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

20 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

9019. Герменевтика Ф. Шлейермахера, Х.- Г. Гадамера, В. Дильтея 35.5 KB
  Герменевтика Ф. Шлейермахера, Х.- Г. Гадамера, В. Дильтея Герменевтика - наука о понимании, изучает процессы передачи информации в познании, межсубъектные, междисциплинарные, межвременные. Герменевтика сложилась в ХХ в., ее основатель - Га...
9020. Позитивизм и этапы его развития (Б. Рассел, ранний Л. Витгенштейн) 38 KB
  Позитивизм и этапы его развития (Б. Рассел, ранний Л. Витгенштейн) Позитивизм в общем смысле - философское течение, основанное на принципе, что все подлинное, положительное (позитивное) знание может быть получено лишь как результат отдельных сп...
9021. Философия постмодернизма 35 KB
  Философия постмодернизма Постмодернизм - многозначный и динамически подвижный в зависимости от исторического, социального и национального контекста комплекс философских, научно-теоретических и эмоционально-эстетических представлений. Прежде все...
9022. Основные направления, школы и представители русской философии XIX - начала XX вв 40.5 KB
  Основные направления, школы и представители русской философии XIX - начала XX вв. П. Чаадаев первым поставил со всей остротой вопросы о роли России и русского народа в мировой истории. И его оценки были весьма неприглядны. Мы так странно движемся в...
9023. Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) 36 KB
  Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) Особенности русской философии состоят по крайней мере из нескольких элементов. Во-первых, это национальные идиомы, смыслы, коренящиеся в пословицах, поговорках, сказках, притчах,...
9024. Проблема бытия и различные ее трактовки в философии 44.5 KB
  Проблема бытия и различные ее трактовки в философии Онтология - учение о бытии как таковом раздел философии, изучающий фундаментальные принципы бытия, наиболее общие сущности и категории сущего. Онтология выделилась из учений о бытии тех или иных о...
9025. Философская антропология. Основные понятия и проблемы 43.5 KB
  Философская антропология. Основные понятия и проблемы Основные направления философской антропологии - принципы анализа человеческой сущности, сущность и существование человека. Сущность - внутреннее содержание объекта, выражающееся в единстве всех ф...
9026. Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа 52 KB
  Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа Под сознанием имеется в виду способность идеального (психического) отражения действительности, превращение объективного содержания предмета в субъективн...
9027. Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания 48 KB
  Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания Гносеология - раздел философии, в котором изучаются проблемы природы познания и его возможностей, отношения знания к реальности, исследуются...