Como usar o Simulink com o MATLAB

Editado 6 meses atrás por ExtremeHow Equipe Editorial

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Simulink é um ambiente de diagrama de blocos para simulação multi-domínio e design baseado em modelos. Ele suporta design em nível de sistema, simulação, geração automática de código e testes e verificação contínuos de sistemas embarcados. O Simulink é usado em conjunto com o MATLAB para fornecer um fluxo de trabalho de engenharia completo. Neste guia, você aprenderá a usar o Simulink com o MATLAB. Vamos cobrir o básico de como configurar seu ambiente, criar modelos, simulá-los e incorporar código MATLAB em seus modelos Simulink.

Começando com o Simulink

Para começar a usar o Simulink, você deve primeiro instalar o MATLAB no seu computador, pois o Simulink faz parte do ambiente do MATLAB. Abra a área de trabalho do MATLAB e você encontrará o ícone do Simulink na barra de ferramentas. Clicar neste ícone abre a página inicial do Simulink, onde você pode criar um novo modelo ou abrir um modelo existente.

Na página inicial do Simulink, você encontrará vários modelos e exemplos para ajudá-lo a começar. Você pode escolher um modelo em branco ou começar com um dos modelos tutoriais. Para iniciantes, começaremos com um modelo em branco para aprender sobre as funcionalidades básicas.

Criando seu primeiro modelo

Após abrir o modelo em branco, você verá uma janela de diagrama de blocos sem título. É aqui que você criará seu modelo usando blocos do Simulink. O Simulink fornece uma ampla gama de blocos que você pode usar para criar seus modelos. Esses blocos estão organizados em bibliotecas de Roteamento de Sinal, Operação de Sinal, Receptores, Fontes e muitas outras que você pode navegar pelo Navegador de Biblioteca ou pesquisar diretamente.

Vamos criar um modelo simples: entrada de onda senoidal para a visualização. Primeiro, abra o Navegador de Biblioteca e localize o bloco de onda senoidal em Fonte. Arraste e solte no seu modelo. Em seguida, encontre o bloco de visualização em Receptores e arraste-o para o modelo. Conecte as saídas do bloco de onda senoidal às entradas do bloco de visualização clicando e arrastando uma linha entre eles.

Agora, você criou um modelo simples da onda senoidal indo para a visualização. Você pode configurar as propriedades do bloco de onda senoidal clicando duas vezes nele. Você pode alterar parâmetros como amplitude, frequência e fase para atender às necessidades do seu modelo.

Executando a simulação

Depois de configurar seu modelo, o próximo passo é simulá-lo. No Simulink, executar uma simulação significa resolver as equações matemáticas subjacentes em seu modelo em relação ao tempo. Para simular seu modelo, vá para a barra de ferramentas e clique no botão verde de reprodução. Seu modelo começará a simular e o bloco de visualização exibirá a saída da onda senoidal em tempo real.

Você pode ajustar o tempo de simulação modificando o 'Tempo de Parada' na aba de Simulação na barra de ferramentas. Dependendo da complexidade do seu modelo, você pode obter diferentes saídas de simulação que podem ser configuradas para entender melhor o comportamento do modelo.

Incorporando funções MATLAB

Uma das grandes vantagens de usar o Simulink é que ele é perfeitamente integrado ao MATLAB. Você pode usar funções MATLAB em seu modelo Simulink usando o bloco de função MATLAB. Este bloco permite que você escreva código MATLAB dentro dele e o use como parte do modelo.

Por exemplo, se você deseja personalizar o processamento de um sinal, pode criar um script ou função MATLAB e chamá-lo usando um bloco de função MATLAB. Aqui está um exemplo simples de código que adiciona constantes a um sinal:

function y = fcn(u) %#codegen y = u + 5; end
function y = fcn(u) %#codegen y = u + 5; end

Neste código, `u` é uma entrada para a função, e a função adiciona 5 ao sinal de entrada e gera o resultado `y`. Você coloca este código personalizado dentro de um bloco de função MATLAB.

Parametrizando modelos

Parametrizar modelos os torna mais flexíveis e reutilizáveis. Você pode usar variáveis e parâmetros MATLAB em modelos Simulink para definir comportamentos dinâmicos. Por exemplo, você pode ter vários blocos que requerem o mesmo parâmetro, como um valor de ganho que precisa ser ajustado.

Suponha que você tenha um bloco de ganho em seu modelo e deseje usar a variável de espaço de trabalho do MATLAB para seu valor. Primeiro, defina a variável no espaço de trabalho MATLAB:

GainValue = 10;
GainValue = 10;

Em seguida, no campo de Parâmetro do bloco de Ganho, insira `GainValue`. O Simulink buscará a variável atual do espaço de trabalho quando executar o modelo, permitindo que você altere o valor dinamicamente sem modificar o diagrama de blocos.

Usando callbacks

Callbacks são um recurso avançado no Simulink e MATLAB que permite executar comandos em momentos específicos durante um ciclo de simulação do modelo ou sessão de edição. Você pode definir um código personalizado para ser executado quando o modelo for carregado, quando a simulação começar ou até mesmo no final da simulação.

Os callbacks podem ser encontrados nas Propriedades do Modelo sob o menu Arquivo, onde você pode definir ações como configurar o ambiente, verificar parâmetros ou iniciar o registro de dados toda vez que o modelo for carregado ou simulado.

Trabalhando com subsistemas

Sub-sistemas ajudam a organizar um modelo complexo em uma hierarquia mais gerenciável agrupando blocos relacionados. Para criar um subsistema, selecione vários blocos, clique com o botão direito e escolha 'Criar Subsistema a partir da Seleção'. Esta ação colapsa os elementos selecionados em um único bloco, simplificando a visão geral do seu modelo.

Salvando e gerenciando modelos

Para salvar seu modelo Simulink, clique em Arquivo > Salvar Como e escolha um diretório e nome para seu arquivo. O formato de arquivo padrão é .slx, que é comprimido e mais eficiente que o formato mais antigo .mdl.

Ao trabalhar com modelos Simulink, especialmente em um ambiente de equipe, é recomendado usar um sistema de controle de versão como o Git. Exporte o modelo para um formato de arquivo baseado em texto para ajudar a rastrear mudanças ao longo do tempo e colaborar com outros.

Depuração de modelos Simulink

A depuração é importante para garantir que seus modelos funcionem corretamente. O Simulink fornece várias ferramentas de depuração para ajudá-lo a identificar e resolver problemas. Algumas dessas ferramentas incluem:

• Visualizador de Diagnóstico: Exibe erros e avisos durante a simulação e fornece mensagens detalhadas para ajudar a diagnosticar problemas.
• Bloco de Visualização: Use para visualizar sinais e verificar se eles seguem o padrão esperado.
• Aserções: Adicione asserções para garantir que os sinais permaneçam dentro dos limites esperados.

Recursos avançados

À medida que você se familiariza mais com o Simulink, poderá explorar recursos mais avançados, como:

• Stateflow: Utilize para modelar lógica complexa para sistemas com máquinas de estados finitos, fluxogramas e diagramas de transição.
• Geração de Código: Gere automaticamente código C/C++ a partir de seus modelos Simulink para integrar com sistemas embarcados.
• Simulink Real-Time: Conecte e utilize modelos Simulink com hardware em tempo real para prototipagem de sistemas.

Conclusão

Simulink se integra perfeitamente com o MATLAB, fornecendo um ambiente poderoso para modelar, simular e analisar sistemas dinâmicos. Usando diagramas de bloco, o Simulink permite que engenheiros e cientistas naveguem e modelem facilmente comportamentos complexos. À medida que você explora suas capacidades e incorpora funções MATLAB, descobrirá sua versatilidade e eficácia na resolução de problemas de engenharia complexos.

Aprender continuamente e experimentar diferentes blocos e ferramentas aumentará sua proficiência no Simulink. Considere juntar-se a uma comunidade ou fórum onde você pode compartilhar insights, fazer perguntas e aprender com outros. Aproveite a modelagem!

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