5.2.1. Sources – источники сигналов
Предварительно рассмотрим блоки источников и приемников сигналов, т. к. они используются во всех примерах, демонстрирующих функционирование различных моделей. Окно обозревателя разделов библиотеки Simulink рассмотрено ранее (рис. 5.2)
Библиотека источников сигналов показана на рис. 5.8.
Вся библиотека разбита на два раздела:
Входные порты модели и подсистемы (Model and Subsystem Inputs).
2. Генераторы сигналов (Signal Generators).
Входные порты модели и подсистемы содержат четыре блока.
In – блок входного порта. Создает входной порт для подсистемы или модели верхнего уровня иерархии.
В полях окна настройки параметров задаются номер порта (Port number] размерность входного сигнала (Port dimensions, шаг модельного времени и тип данных входного сигнала (Data type):
Ground – блок сигнала нулевого уровня. Предназначен для формирования сигнала нулевого уровня.
Если какой-либо вход блока в модели не подсоединен, то при выполнении моделирования в главном окне MATLAB появляется предупреждающее сообщение. Для устранения этого на неподключенный вход блока можно подать сигнал с блока Ground.
Рис.5.8. Библиотека источников сигнала
From File – блок считывания данных из файла. Предназначен для считывания данных из внешнего файла.
В полях окна настройки параметров задаются имя файла с данными (File Name), шаг изменения выходного сигнала блока (Sample time).
Данные в файле должны быть представлены в виде матрицы.
Матрица должна состоять, как минимум, из двух строк. Значения времени записаны в первой строке матрицы, а в остальных строках находятся значения сигналов, соответствующие данным моментам времени. Значения времени должны быть записаны в возрастающем порядке. Выходной сигнал блока содержит только значения сигналов, а значения времени в нем отсутствуют. Пользователям Simulink удобнее всего создавать mat-файл с помощью блока To File (библиотека Sinks). На рис. 5.9 показан пример использования данного блока. Из файла pila.mat считываются значения пилообразного сигнала (файл To_From_File).
Рис. 5.9. Модель с блоками: To File и From File
Задание: сделать 2…3 модели с разными настройками
From Workspace – блок считывания данных из рабочего пространства MATLAB. Генераторы сигналов содержат большое количество блоков. Ниже описаны некоторые из них, предназначенные для моделирования мехатронных систем.
Constant – задает постоянный по уровню сигнал.
Значение константы может быть действительным или комплексным числом, вычисляемым выражением, вектором или матрицей.
Sine Wave – формирует синусоидальный сигнал с заданной частотой, амплитудой, фазой и смещением нулевого уровня.
При формировании выходного сигнала по текущему значению времени выходной сигнал определяется по выражению:
у = Amplitude* sin(frequency* time + phase) + bias.
Amplitude – Амплитуда.
Bias – Постоянная составляющая сигнала
Frequency (rads/sec) – Частота (рад/с).
Phase (rads) – Начальная фаза (рад).
Sample time – Шаг модельного времени. Используется для согласования работы источника и других компонентов модели во времени.
Signal Generator – генератор сигналов. Формирует один из четырех видов периодических сигналов:
sine – Синусоидальный сигнал.
square – Прямоугольный сигнал.
sawtooth – Пилообразный сигнал.
random – Случайный сигнал.
В полях окна настройки параметров задаются амплитуда сигнала (Amplitude), частота (Frequency).
На рис. 5.10. показано применение блоков Sine Wave и Signal Generator для получения широтно-модулированного сигнала (файл Mod_PWM).
Рис. 5.10. Модель широтно-импульсного модулятора
Задание: сделать 2…3 модели модулятора с разными настройками
Здесь модулирующим является синусоидальный сигнал, а модулируемым – сигнал пилообразный с выхода блока Signal Generator. Широтно-импульсные модуляторы повсеместно используются для управления полупроводниковыми преобразователями в мехатронных системах.
Ramp – источник линейно изменяющегося воздействия. Формирует линейный сигнал вида у = Slope* time + Initial value.
В полях окна настройки параметров задаются скорость изменения выходного сигнала (Slope), время начала формирования сигнала (Start time), начальный уровень сигнала на выходе блока (Initial value).
Step – генератор ступенчатого сигнала. Формирует ступенчатый сигнал величины (Final value) в момент времени (Step time).
Repeating Sequence – блок периодического сигнала. Формирует периодический сигнал, который задается в полях окна настройки параметров в виде двух векторов:
Time values – вектор значений модельного времени.
Output values – вектор значений сигнала для моментов времени заданных вектором Time values.
На рис. 5.11 показан пример использования блока Step и Repeating Sequence для построения функциональной модели широтно-импульсного регулятора постоянного тока. Заданы параметры блока Step: Step time = 0.005 (с), Initial value = – 0.6
Рис. 5.11. Модель широтно-импульсного модулятора
Final value = 0.6. Значения модельного времени в блоке Repeating Sequence заданы вектором [0 0.01 0.02], а значения выходного сигнала вектором [-1 1 -1].
Pulse Generator – источник импульсного сигнала. Формирует импульсный сигнал заданной амплитуды (Amplitude), периода (Period) и длительности импульса в процентах от периода (Pulse width).
Задание. Сделать 2…3 модели ШИМ с другими настройками
- Математическое моделирование объектов и систем управления предисловие
- Введение
- Глава 1 определение и назначение моделирования
- 1.1. Общие определения
- Контрольные вопросы
- 1.2. Классификация методов моделирования по типу модели
- Контрольные вопросы
- 1.3. Математическое моделирование и математические модели
- Контрольные вопросы
- 1.4. Классификация методов математического моделирования применительно к этапу построения математической модели
- Контрольные вопросы
- 1.5. Классификация методов математического моделирования применительно к этапу исследования математической модели
- Контрольные вопросы
- 1.6. Характеристики математической модели
- Контрольные вопросы
- Глава 2 автоматизированное моделирование технических объектов
- Контрольные вопросы
- 2.1. Особенности современных систем автоматизированного моделирования
- Контрольные вопросы
- 2.2. Иерархическое проектирование и многоуровневое моделирование мехатронных систем
- Контрольные вопросы
- 2.3. Архитектура программ автоматизированного моделирования
- 2.3.1. Графический интерфейс программ математического моделирования динамических систем
- 2.3.2. Язык описания объекта, транслятор, система управления базами данных, монитор
- 2.3.3. Инструментальные средства моделирования (математическое ядро)
- Контрольные вопросы
- 2.4. Методы построения моделирующих программ
- 2.4.1. Структурное моделирование
- 2.4.2. Решатели для структурного и физического мультидоменного моделирования
- Контрольные вопросы
- Глава 3 пакеты визуального моделирования мехатронных систем
- 3.1. Классификация пакетов моделирования технических систем
- 3.2. Пакеты структурного моделирования
- 3.2.1. Пакет matlab/Simulink
- 3.2.2. Пакет VisSim
- 3.2.3. Пакет мвту
- 3.3. Пакеты физического мультидоменного моделирования
- 3.3.1. Пакет Modelica/Dymola
- 3.3.2. Пакет 20-sim
- 3.4. Пакеты среды matlab для моделирования мехатронных систем
- 3.4.1. Принципы моделирования механических систем в пакете SimMechanics
- 3.4.2. Пакет моделирования электрических систем
- 3.4.3. Пакет моделирования гибридных систем StateFlow
- 4. Моделирование объектов в пакетах matlab/Simulink
- 4.1. Моделирование, основные понятия и определения
- 4.2. Вопросы разработки моделей мехатронных систем
- 5. Пакет Simulink – виртуальная среда проектирования мехатронных систем
- 5.1.Общие вопросы создания моделей в пакете Simulink
- 5.1.1. Обозреватель разделов библиотеки пакета Simulink
- 5.1.2. Создание модели
- 5.1.3.Установка параметров расчета и его выполнение
- 5.1.4. Установка параметров обмена
- Установки параметров моделирования
- 5.1.5. Выполнение расчета.
- 5.2. Библиотеки пакета Simulink
- 5.2.1. Sources – источники сигналов
- 5.2.2. Sinks - приемники сигналов
- 5.2.3. Continuous – аналоговые (непрерывные) блоки
- 5.2.4. Discontinuities – нелинейные блоки
- 5.2.5. Discrete – дискретные блоки
- 5.2.6. Math – блоки математических операций
- 5.2.7. Signal Routing – библиотека маршрутизации сигналов
- 6. Динамика объектов управления
- 6.1. Математическое описание непрерывных объектов управления в мехатронных системах
- 6.3. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
- 6.4. Динамические характеристики объектов управления
- 6.5.. Динамические характеристики объектов управления
- Глава 7. Элементы устройств силовой электроники в пакете Sim Power System
- 7.1. Пакет расширения Sim Power System
- 7.1.1. Основные особенности создания моделей
- 7.1. Библиотека пакета Sim Power Systems 3
- 7.2. Electrical Sources - источники электрической энергии
- 7.3. Elements - электротехнические элементы
- 7.4. Power Electronics - устройства силовой электроники
- Measurements - измерительные и контрольные устройства
- 7.5. Powerlib Extras - расширенные библиотеки
- 7.6. Активные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
- Идеальный источник постоянного напряжения
- Глава 8. Элементы устройств в пакете Simscape
- Глава 8 Моделирование гидравлических систем в matlab введение
- 8.1. Гидравлические источники
- Библиографический список