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

24742. Outstanding people of Russia Federation 16.41 KB
  The names of Russian scientists and writers poets composers and painters are worldfamous Pushkin Lermontov Chehov Levitan. It is almost impossible to name a branch of science in the development of which the Russian scientists haven't played the greatest role. Works of our Russian writes and poets are translated into many languages.
24743. Службы разрешения имен DNS и WINS 15.76 KB
  Для решения этой проблемы Windows XP и Windows Server 2003 обеспечивают возможность сопоставления разрешения IPадреса с именем компьютера. В состав Windows XP и Windows Server 2003 входят также две службы обеспечивающие централизованное хранение информации о соответствии имен компьютеров IPадресам и обслуживание запросов на поиск такого соответствия: служба WINS Windows Internet Name Service обеспечивающая управление именами NetBIOS. Эта служба включена для поддержки клиентских компьютеров управляемых версиями Windows 9x Me NT; ...
24744. Сетевая технология 23.5 KB
  Принципиально эти решения можно разделить на три группы: передача разных типов трафика по отдельным физическим линиям создание двух независимых сетевых инфраструктур; передача различных типов трафика по одной линии; преобразование одного вида трафика в другой с последующей транспортировкой и коммутацией.
24745. Физическая структуризация сетей. Примеры 26.36 KB
  Примеры Для построения простейшей односегментной сети достаточно иметь сетевые адаптеры и кабель подходящего типа. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями. Логический сегмент построенный с использованием концентраторов Появление устройств централизующих соединения между отдельными сетевыми устройствами потенциально позволяет улучшить управляемость сети и ее эксплуатационные характеристики...
24746. Логическая структуризация сети 26 KB
  Логическая структуризация сети Несмотря на появление новых дополнительных возможностей основной функцией концентраторов остается передача пакетов по общей разделяемой среде. Коллективное использование многими компьютерами общей кабельной системы в режиме разделения времени приводит к существенному снижению производительности сети при интенсивном трафике. Общая среда перестает справляться с потоком передаваемых кадров и в сети возникает очередь компьютеров ожидающих доступа. Это явление характерно для всех технологий использующих разделяемые...
24747. Функции маршрутизатора в сети 26.5 KB
  Функции маршрутизатора в сети Маршрутиза́тор сетевое устройство пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил заданных администратором. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.
24748. Функции шлюза в сети 23.5 KB
  Функции шлюза в сети Сетевой шлюз аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей использующих разные протоколы например локальной и глобальной. Сетевой шлюз может быть специальным аппаратным роутером или программным обеспечением установленным на обычный сервер или персональный компьютер.
24749. Многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия 22.5 KB
  Многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов.
24750. Модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) 32 KB
  Модель взаимодействия открытых систем модель OSI Международная организации по стандартизации придумала и создала Модель OSI модель взаимодействия открытых систем. Модель OSI Тип данных Уровень Функции Данные 7.