Роль моделирования в технике. Основные определения теории моделирования. Описание процесса компьютерного моделирования. Технические объекты моделирования, параметры объектов. Классификация моделей. Требования к моделям. Обзор методов построения математических моделей, страница 9

Модель тех уст-ва собирается из готовых блоков, а затем вып настройка пар-ов модели. Любая модель имеет иерархическую стр-ру, т.е. может сост из моделей разных уровней (их число не ограничено). Можно задать способ изменения модельного времени и условия окончания моделирования.

Концепции:

–  Схема тех устр-ва или процесса представляется в виде блочной диаграммы

–  Блоки соединяются линиями потока

–  Каждый блок автоматически формирует программу на внутреннем языке системы Matlab, которая запускается на выполнение при запуске программы

–  Пакет связан с самой системой общими принципами формирования программ и данных

–  Модель пакета м.б. запущена из командного окна системы или из m-файла

–  Данные, полученные в Simulink могут быть переданы в Matlab и наоборот.

Процесс работы можно завершать досрочно. Пред выполнением расчета можно задать параметры расчета. Окно настройки параметров расчета имеет 4 вкладки:

–  Solver – установка парам. расчета модели.

–  Workspace I/O – установка парам. обмена данными с рабочей областью Matlab.

–  Diagnostic – выбор парам. диагностического расчета. 

–  Advanced

Все блоки пакета классифицируются по следующим разделам:

–  Continues – линейные блоки

–  Discrete – дискретные блоки

–  Look-Up Tables – блоки создания таблиц

–  Math Operations – блоки математических операций

–  Discontinues – нелинейные блоки

–  Signals & Routing – сигналы и системы

–  Suites – приемник сигналов

–  Sources – источники сигналов и воздействии

–  Ports & Subsystems – блоки подсистемы

–  User-Defined Functions – функции, определяемые пользователем

Последовательность создания модели:

1. File-New-Model

2. Выбор блоков и установка их на поле модели

3. Настройка параметров блока

4. создание блока модели

5. Запуск на выполнение


35. Описание основных блоков и создание подсистем в Simulink

Раздел Sources предназначен для формирования входных сигналов, обеспечивающих работу модели. Эти блоки имеют только выходы:

–  Constant – источник пост. сигнала

–  Sine Wave – источник sin сигнала

–  Signal Builder – созд. сигналы произвольной формы

–  Random number – формирует случайный сигнал

–  Pulse Generator – генератор последовательных прямоугольных импульсов

–  In – входной порт для ввода сигналов из других моделей.

Раздел Sinks позволяет визуализировать получаемые при моделировании результаты и проконтролировать правильность работы отдельных блоков и системы в целом. Имеют только входы

–  Scope – осциллограф (постр. графиков сигналов как ф-ий времени)

–  Display – цифровой дисплей

–  Out – выходной порт для вывода результатов вне модели

–  X Y Graph – построение графика одного сигнала как ф-ий другого

–  Flouting Scope – осциллограф, проводящий исследования в свободном режиме

–  To File – обеспечивает сохранение результатов на диске в виде файла с типом .mat. Имя файла задается в окне параметров блока.

–   To Workspace – сохраняет результаты в рабочей области памяти. Выходной сигнал сохраняется в виде матрицы с именем, указанным в окне параметров.

Раздел Continuous предназначен для создания линейных стационарных звеньев описываемых диф. ур. с пост. коэф.

–  Directive – моделирование дифференцирующего звена

–  Integrator – моделирование интегрирующего звена

–  Transfer For – задание линейного звена ч/з его передаточную функцию

Раздел Signals & Routing предназначен для посылки, переключения, объединения и разделения сигналов.

–  Mux – объединяет входные сигналы в единый выходной вектор

–  Demux – разъединяет входной векторный сигнал на отдельные составляющие

Math Operations предназначен для использования в моделях математич операций и функций.

–  Sum – суммирует поступающие на вход сигналы

–  Product выполняет умножение/деление входных сигналов

С помощью блока Subsystem сложная система может быть представлена как совокупность взаимодействующих компонентов, внутренняя структура которых может быть скрыта.

Достоинства: 1) сокращение числа бесполезных блоков;  2) создание иерарх. схем 

Подсистемы могут функционировать лишь в составе основных моделей.

Для создания подсистем необходимо:

1. Скопировать и раскрыть блок Subsystem в окно модели

2. Для создания подсистем из существующих блоков нужно выделить необходимые блоки и выбрать кнопку Edit -> Create -> Subsystem


36. Моделирование технических систем, описанных ИДУ в Simulink.

Пример решения интегро-диф. ур-ия, описывающего простую электрич. схему:

                                                         Найти  - напряжения на конденсаторе схемы.

                                                          Правая часть интегро-диф. ур-я описывает:

нагрузку:          а остальные эл-ты схемы:                                 Умножим первую на

1/С, где С можно задать числовым значением в блоке или в командном режиме

Смоделируем 2-ю составляющую в виде модели с 1 входом и 1 выходом. В подсистему входит интеграл, поэтому заменяем его Integrator’ом



37. Моделирование тех систем, описанных ДУ в Simulink.

Реализуем модель гидравлического демпфера в Simulink y''+2ny'+py=0

Для решения ДУ в Simulink, его нужно привести к диф. ур. вида: y''= –2ny'–py

Блочная модель гидравлического демпфера в Simulink состоит из 2-х подсистем:

1.  блок описания уравнения реализует правую часть уравнения

2.  блок интегрирования реализует левую часть этого уравнения

Ввод исходных данных и расчет значений можно вып несколькими способами:

–  присвоить переменным числовые значения в Matlab

–  включать в систему блоки const и знач мат. операций

–  создать m-файл, в кот будет осущ ввод исх данных и выч знач по зад фор-ам.

М-файл д.б. выполнен раньше, чем запустится на вып основная блочная модель. Можно исп спец. функ. Matlab, которая объединяет m-файл с блочной моделью, и будет запускать его, как только запускается блочная модель. Алгоритм: