Разработка моделей средствами Simulink (в дальнейшем S-моделей) основана на использовании технологии drag-and-drop («перетащи и оставь»). В качестве «кирпичиков» используются модули (блоки), хранящиеся в библиотеке Simulink.
Блоки, которые включаются в модель, могут быть связанными друг с другом как по информации, так и по управлению. Тип связи зависит от типа блока и логики работы модели. Данные, которыми обмениваются блоки, могут быть скалярными величинами, векторами или матрицами произвольной размерности.
Любая S-модель может иметь иерархическую структуру, то есть состоять из моделей более низкого уровня, причем число уровней иерархии практически не ограничено.
Наряду с другими параметрами моделирования пользователь может задавать способ изменения модельного времени (с постоянным или переменным шагом), а также условие окончания моделирования.
В ходе моделирования имеется возможность наблюдать за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные «смотровые окна», входящие в состав библиотеки Simulink. Интересующие пользователя характеристики системы могут быть представлены как в числовой, так и в графической форме. Кроме того, существует возможность включения в состав модели средств анимации.
Еще одно важное достоинство Simulink заключается в том, что он является открытой системой: состав библиотеки может пополняться пользователем за счет разработки собственных блоков.
4.4 Порядок работы с пакетом MatLab
После запуска MatLab рабочее окно имеет вид показанный на рисунке 4.1. Запуск Simulink можно произвести одним из трех способов:
· нажав на соответствующую кнопку на панели инструментов;
· введя команду Simulink в активной строке командного окна;
· выбрав команду New à Model в меню File.
Использование первого и второго способов приводит к открытию окна обзора разделов библиотеки Simulink (рис. 4.2), а по команде третьего способа кроме него открывается еще и пустое окно создания S-модели.
Кнопки панели инструментов броузера имеют следующее предназначение (рис. 4.2):
1 – создать новую S-модель;
2 – открыть одну из существующих S-моделей;
3 – свойство окна броузера «всегда сверху»;
4 – найти блок.
Библиотека блоков Simulink представляет собой набор визуальных объектов, используя которые можно собирать, как из кубиков, различные конструкции.Для любого блока можно получить произвольное число копий и использовать каждую из них автономно. Более того, практически для всех блоков существует возможность индивидуальной настройки: пользователь может изменить как внутренние параметры блоков, так и внешнее оформление (двойной щелчок по блоку).
Для удобства работы пользователя основная библиотека блоков разбита на восемь разделов, содержимое которых не может изменяться пользователем:
- Continuous (блоки для моделирования непрерывных систем);
- Discrete (блоки для моделирования дискретных систем)
- Function & Tables (функции и таблицы);
- Math (математические блоки);
- Nonlinear (блоки для моделирования нелинейных систем);
- Signal & Systems (блоки для создания подсистем и управления сигналами);
- Sinks (блоки-«получатели»);
- Sources (блоки-«источники»).
Рассмотрим работу с пакетом на примере следующего задания.
Построить КЛС, реализующую заданную таблицу истинности (см. табл. 4.1) некоторой логической функции, создать модель этой схемы, и провести моделирование на всем диапазоне возможных значений входных сигналов (в процессе моделирования будет проверяться логика функционирования схемы).
Для реализации соответствующей КЛС воспользуемся средствами Simulink. Из блока Sources выберем элемент Pulse Generator – для формирования входных сигналов, и перетащим его в окно модели (рис. 4.3). Так как входов у нашей функции 3 – скопируем вставленный генератор еще 2 раза (для наглядности переименуем названия генераторов соответственно на Х1, Х2, Х3).
Для построения собственно КЛС откроем блок Math и выберем элемент Logical operator (AND). Перетащим его в открытое окно модели. Снимем с него копию, и эту копию преобразуем в элемент «НЕ» (NOT). Для этого двойным щелчком откроем настройки элемента и выберем другую логическую функцию (обратите внимание, что изменилось число входов этого элемента после закрытия окна настройки). Таких блоков будет 3, для чего снова воспользуемся копированием.
Соединим выходы генераторов Х1, Х2, Х3 с входами полученных элементов «НЕ» для инвертирования соответствующих входных сигналов (обратите внимание на изменение формы прицела при выполнении соединения).
Далее путем 3-кратного копирования первого вставленного нами элемента «И» сформируем основную часть схемы. Изменение числа входов элементов производится в блоке настройки. Для ввода дополнительной линии связи щелкните мышью по имеющейся и, нажав на CTRL, начинаете вести линию-ответвление от основной. В итоге получается вариант схемы (рис.4.3)
Для вывода получающихся сигналов снова обратимся к библиотеке, блок Sinks. Выберем смотровое окно Scope. Число осей (входов для наблюдения) задается в параметрах настройки блока (двойным щелчком открывается окно блока, на панели инструментов блока найдите кнопку Parameters).
Схема примет окончательный вид (см. рис. 4.4).
Для того, чтобы начать моделирование, необходимо настроить параметры генераторов Х1, Х2, Х3 – значения периода, длительности и задержки сигнала в соответствии с таблицей истинности. Так, для сигнала Х1 –период 8 тактов, задержка сигнала 4 такта, длительность сигнала 50% от периода.
Время моделирования (по умолчанию равное 10) измените на 16 (пункт меню Simulation – Simulation Parameters). На это же время необходимо настроить и окно Scope (кнопка Parameters).
Процесс моделирования стартует нажатием на кнопку Start Simulation. Результаты моделирования выводятся в окне Scope (его надо открыть двойным щелчком). Для данной схемы окно Scope имеет следующий вид (см. рис. 4.5).
Сохранение модели выполняется обычным образом.
Варианты заданий для лабораторной работы №4.
1. Для знакомства с пакетом MatLab построить вышеприведенную модель КЛС.
2. Синтезировать и построить модель своего варианта КЛС. Номер варианта задает преподаватель.
Варианты исходных данных приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Варианты исходных данных.
№ вар-та
Число входов
Номера единичных наборов
1.
2, 6, 8, 11
2.
1, 4, 8, 14
3.
0, 8, 11, 13
4.
1, 5, 7, 14
5.
0, 3, 10, 15
6.
1, 9, 13, 15
7.
0, 5, 9, 10
8.
1, 3, 9, 13
9.
0, 6, 12, 15
10.
3, 5, 8, 11
11.
1, 4, 8, 12
12.
0, 7, 11, 13
13.
1, 4, 9, 14
14.
0, 6, 10, 15
15.
1, 9, 12, 15
16.
0, 2, 9, 10
17.
1, 5, 9, 13
18.
0, 3, 11, 15
19.
0, 5, 6, 11
20.
1, 4, 7, 10
21.
2, 4, 6, 13
22.
0, 2, 5, 7
23.
1, 5, 7, 14
24.
0, 4, 7, 15
25.
0, 3, 9, 12
26.
1, 3, 6, 7
27.
2, 3, 7
28.
0, 6, 7
29.
0, 4, 7
30.
0, 3, 6
31.
0, 5, 7
32.
1, 2, 7
33.
1, 4, 6
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1. Титульный лист.
2. Вариант задания, таблица истинности.
3. Построенная комбинационная логическая схема.
4. Два рисунка (образа экрана): построенная КЛС в среде MATLAB, окно Scope с временной диаграммой.
