Библиотека маршрутизации сигналов показана на рис. 5.31.
Bus Creator – блок шинного формирователя. Формирует шину из сигналов различных типов. Блок позволяет объединять любые сигналы (векторные, матричные, комплексные, действительные и целые разных типов) в единую шину. Такая шина позволяет сократить количество соединительных линий в модели. Для разделения шины на отдельные составляющие необходимо использовать блок Bus Selector.
Mux– мультиплексор (смеситель). Объединяет входные сигналы в вектор.
Входные сигналы блока могут быть скалярными и (или) векторными.
Еслисреди входных сигналов есть векторы, то количество входов можно задатькак вектор с указанием числа элементов каждого вектора. Размерность входноговектора можно задавать как -1 (минус один). В этом случае размерность входного вектора может быть любой.
Demux – демультиплексор (разделитель). Разделяет входной векторный сигнал на отдельные составляющие.
Bus Selection Mode (флажок) – режим разделения векторных сигналов.
Входным сигналами в обычном режимеявляется вектор,сформированный любымспособом. Выходными сигналами являются скаляры или векторы, количество которых и размерность определяется параметром Number of Outputs и размерностью входного вектора.
Если количество выходов Р (значение параметра Number of Outputs) равно размерности входного сигнала N, то блок выполняет разделение входного вектора наотдельные элементы.
Если количество выходов Р меньше, чем размерность входного сигнала N, то размерность первых Р-1 выходных сигналов равна отношению N/Р, округленному до ближайшего большего числа, а размерность последнего выходного сигнала равнаразности между размерностью входного сигнала и суммой размерностей первых Р-1 выходов.
В режимеBus Selection Mode блок Demux работает не с отдельными элементамивекторов, а с векторными сигналами в целом. Входной сигнал в этом режимедолжен быть сформирован блоком Mux или другим блоком Demux. ПараметрNumber of Outputs в этом случае задается в виде скаляра, определяющего количествовыходных сигналов, либо в виде вектора, каждый элемент которого определяет количество векторных сигналов в данном выходном сигнале.
Selector– блок селектора. Блок выбирает во входном векторе или матрице и передаетна выход только те сигналы, которые определены в параметрах блока илизаданы внешним входным сигналом.
Внешний вид блока изменяется в зависимости от установленных параметров блока.
Goto– блок передачи сигнала. Блок выполняет передачу сигнала к блоку From.
В окне параметров блока задаются:
Tag– идентификатор сигнала.
Tag visibility – признак видимости; выбирается из списка:
local– сигнал передается в пределах локальной подсистемы.
scoped – сигнал передается в пределах локальной подсистемы и подсистемах нижнего уровня иерархии.
global – сигнал передается в пределах всей модели.
Использование блока Goto совместно с блоком From обеспечивает передачу сигнала без линии связи.
Data Store Memory – блок создания общей области памяти. Блок создает поименованную область памяти для хранения данных.
Блок используется совместно с блоками Data Store Write (запись данных) и Data Store Read (считывание данных).
Для того чтобы исследовать динамику объекта управления, необходимо располагать его математическим описанием, т. е. системой дифференциальных уравнений, характеризующих зависимости координат и внешних воздействий друг от друга.
Наиболее распространенными способами математического описания мехатронных систем являются:
– дифференциальные уравнения, записываемые в той или иной форме;
– уравнения состояний – система дифференциальных уравнений, записанных в нормальной форме Коши;
– передаточные функции;
– системные функции (амплитудно-частотные, фазо-частотные, амплитудно-фазовые характеристики);
– нули и полюсы передаточной функции.
Дифференциальное уравнение, описывающее линейную динамическую систему (или ее часть), в операторной форме (передаточная функция) имеет вид:
6.1)
где u – входной сигнал, x – переменная состояния.
Выражение 3.1, совпадающее по форме с передаточной функцией, назовем операторной передаточной функцией. Заметим, что модели пакетов MATLAB-Simulink оперируют именно с операторным представлением дифференциальных уравнений.
При этом порядок числителя не должен превышать порядок знаменателя.
В окне настройки параметров блока задаются вектор коэффициентов полинома числителя (Numerator) и вектор коэффициентов знаменателя (Denominator). На рис. 5.31 показан пример моделирования лесосушильной камеры с помощью блока Transfer Fun.
7128 s^2 + 43.56 s + 0.5
W(s) = -------------------------
46332 s^2 + 241.6 s + 0.5
Рис. 6.1.Пример использования блока Transfer Fun.
Уравнения состояний (система дифференциальных уравнений, записанных в нормальной форме Коши) имеют вид:
(6.2)
где X – вектор состояния; U, Y – векторы входа и выхода системы, A – матрица коэффициентов; B – матрица управления; C – матрица выхода; D – матрица, характеризующая связь входного сигнала с выходным.
На рис. 6.2. показан пример моделирования лесосушильной камеры с помощью блока State Space.
Рис. 6.2.Пример использования блока State Space
Zero-Pole – определяет передаточную функцию с заданными полюсами и нулями:
(6.3)
где z1, z2, zm – нули передаточной функции (корни полинома числителя),
p1, p2, pm – полюсы передаточной функции (корни полинома знаменателя,
К – коэффициент передаточной функции. В окне настройки параметров блока задаются – вектор нулей (Zeros), вектор полюсов (Poles), скалярной 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. 6.3. показан пример использования блока
6.1)
(6.2)
(6.3)