Sinks - приемники сигналов

Библиотека блоков показана на рис.2.12. Вся библиотека разбита на три раз­дела.

Рис. 5.12.Библиотека приемников сигналов

1.Блоки выходов моделей и подсистем (Model & Subsystem Outputs).

2. Блоки для визуализации данных (Data Viewers).

3. Блок управления вре­менем моделирования (Simulation Control).

Выходные порты модели и подсистемы содержат четыре блока.

Out– блок выходного порта.

Создает выходной порт для подсистемы или для модели верхнего уровня иерархии.

Блоки Outputs подсистемы являются ее выходами. Сигнал, подаваемый в блок Output внутри подсистемы, передается в модель (или подсистему) верхнего уровня.

При создании подсистемы с помощью команды Edit/Create subsystem выход­ные порты создаются и нумеруются автоматически. На рис. 5.13 показана мо­дель из ранее рассмотренного примера модели широтно-импульсного модулято­ра (рис. 5.10). Здесь часть схемы с помощью команды Edit/Create преобразована в подсистему. Схема этой подсистемы с входными и выходными портами видна в правой части рисунка.

Выходной порт в системе верхнего уровня используется для передачи сигнала в рабочее пространство MATLAB.

Terminator – концевой приемник сигналов. В том случае, когда выход блока оказывается не подключенным ко входу другого блока, Simulink выдает предупреждающее сообщение в командном окне MATLAB. Для исключения этого необходимо использовать блок Terminator.

Рис. 2.13. Модель с подсистемой, входными и выходными портами

То File – блок сохранения данных в файле. Блок записывает данные, поступающие на его вход, в файл. В окна настройки параметров блока следует ввести имя файла для записи (Filename) и имя переменной, содержащей записываемые данные (Variable name). Если не указан полный путь файла, то файл сохраняется в текущей рабочей папке.

Кратность записи в файл входного сигнала определяется параметром Decimation. Шаг модельного времени (Sample time) определяет дискретность записи данных.

Пример использования данного блока был рассмотрен ранее (рис. 5.9).

То Workspace – блок сохранения данных в рабочей области. Блок записывает данные, поступающие на его вход, в рабочую область MATLAB.

В окне параметров блока, кроме рассмотренных выше, задается максимальное количество сохраняемых расчетных точек по времени (Limit data points to last). Отсчет ведется от момента завершения моделирования. В том случае, если значение параметра Limit data points to last задано как inf, то в рабочей области будут сохранены все данные.

Формат сохранения данных выбирается из выпадающего списка (Save format).

Для считывания данных, сохраненных в рабочей области MATLAB, можно использовать блок From Workspace (библиотека Sources).

Раздел для визуализации данных (Data Viewers) включает четыре блока.

Scope – осциллограф. Строит графики исследуемых сигналов в функции вре­мени. Позволяет наблюдать за изменениями сигналов в процессе моделирования.

Для того чтобы открыть окно просмотра сигналов, необходимо выполнить двойной щелчок левой клавишей «мыши» на изображении блока. В том случае, если на вход блока поступает векторный сигнал, то кривая для каждого элемента вектора строится отдельным цветом.

Настройка окна осциллографа выполняется с помощью панелей инструмен­тов (рис. 5.14).

Рис. 2.14. Панель инструментов блока Scope

Панель инструментов содержит 11 кнопок, большинство из которых являются типовыми для Windows приложений.

Параметры блока устанавливаются в окне ‘Scope’ parameters, которое открыва­ется с помощью инструмента (Parameters) панели инструментов. Окно пара­метров имеет две вкладки:

General – общие параметры.

Data history – параметры сохранения сигналов в рабочей области MATLAB. Вкладка общих параметров показана на рис. 5.15.

Рис. 2.15. Вкладка общих параметров General

На вкладке General задаются следующие параметры:

1. Number of axes – число входов осциллографа. При изменении этого пара­метра на изображении блока появляются дополнительные входные порты.

2.Time range – величина временного интервала, для которого отображаются графики. Если время расчета модели превышает заданное параметром Time range, то вывод графика производится порциями, при этом интервал отображения каж­дой порции графика равен заданному значению Time range.

3.Tick labels – вывод/скрытие осей и меток осей.

4. Sampling – установка параметров вывода графиков в окне. Задает режим вывода расчетных точек на экран. При выборе Decimation кратность вывода ус­танавливается числом, задающим шаг выводимых расчетных точек.

5.Floating scope – перевод осциллографа в «свободный» режим (при установ­ленном флажке).

На вкладке Data history (рис. 5.16) задаются следующие параметры:

• Limit data points to last – максимальное количество отображаемых расчетных точек графика. При превышении этого числа начальная часть графика обрезает­ся. В том случае, если флажок параметра Limit data points to last не установлен, то Simulink автоматически увеличит значение этого параметра для отображения всех расчетных точек.

Рис. 5.16.Вкладка Data history

• Save data to workspace – сохранение значений сигналов в рабочей области MATLAB.

• Variable name – имя переменной для сохранения сигналов в рабочей обла­сти MATLAB.

• Format – формат данных при сохранении в рабочей области MATLAB.

Осциллограф (Floating Scope), по сути, есть обычный осциллограф Scope, пе­реведенный в «свободный» режим. В этом режиме блок осциллографа не имеет входов, а выбор отображаемого сигнала осуществляется с помощью инструмента (Signal selection) панели инструментов. Для выбора сигналов необходимо выполнить следующие действия:

1.Выделить систему координат, в которой будет отображаться график. Это достигается с помощью одиночного щелчка левой клавишей «мыши» внутри нуж­ной системы. Выбранная система координат будет подсвечена по периметру си­ним цветом.

2.С помощью инструмента открыть окно диалога Signal Selector (рис. 5.17).

Рис. 5.17.Окно диалога Signal Selector

3.Отметить флажком имена блоков, сигналы, с выхода которых требуется исследовать.

После выполнения расчета в окне блока Floating Scope будут отображены выбранные сигналы.

Схема модели с использованием осциллографа Floating Scope дана на рис. 5.18. В окне осциллографа отображаются входной и выходной сигналы блока Transfer Fcn.

Рис. 5.18.Схема модели с осциллографомFloating Scope

Задание.Сделать 2…3 модели с различными входными источниками

5.2.3. Continuous – аналоговые (непрерывные) блоки

Библиотека аналоговых блоков показана на рис 5.19.

Рис. 5.19. Библиотека непрерывных блоков

Все блоки в библиотеке разделяются на две группы. В первую группу включены динамические блоки, предназначенные для анализа и синтеза непрерывных систем. Эти блоки представляют собой символьную запись дифференциальных уравнений, которыми описываются непрерывные линейные системы управления. Во вторую группу включены блоки временных задержек сигнала.

Эти блоки, кроме своих основных функций, позволяют существенно уменьшить время моделирования в системах с отрицательной обратной связью. Для этого данный блок нужно включить в цепь обратной связи. При этом время задержки следует выбрать таким, чтобы наличие блока не влияло на динамические процессы в системе.

Integrator– интегрирующий блок.

Выполняет интегрирование входного сигнала с возможностью внешнего сброса на нарастающий сигнал (rising), на спадающий сигнал (falling), на нарастающий либо спадающий сигнал (either), на не нулевой сигнал (level). Блок позволяет задать начальное условие (Initial condition) и ввести ограничение выходного сиг­нала (Upper saturation limit. Lower saturation limit).

Derivative – блок вычисления производной. Выполняет численное дифференцирование входного сигнала.

Данный блок используется для дифференцирования аналоговых сигналов.

State-Space – блок создает динамический объект, описываемый уравнениями в пространстве состояний:

х = Ах + Ви

у = Сх + Du,

где х – вектор состояния, u – вектор входных воздействий, у – вектор выходных сигналов, А, В, С, D – матрицы: системы, входа, выхода и обхода, соответственно.

Блок позволяет задать вектор начальных условий для переменных состояния(Initial condition).

На рис. 5.20 показан пример моделирования динамического объекта с помощью данного блока (файл State-Space).

Рис. 5.20.Пример использования блока State-Space

Задание.Сделать 2…3 модели с использованием блока State-Space

Transfer Fcn — блок передаточной функции задает передаточную функцию в виде отношения полиномов:

При этом порядок числителя не должен превышать порядок знаменателя. В окне настройки параметров блока задаются вектор коэффициентов полинома числителя (Numerator) и вектор коэффициентов полинома знаменателя (Denominator). На рис. 5.21 показан пример моделирования колебательного звена с помощью блока Transfer Fun (файл Trans. Fun).

Рис. 5.21.Пример использования блока Transfer Fun

Если коэффициенты числителя заданы матрицей, то блок Transfer Fun мо, моделирует векторную передаточную функцию, которую можно интерпретировать как несколько передаточных функций, имеющих одинаковые полиномы знаменателя, но разные полиномы числителя. При этом выходной сигнал блока является векторным и количество строк матрицы числителя задает размерность выходного сигнала.

Задание.Сделать 2…3 модели с использованием блока Transfer Fun

Zero-Pole – определяет передаточную функцию с заданными полюсами и нулями:

где z1, z2, zm – нули передаточной функции (корни полинома числителя),

p1,p2, pn – полюсы передаточной функции (корни полинома знаменателя), K – коэффициент передаточной функции. В окне настройки параметров блока задаются – вектор нулей (Zeros), вектор полюсов (Poles), скалярный или векторный коэффициент передаточной функции (Gain).

Количество нулей не должно превышать число полюсов передаточной функции. Нули и полюса могут быть заданы комплексными числами. На рис. 5.22. показан пример использования блока Zero-Pole.

Рис. 5.22.Пример использования блока Zero-Pole

Задание.Сделать 2…3 модели с использованием блока Zero-Pole