Wprowadzenie do Simulinka

OpracowałDr inż. Mirosław KwiesielewiczWydział Elektrotechniki i AutomatykiPolitechnika Gdańska

email: mkwies@ely.pg.gda.plurl: http://www.ely.pg.gda.pl/~mkwies/

2

Informacje ogólne

Simulink jest interaktywnym pakietem przeznaczonym do modelowania, symulacji, i analizy dynamicznych układów ciągłych, układów dyskretnych w czasie oraz mieszanych, tzn. dyskretno-ciągłych

Simulink jest zintegrowany z MATLABEMKrótkie wprowadzenie poprzez wydanie

polecenia simintro w oknie MATLABAPolecenie help simulink podaje zestaw funkcji

3

Etapy pracy w Symulinku

Definiowanie modelu otwarcie okna dla modelu umieszczenie bloków połączenie bloków

Analiza modelu symulacja linearyzacja określenie punktu równowagi

4

Zawartość Symulinka

Biblioteka blokówAlgorytmy numeryczneFunkcje używane przy wykonywaniu

symulacji modeli Simulinka z okna poleceń MATLABA

Funkcje stosowane przy konstruowaniu modeli i ich maskowaniu

5

Rodzaje okien w Symulinku

Okno modelu - do konstruowania modelu z wykorzystaniem funkcji bibliotecznych

Okno biblioteczne z nagłówkiem Library - okno to umożliwia tworzenie własnych bibliotek użytkownika

6

Rozszerzenia Simulinka - RTW Blockset

Real-Time Workshop - generuje kod języka C, w oparciu o schematy blokowe Simulinka; tworzy programy dla różnych procesorów, w tym sygnałowych oraz pozwala budować nowe MEX pliki; Real - Time Workshop Ada Extension;

RTW pozwala na: Wygenerowanie kodu w języku C lub Ada Sterowanie bezpośrednie procesem

7

Rozszerzenia Simulinka - DPS Blockset

Digital Signal Processing Blockset - szybkie projektowanie, budowę prototypów, i symulację cyfrowych układów przetwarzania sygnałów oraz ich implementację w dziedzinie czasu rzeczywistego.

DPS zawiera ponad 100 bloków realizujących operacje przetwarzania, modelowania i analizy sygnałów (wymaga Signal Processing Toolbox);

8

Rozszerzenia Simulinka - NCD Blockset

Interaktywny graficzny interfejs użytkownika (GUI), umożliwiającym modyfikowanie parametrów układu tak, aby osiągnąć możliwie najlepsze przebiegi czasowe wybranych sygnałów.

Parametry dostrajane są automatycznie na podstawie ograniczeń przebiegów czasowych, określanych przez użytkownika

9

Rozszerzenia Simulinka - PS Blockset

Power System Blockset daje możliwość modelowania oraz symulacji układów, które generują oraz przekształcają energię elektryczną oraz są jej różnego rodzaju odbiornikami.

PS zawiera biblioteki bloków reprezentujące elementy składowe obwodów elektrycznych, generatory, transformatory, silniki elektryczne oraz elementy i układy energoelektroniczne.

10

Rozszerzenia Simulinka - Stateflow

Projektowanie i rozbudowa złożonych nadzorujących układów sterowania. Umożliwia modelowanie obiektów dyskretnych i dyskretno-ciągłych.

Powinien być stosowany łącznie z RTW

11

Algorytmy numeryczne

Wszystkie algorytmy numeryczne dostępne w SIMULINKU można realizować z okna MATLABA.

Z okna poleceń MATLABA mogą być wywoływane funkcje trim - do określania punku równowagi

modelu linmod, dlinmod, linmod2 - do

linearyzacji modeli

12

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych

ode45 - metoda Runge-Kutty, Dorman-Prince - algorytm jednokrokowy - domyślny w Simulinku;

ode23 - jednokrokowa metoda Runge-Kutty, Bogacki-Shampine

ode113 - metoda wielokrokowa o zmiennym rzędzie Adams-Bashforth-Moulton - skuteczny przy wymaganej dużej dokładności

ode15s - metoda wielokrokowa o zmiennym rzędzie, działająca w oparciu o reguły różniczkowania numerycznego (NDF),

13

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych - c.d.

ode15s - Opcjonalnie stosowana jest metoda Gear’a - polecana do rozwiązywania układów sztywnych;

ode23s - opiera się na zmodyfikowanej metodzie Rosenbrock’a drugiego rzędu; jest to metoda jednokrokowa; przy mniejszej dokładności bardziej efektywna i stabilna od ode15s;

14

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych - c.d.

ode23t - implementacja reguły trapezowej - układy umiarkowanie sztywne ;

ode23tb - implementacja metody TR-BDF2; jest toz zmodyfikowana metoda Runge-Kutty; algorytm może być bardziej efektywny od ode15s;

discrete - dla modeli zawierających nieciągłości (bloki dyskretne);

15

Algorytmy stałokrokowe

ode5 - stałokrokowa wersja ode45, metoda Dormand-Price;

ode4 - metoda Runge-Kutty czwartego rzędu;ode3 - stałokrokowa wersja funkcji ode23,

metoda Bogacki-Shampine;ode2 - ulepszona metoda Eulera (Heuna); ode1 - metoda Euleradiscrete - dla modeli, dla których wykrycie

przejścia przez zero błąd sterownia nie są ważne

16

Maskowanie podsystemu w SIMULINKU

Pole ikony - komendy definiujące grafikę ikony

Pole inicjalizacji i przekazania parametrówPole opisu - opis działania maskowanego

bloku i definicja pomocy (help) on line

Uwaga: we wszystkich polach występuje ten sam element - typ maski - można go traktować jako tytuł

17

Maskowanie - polecenia pola ikony

disp(łańcuch) - wyświetlenie łańcucha (center) text(x,y,łańcuch) - wyświetlenie łańcucha począwszy od

pozycji o współrzędnych (x,y) fprintf(łańcuch,lista) - łańcuch oznacza format - lista

listę zmiennych plot(wektor_x,wektor_y) - uproszczona wersja funkcji

plot dpoly(licznik,mianownik) - transmitancja dpoly(licznik,mianownik,’z’) - transmitancja dyskretna dpoly(licznik,mianownik,’z-’) - transmitancja dyskretna droots(zera,bieguny,wzmocnienie) - transmitancja

18

Maskowanie - system współrzędnych pola ikony

Samoskalowanie - automatyczne skalowanie ikony

Normalizacja - skalowanie w zakresie od 0 do 1

Piksele - wymiary ikony wyrażone w pikselach