Начало работы в Simulink

Date: 2015-10-07; view: 756.

Для запуска Simulink нужно сначала запустить MATLAB и далее выполнить одно из следующих действий:

1. для открытия библиотеки блоков Simulink выполнить в командной строке главного окна MATLAB команду simulink (рис. 1) или нажать кнопку (Simulink) на панели инструментов командного окна MATLAB.

рис. 1 Основное окно MATLAB

2. для открытия уже имеющейся Simulink-модели можно выполнить команду Open… в меню File и открыть файл модели (mdl - файл) или с помощью мыши перетащить нужный файл из окна проводника в окно MATLAB.

Использование одного из перечисленных в п.1 способов приводит к открытию окна обозревателя разделов библиотеки Simulink (рис. 2).

рис. 2 Окно обозревателя разделов библиотеки Simulink

Окно обозревателя библиотеки блоков содержит следующие элементы:

1. Заголовок с названием окна – Simulink Library Browser.
2. Меню с командами File, Edit, View, Help.
3. Панель инструментов с ярлыками наиболее часто используемых команд и строкой для быстрого поиска блоков по названию.
4. Окно комментария для вывода поясняющего сообщения о выбранном блоке.
5. Список разделов библиотеки, реализованный в виде дерева.
6. Окно содержимого раздела библиотеки (список вложенных разделов библиотеки или блоков).
7. Строка состояния, содержащая подсказку по выполняемому действию.

Кнопки панели инструментов имеют следующее назначение (рис. 3):

рис. 3 Панель инструментов Simulink

1. Создать новую Simulink-модель (открыть новое окно модели).
2. Открыть одну из существующих Simulink-моделей.
3. Установить режим отображения окна обозревателя «поверх всех окон». Повторное нажатие отменяет такой режим.
4. Поиск блока по названию (по первым символам названия). После того как блок будет найден, в окне обозревателя откроется соответствующий раздел библиотеки, а блок будет выделен. Если же блок с таким названием отсутствует, то в окне комментария будет выведено сообщение Not found <имя блока> (Блок не найден).

Для начала работы нужно открыть рабочее окно Simulink в котором в дальнейшем будет создаваться модель системы в виде структурной схемы. Это можно сделать, нажав левой кнопки мыши пиктограмму (Create a new model) на панели инструментов (рис. 3), или с помощью меню File/New/Model(рис. 4). Также можно использовать «горячие клавиши» Ctrl+N.

рис. 4 Создание новой simulink-модели

Имя появившегося окна модели (и самой simulink-модели) по умолчанию задается «untitled». На (рис. 5) изображено рабочее окно модели.

рис. 5 Рабочее окно simulink-модели

Для построения структурной схемы модели нужно выбрать блок из библиотеки блоков и, не отпуская левую кнопку мыши, перетащить его в рабочее окно модели. Затем следует провести линии связи, выбрать параметры моделирования, выполнить моделирование и проанализировать результаты. Мы в дальнейшем рассмотрим подробнее эти действия на примерах.

Окно модели содержит следующие элементы:

1. Заголовок, с названием окна. Вновь созданному окну присваивается имя Untitledс соответствующим номером.
2. Меню с командами File, Edit, View и т.д.
3. Панель инструментов.
4. Окно для создания схемы модели.
5. Строка состояния, содержащая информацию о текущем состоянии модели.

Меню окна содержит команды для редактирования модели, ее настройки и управления процессом расчета, работы файлами и т.п.:

• File (Файл) – Работа с файлами моделей.
• Edit (Редактирование) – Изменение модели и поиск блоков.
• View (Вид) — Управление показом элементов интерфейса.
• Simulation (Моделирование)– Задание настроек для моделирования и управление процессом расчета.
• Format (Форматирование) – Изменение внешнего вида блоков и модели в целом.
• Tools (Инструментальные средства) – Применение специальных средств для работы с моделью (отладчик, линейный анализ и т.п.)
• Help (Справка)– Вывод окон справочной системы.

Некоторые из этих команд очевидны, а некоторые мы подробнее рассмотрим в дальнейшем.

Для работы с моделью можно также использовать кнопки на панели инструментов (рис. 6).

рис. 6 Панель инструментов рабочего окна модели

Кнопки панели инструментов имеют следующее назначение:

1. New Model – Открыть новое (пустое) окно модели.
2. Open Model – Открыть существующий mdl-файл.
3. Save Model – Сохранить mdl-файл на диске.
4. Print Model – Вывод на печать блок-диаграммы модели.
5. Cut – Вырезать выделенную часть модели в буфер промежуточного хранения.
6. Copy – Скопировать выделенную часть модели в буфер промежуточного хранения.
7. Paste – Вставить в окно модели содержимое буфера промежуточного хранения.
8. Navigate– Кнопки навигации между окнами Navigate back, Navigate forward. Go to parent system — Переход из подсистемы в систему высшего уровня иерархии (“родительсую систему”). Команда доступна только, если открыта подсистема.
9. Undo – Отменить предыдущую операцию редактирования.
10. Redo – Восстановить результат отмененной операции редактирования.
11. Start/Pause/Continue Simulation – Запуск модели на исполнение (команда Start); после запуска модели на изображении кнопки выводится символ , и ей соответствует уже команда Pause (Приостановить моделирование); для возобновления моделирования следует щелкнуть по той же кнопке, поскольку в режиме паузы ей соответствует команда Continue (Продолжить).
12. Stop – Закончить моделирование. Кнопка становится доступной после начала моделирования, а также после выполнения команды Pause.
13. Simulation stop time– Время окончания моделирования.
14. Normal/Accelerator – Обычный/Ускоренный режим расчета. Инструмент доступен, если установлено приложение Simulink Performance Tool.
15. Show when hovering– Показывать при «зависании».
16. Incremental build– Компилирует модель, использует Run-Time WorkShop.
17. Refresh model blocks– Обновляет блоки модели, вызывая соответствующие процессы, чтобы отобразить изменения интерфейса.
18. Update diagram– Обновляет диаграмму (изображение схемы модели), при этом происходит повторная инициализация всех блоков и подсистем.
19. Build subsystem– Компилирует выделенную подсистему в исполняемый файл (.exe). Скомпилированная прпограмма выполняет те же действия, что и подсистема, но выполняется независимо от Simulink. В результате выполнения программы создаётся mat-файл с выходными данными подсистемы.
20. Library Browser – Открыть окно обозревателя библиотек.
21. Launch model exploer – Запускает утилиту Model Explorer, которая предоставляет удобный графический интерфейс, в котором объединены все настройки Simulink, модели, подсистем и отдельных блоков, рабочие области MATLAB, модели и подсистем.
22. Toggle Model Browser – Открыть окно обозревателя модели.
23. Debug — Запуск отладчика модели.

В нижней части окна модели находится строка состояния, в которой отображаются краткие комментарии к кнопкам панели инструментов, а также к пунктам меню, когда указатель мыши находится над соответствующим элементом интерфейса. Это же текстовое поле используется и для индикации состояния Simulink: Ready (Готов) или Running (Выполнение). В строке состояния отображаются также:

• масштаб отображения блок-диаграммы (в процентах, исходное значение равно 100%),
• индикатор степени завершенности сеанса моделирования (появляется после запуска модели),
• текущее значения модельного времени (выводится также только после запуска модели),
• используемый алгоритм расчета состояний модели (метод решения).

Готовые блоки, которые можно использовать для построения структурных схем, содержатся в библиотеке Simulink (пункт 5 на рис. 2). Список разделов библиотеки Simulink представлен в виде дерева, и правила работы с ним являются общими для списков такого вида:

• Пиктограмма свернутого узла дерева содержит символ "+", а пиктограмма развернутого содержит символ "-".
• Для того чтобы развернуть или свернуть узел дерева, достаточно щелкнуть на его пиктограмме левой клавишей мыши.

При выборе соответствующего раздела библиотеки в правой части окна отображается его содержимое. Библиотека Simulink довольно обширна и в ней модели объектов и устройств (блоки) группируются по функциональному уровню в разделы. Мы рассмотрим только те разделы и те блоки, которые будут использоваться в дальнейшем для работы:

1. Continuous – линейные блоки.
2. Discrete – дискретные блоки.
3. Math Operations– блоки математических операций.
4. Nonlinear –нелинейные блоки.
5. Ports & Subsystems– порты и подсистемы.
6. Signal Routing– маршрутизация сигналов.
7. Sinks – регистрирующие устройства.
8. Sources –источники сигналов и воздействий.
9. User-Defined Function –функции, заданные пользователем.

Большинство Simulink-моделей укладываются в следующую общую схему (рис. 7).

рис. 7 Общая схема simulink-моделей

Выходной сигнал источника является переменной, которая воздействует на систему, описываемую в виде структурной схемы. Преобразованный сигнал источника, после прохождения через структурную схему, регистрируется с помощью специальных устройств. Simulink -модели могут включать один или несколько блоков источников и регистраторов. Но приведенная выше схема не является универсальной, т. к. модели могут не содержать блоки из каких-нибудь выделенных на схеме групп как, например, простые модели, состоящие только из источников сигналов и регистрирующих устройств. Или, более сложные модели автономных систем, не находящихся в состоянии равновесия. На структурной схеме такие системы не имеют входного воздействия (блоков источников).