факторы её определяющие 32 KB
  Второе ограничение связано с риском нарушения синхронной работы генератора при повышении нагрузки на которых возникает условие для выхода из синхронизма. Это ограничение чаще практикуется по статической устойчивости. При некоторой меньшей длине активным ограничение будет являться ограничение по нагреванию. Заметим что ограничение по нагреванию не зависит от длины ЛЭП.
74335. Компактные, компенсированные электропередачи переменного тока 66 KB
  Компактные компенсированные электропередачи переменного тока. В основу конструкций перспективных компактных воздушных линий электропередач разработанных в нашей стране положена простая идея. Образцы таких распорок уже созданы и составлены проекты будущих компактных воздушных линий электропередач рис. В скобках показаны для сравнения расстояния между фазами для обычных воздушных линий электропередач Расчеты показали что при меньших по сравнению с обычными воздушными линиями электропередач размерами компактные воздушные линии электропередач...
74336. Моделирование (представление) эл нагрузок при расчете рабочих режимов эл.передач и эл.сетей 114.5 KB
  Активные элементы схем замещения электрических сетей и систем нагрузки и генераторы представляются в виде линейных или нелинейных источников. Способы задания нагрузок при расчетах режимов: а постоянный по модулю и фазе ток; б постоянная по модулю мощность; вгпостоянные проводимость или сопротивление; дстатические характеристики нагрузки по напряжению; еслучайный ток Нагрузка задается постоянным по модулю и фазе током рис.Такая форма представления нагрузки принимается при всех расчетах распределительных сетей низкого напряжения...