Проектирования мехатронных систем

Общие вопросы создания моделей в пакете Simulink

Обозреватель разделов библиотеки пакета Simulink

Библиотека Simulink представляет собой набор виртуальных блоков, используя которые можно исследовать любую мехатронную систему. Для всех блоков существует возможность настройки параметров. Параметры настройки отражаются в полях окна настройки выбранного блока. Кнопка Help в окне настройки открывает подробную информацию о блоке и его параметрах настройки.

Для запуска программы необходимо предварительно запустить пакет MATLAB (рис. 3.1).

Рис. 5.1. Основное окно программы Matlab

Запуск программы Simulink приводит к открытию окна обозревателя разделов библиотеки Simulink (рис.5.2).

Рис. 5.2. Окно обозревателя разделов библиотеки Simulink

Создание модели

Для создания модели в среде Simulink необходимо последовательно выполнить ряд действий:

Создать новый файл модели с помощью команды File/New/Model, или используя кнопку на панели инструментов (здесь и далее с помощью символа «/» указаны пункты меню программы, которые необходимо последовательно выбрать для выполнения указанного действия). Вновь созданное окно модели показано на рис. 5.3.

 

Рис. 5.3. Пустое окно

Расположить блоки в окне модели. Для этого необходимо открыть соответ­ствующий раздел библиотеки (Например, Sources – Источники). Далее, указав курсором на требуемый блок и нажав на левую клавишу «мыши» – «перетащить» блок в созданное окно. Клавишу мыши нужно держать нажатой.

Для удаления блока необходимо выбрать блок (указать курсором на его изоб­ражение и нажать левую клавишу «мыши»), а затем нажать клавишу Delete на клавиатуре.

Далее, если это требуется, нужно изменить параметры блока, установленные программой «по умолчанию». Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей «мыши», указав курсором на изображение блока. Откроется окно на­стройки параметров данного блока. После внесения изменений нужно закрыть окно кнопкой ОК.

На рис. 5.4 в качестве примера показаны блок, моделирующий передаточную функцию, и окно настройки параметров данного блока.

Рис. 5.4. Блок, моделирующий передаточную функцию,

и окно настройки параметров блока

Контрольное задание: сделать несколько (2…3) моделей передаточной функции окно настройки.

После установки на схеме всех блоков из требуемых библиотек нужно выпол­нить соединение элементов схемы. Схема модели, в которой выполнены соеди­нения между блоками, показана на рис. 2.5.

После составления расчетной схемы необходимо сохранить ее в виде файла на диске, выбрав пункт меню File/Save As... в окне схемы и указав папку и имя файла. При повторных запусках программы Simulink загрузка схемы осуществля­ется с помощью меню File70pen... в окне обозревателя библиотеки.

Окно модели содержит следующие элементы (рис. 5.5):

1. Заголовок, с названием окна. Вновь созданному окну присваивается имя Untitled с соответствующим номером.

2. Меню с командами File. Edit. View и т. п.

3. Панель инструментов.

4. Окно для создания схемы модели.

 

Рис. 5.5. Схема модели

5. Строка состояния, содержащая информацию о текущем состоянии модели.

Меню окна содержит команды для редактирования модели, ее настройки и управления процессом расчета, работы с 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.

Внимание! Обратите внимание на команды – их знание облегчит вашу работу

5.1.3.Установка параметров расчета и его выполнение

Перед выполнением расчетов необходимо предварительно задать параметры расчета. Задание параметров расчета выполняется в панели управления меню Simulation/Configuration Parameters (вкладка Solver). Вид панели управления приведен на рис. 5.6. Ниже коротко описаны только те функции, которые используются в дальнейшем при моделировании устройств моделирования.

Рис. 5.6. Панель управления

Установка параметров расчета модели выполняется с помощью элементов управления, размещенных на вкладке Solver. Эти элементы разделены группы:

1. Simulation time (Интервал моделирования, или, иными словами, время расчета),

2. Solver options (Параметры расчета).

Время расчета задается указанием начального (Start time) и конечного (Stop time) значений времени расчета. Начальное время, как правило, задается равным нулю. Величина конечного времени задается пользователем исходя из условий решаемой задачи.

Solver options (Параметры расчета).

При выборе параметров расчета необходимо указать способ моделирования (Type) и метод расчета нового состояния системы (Solver). Для параметра Туре доступны два варианта – с фиксированным (Fixed-step) или с переменным Variable-step) шагом. Как правило, Variable-step используется для моделирования непрерывных систем, a Fixed-step – для дискретных.

Список методов расчета нового состояния системы (Solver) содержит несколько вариантов. Эти методы различны для переменного (Variable-step) и для фиксированного (Fixed-step) шага времени, но, по сути, представляют собой процедуры решения систем дифференциальных уравнений. Величина шага моделирования по умолчанию устанавливается системой автоматически (auto). Требуемая величина шага может быть введена вместо значения auto. При выборе Variable-step в области появляются поля для установки трех параметров:

Max step size – максимальный шаг расчета. По умолчанию он устанавливается автоматически (auto) и его значение в этом случае равно (StopTime – StartTime)/50.

Довольно часто это значение оказывается слишком большим, и наблюдаемые графики представляют собой ломаные (а не плавные) линии. В этом случае величину максимального шага расчета необходимо задавать явным образом.

Min step size – минимальный шаг расчета.

Initial step size – начальное значение шага моделирования.

При моделировании непрерывных систем с использованием переменного шага необходимо указать точность вычислений: относительную (Relative tolerance) и абсолютную (Absolute tolerance). По умолчанию они равны соответственно 10–3 и auto.