Что такое Simulink?
За последние несколько лет Simulink стал наиболее часто используемым пакетом инженерного программного обеспечения в академических кругах и отраслях промышленности. Simulink интегрирован с программным обеспечением MATLAB, которое используется для моделирования и анализа динамических систем, а также выполнения сложных математических расчетов. На нашем сайте вы можете посмотреть цикл статей по проектированию встраиваемых систем с помощью MATLAB.
Simulink же предоставляет графический интерфейс пользователя (GUI) в виде блок-схем для построения модели так же, как вы строите ее с помощью карандаша и бумаги. Чтобы понять Simulink, вы можете рассмотреть простой пример:
В приведенном на рисунке примере мы генерируем синусоидальную волну из блока синусоидальной волны и усиливаем ее коэффициентом усиления, который вы непосредственно проверяете в Simulink, дважды щелкнув блок области видимости.
Как запустить Simulink в MATLAB?
Чтобы открыть Simulink в MATLAB, вы можете просто нажать кнопку Simulink в строке меню MATLAB, как показано на изображении ниже.
В противном случае вы можете просто использовать командное окно, чтобы открыть Simulink. Просто напишите «simulink» в командной строке и нажмите Enter.
Ниже показано первое окно, которое появляется после открытия Simulink:
Как вы можете видеть на изображении, существуют разные варианты выполнения разных задач, например, вы можете создать свой шаблон, пустую модель, пустую библиотеку и многие другие.
Всякий раз, когда нам нужно разработать новую модель, мы выбираем опцию «Blank Model (Пустая модель)» , дважды щелкнув по ней. Пустое окно модели, которое мы также можем назвать окном Simulink, выглядит как на изображении ниже.
Браузер библиотеки Simulink
Браузер библиотеки Simulink содержит приемники, источники, соединители, линейные и нелинейные компоненты. Simulink намного лучше чем другие предыдущие пакеты моделирования, в которых необходимо формулировать уравнения в программе, тогда как в Simulink вы можете выбирать функцию и блоки, и вам просто нужно ввести значения переменных уравнений.
Чтобы открыть браузер библиотеки Simulink, вы можете просто нажать кнопку «Library browser (Обозреватель библиотеки)» в меню Simulink, как показано ниже.
Другой способ открыть браузер библиотеки Simulink — ввести приведенную ниже команду в командном окне. Команда чувствительна к регистру, поэтому будьте осторожны при вводе:
|
1 |
slLibraryBrowser |
Так выглядит браузер библиотеки Simulink, в котором можно искать стоки, источники, коннекторы, линейные и нелинейные компоненты.
Запуск демонстрационной модели в MATLAB Simulink
Simulink уже содержит ряд простых и продвинутых моделей различных типов систем, таких как аудио, связь, компьютерное зрение, DSP (цифровая обработка сигналов), системы реального времени и многие другие, как вы можете видеть на изображении ниже.
Чтобы запустить пример или демонстрационную модель, просто дважды щелкните по ней, и появится всплывающее окно ее модели Simulink как показано на изображении ниже.
После моделирования вы можете запустить модель на исполнение и проверить ее работу, выбрав метод интеграции, меню Simulink или командное окно. Самый простой и удобный способ для этого — просто использовать кнопку «RUN» в меню Simulink как показано на следующем рисунке.
Вы также можете использовать или редактировать демонстрационную модель, если хотите.
Запуск отладчика
Simulink Debugger — это инструмент Simulink для поиска или диагностики ошибок в модели. Отладчик помогает вам проверить или запустить моделирование шаг за шагом, а также отображает состояния ввода, вывода и конкретного блока модели.
Чтобы запустить отладчик вам просто нужно выбрать пункт debug в меню simulation как показано на следующем рисунке.
Вы даже можете запустить отладчик из командного окна, просто набрав следующую команду:
|
1 |
sldebug (‘model name’) |
Создание модели Simulink для усилителя сигнала
Шаг 1: Запустите Simulink с помощью кнопки введите «simulink» в командном окне.
Шаг 2: Выберите «Blank Model (Шаблон модели)» в Simulink, как показано на рисунке ниже.
Шаг 3: Теперь мы собираемся построить «модель усилителя сигнала», которая принимает входной сигнал и усиливает его с помощью коэффициента усиления.
Для модели усилителя сигнала нам нужен блок синусоидальной волны , блок усиления и осциллограф .
Шаг 4: Откройте браузер библиотеки, набрав «sl'LibraryBrowser» в командном окне. Затем выберите необходимые блоки и перетащите их в окно Simulink из окна браузера библиотеки, как показано на изображении ниже.
Шаг 5: После размещения всех блоков в окне Simulink вам необходимо соединить их согласно изображению, показанному ниже.
Шаг 6: Вам необходимо изменить настройку для получения двух входов в блоке осциллографа , поэтому дважды щелкните на блок осциллографа, а затем перейдите к его настройкам и измените «Number of input Ports (Количество входных портов)» на «2», как показано на изображении ниже.
Шаг 7: Теперь для усиления вы можете установить значение амплитуды синусоидальной волны и коэффициент усиления, дважды щелкнув соответствующий блок.
Шаг 8: После завершения этого мы можем запустить нашу модель Simulink с помощью кнопки «RUN».
Подождите, пока Simulink скомпилирует вашу модель, которую вы можете увидеть в правом нижнем углу окна.
Шаг 9: Теперь, чтобы получить результат, дважды щелкните осциллограф, и вы сможете увидеть как входной, так и усиленный сигнал, как показано на изображении ниже.
В результате вы можете наблюдать форму выходного сигнала, усиленного в 3 раза по сравнению с входным сигналом.
Шаг 10: Теперь вы можете сохранить свою модель, а также распечатать ее. Расширение для дизайна Simulink — «.slx», поэтому следите за расширением при сохранении, обычно оно автоматически принимает расширение «.slx».
Более подробно описанные шаги по созданию модели вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.
Моделирование динамической системы управления
Simulink используется для анализа различных сложных систем в реальном времени, связанных с трением, сопротивлением воздуха, проскальзыванием шестерен и т. д. Эти системы очень сложны, и разработка модели для них выходит за рамки данной статьи. Но чтобы научиться моделировать систему динамического управления, MATLAB сам предоставил хорошую документацию. Вы можете получить к этому доступ в учебном пособии по началу работы (Getting Started) с MATLAB. Перейдите к разделу «Model a Dynamic System (Моделирование динамической системы)» после выбора пункта «Getting Started (Начало работы)» .
Вы будете перенаправлены в окно справки MATLAB, как показано на рисунке ниже.
