Wprowadzenie do Simulinka Opracowa Dr in Mirosaw Kwiesielewicz

Wprowadzenie do Simulinka Opracował Dr inż. Mirosław Kwiesielewicz Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechnika Gdańska email: mkwies@ely. pg. gda. pl url: http: //www. ely. pg. gda. pl/~mkwies/

Informacje ogólne z Simulink jest interaktywnym pakietem przeznaczonym do modelowania, symulacji, i analizy dynamicznych układów ciągłych, układów dyskretnych w czasie oraz mieszanych, tzn. dyskretno-ciągłych z Simulink jest zintegrowany z MATLABEM z Krótkie wprowadzenie poprzez wydanie polecenia simintro w oknie MATLABA z Polecenie help simulink podaje zestaw funkcji 2

Etapy pracy w Symulinku z Definiowanie modelu yotwarcie okna dla modelu yumieszczenie bloków ypołączenie bloków z Analiza modelu ysymulacja ylinearyzacja yokreślenie punktu równowagi 3

Zawartość Symulinka z Biblioteka bloków z Algorytmy numeryczne z Funkcje używane przy wykonywaniu symulacji modeli Simulinka z okna poleceń MATLABA z Funkcje stosowane przy konstruowaniu modeli i ich maskowaniu 4

Rodzaje okien w Symulinku z Okno modelu - do konstruowania modelu z wykorzystaniem funkcji bibliotecznych z Okno biblioteczne z nagłówkiem Library - okno to umożliwia tworzenie własnych bibliotek użytkownika 5

Rozszerzenia Simulinka - RTW Blockset z 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; z RTW pozwala na: y. Wygenerowanie kodu w języku C lub Ada y. Sterowanie bezpośrednie procesem 6

Rozszerzenia Simulinka - DPS Blockset z Digital Signal Processing Blockset - szybkie projektowanie, budowę prototypów, i symulację cyfrowych układów przetwarzania sygnałów oraz ich implementację w dziedzinie czasu rzeczywistego. z DPS zawiera ponad 100 bloków realizujących operacje przetwarzania, modelowania i analizy sygnałów (wymaga Signal Processing Toolbox); 7

Rozszerzenia Simulinka - NCD Blockset z Interaktywny graficzny interfejs użytkownika (GUI), umożliwiającym modyfikowanie parametrów układu tak, aby osiągnąć możliwie najlepsze przebiegi czasowe wybranych sygnałów. z Parametry dostrajane są automatycznie na podstawie ograniczeń przebiegów czasowych, określanych przez użytkownika 8

Rozszerzenia Simulinka - PS Blockset z Power System Blockset daje możliwość modelowania oraz symulacji układów, które generują oraz przekształcają energię elektryczną oraz są jej różnego rodzaju odbiornikami. z PS zawiera biblioteki bloków reprezentujące elementy składowe obwodów elektrycznych, generatory, transformatory, silniki elektryczne oraz elementy i układy energoelektroniczne. 9

Rozszerzenia Simulinka - Stateflow z Projektowanie i rozbudowa złożonych nadzorujących układów sterowania. Umożliwia modelowanie obiektów dyskretnych i dyskretnociągłych. z Powinien być stosowany łącznie z RTW 10

Algorytmy numeryczne z Wszystkie algorytmy numeryczne dostępne w SIMULINKU można realizować z okna MATLABA. z Z okna poleceń MATLABA mogą być wywoływane funkcje ytrim - do określania punku równowagi modelu ylinmod, dlinmod, linmod 2 - do linearyzacji modeli 11

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych z ode 45 - metoda Runge-Kutty, Dorman-Prince algorytm jednokrokowy - domyślny w Simulinku; z ode 23 - jednokrokowa metoda Runge-Kutty, Bogacki-Shampine z ode 113 - metoda wielokrokowa o zmiennym rzędzie Adams-Bashforth-Moulton - skuteczny przy wymaganej dużej dokładności z ode 15 s - metoda wielokrokowa o zmiennym rzędzie, działająca w oparciu o reguły różniczkowania numerycznego (NDF), 12

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych - c. d. z ode 15 s - Opcjonalnie stosowana jest metoda Gear’a - polecana do rozwiązywania układów sztywnych; z ode 23 s - opiera się na zmodyfikowanej metodzie Rosenbrock’a drugiego rzędu; jest to metoda jednokrokowa; przy mniejszej dokładności bardziej efektywna i stabilna od ode 15 s; 13

Algorytmy zmiennokrokowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych - c. d. z ode 23 t - implementacja reguły trapezowej układy umiarkowanie sztywne ; z ode 23 tb - implementacja metody TR-BDF 2; jest toz zmodyfikowana metoda Runge-Kutty; algorytm może być bardziej efektywny od ode 15 s; z discrete - dla modeli zawierających nieciągłości (bloki dyskretne); 14

Algorytmy stałokrokowe z ode 5 - stałokrokowa wersja ode 45, metoda Dormand-Price; z ode 4 - metoda Runge-Kutty czwartego rzędu; z ode 3 - stałokrokowa wersja funkcji ode 23, metoda Bogacki-Shampine; z ode 2 - ulepszona metoda Eulera (Heuna); z ode 1 - metoda Eulera z discrete - dla modeli, dla których wykrycie przejścia przez zero błąd sterownia nie są ważne 15

Maskowanie podsystemu w SIMULINKU z Pole ikony - komendy definiujące grafikę ikony z Pole inicjalizacji i przekazania parametrów z Pole 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 16

Maskowanie - polecenia pola ikony z disp(łańcuch) - wyświetlenie łańcucha (center) z text(x, y, łańcuch) - wyświetlenie łańcucha począwszy od pozycji o współrzędnych (x, y) z fprintf(łańcuch, lista) - łańcuch oznacza format - lista listę zmiennych z plot(wektor_x, wektor_y) - uproszczona wersja funkcji plot z dpoly(licznik, mianownik) - transmitancja z dpoly(licznik, mianownik, ’z’) - transmitancja dyskretna z dpoly(licznik, mianownik, ’z-’) - transmitancja dyskretna z droots(zera, bieguny, wzmocnienie) - transmitancja 17

Maskowanie - system współrzędnych pola ikony z Samoskalowanie - automatyczne skalowanie ikony z Normalizacja - skalowanie w zakresie od 0 do 1 z Piksele - wymiary ikony wyrażone w pikselach 18