Отредактировано 6 несколько месяцев назад от ExtremeHow Редакционная команда
MATLABSimulinkСимуляцияМоделированиеСистемы управленияПроектирование системыДинамические системыБлок диаграммыИнтегрированная разработкаПродукты MATLAB
Перевод обновлен 6 несколько месяцев назад
Simulink — это среда блок-схем для многодоменного моделирования и проектирования на основе моделей. Она поддерживает проектирование на уровне систем, моделирование, автоматическую генерацию кода и непрерывное тестирование и проверку встроенных систем. Simulink используется вместе с MATLAB для обеспечения полноценного инженерного рабочего процесса. В этом руководстве вы узнаете, как использовать Simulink с MATLAB. Мы рассмотрим основы настройки вашей среды, создания моделей, их моделирование и встраивания кода MATLAB в ваши модели Simulink.
Чтобы начать работу с Simulink, вам необходимо сначала установить MATLAB на ваш компьютер, так как Simulink является частью среды MATLAB. Откройте рабочий стол MATLAB, и вы найдете значок Simulink на панели инструментов. Щелчок по этому значку откроет стартовую страницу Simulink, где вы можете создать новую модель или открыть существующую модель.
На стартовой странице Simulink вы найдете различные шаблоны и примеры, которые помогут вам начать работу. Вы можете выбрать пустую модель или начать с одной из обучающих моделей. Для начала мы начнем с пустой модели, чтобы изучить основные функции.
После открытия пустой модели вы увидите окно блок-схемы без названия. Здесь вы создадите свою модель с использованием блоков Simulink. Simulink предоставляет широкий выбор блоков, которые вы можете использовать для создания своих моделей. Эти блоки организованы в библиотеки Signal Routing, Signal Operation, Sinks, Sources и многие другие, которые вы можете просматривать через Браузер библиотек или искать напрямую.
Давайте создадим простую модель: синусоидальный сигнал на осциллограф. Сначала откройте Браузер библиотек и найдите блок синусоиды в разделе Источник. Перетащите его на вашу модель. Затем найдите блок осциллографа в разделе Потребители сигналов и перетащите его на модель. Соедините выходы блока синусоиды с входами блока осциллографа, щелкнув и перетащив линию между ними.
Теперь вы создали простую модель синусоиды, поступающей на осциллограф. Вы можете настроить свойства блока синусоиды, дважды щелкнув по нему. Вы можете изменить такие параметры, как амплитуда, частота и фаза, чтобы удовлетворить потребности вашей модели.
После настройки вашей модели следующим шагом является ее моделирование. В Simulink запуск моделирования означает решение подлежащих математических уравнений в вашей модели с течением времени. Для моделирования вашей модели перейдите на панель инструментов и нажмите зеленую кнопку воспроизведения. Ваша модель начнет моделироваться, и блок Осциллографа будет отображать выходной сигнал синусоиды в реальном времени.
Вы можете изменить время моделирования, изменив 'Время остановки' на вкладке Симуляция на панели инструментов. В зависимости от сложности вашей модели, вы можете получить различные выходные данные моделирования, которые можно настроить для лучшего понимания поведения модели.
Одним из основных преимуществ использования Simulink является его бесшовная интеграция с MATLAB. Вы можете использовать функции MATLAB в своей модели Simulink с помощью блока функции MATLAB. Этот блок позволяет вам писать код MATLAB в нем и использовать его как часть модели.
Например, если вы хотите настроить обработку сигнала, вы можете создать сценарий или функцию MATLAB и вызвать ее, используя блок функции MATLAB. Вот простой пример кода, который добавляет константы к сигналу:
function y = fcn(u) %#codegen y = u + 5; end
function y = fcn(u) %#codegen y = u + 5; end
В этом коде `u` — это вход функции, и функция добавляет 5 к входному сигналу и выдает результат `y`. Вы помещаете этот пользовательский код в блок функции MATLAB.
Параметризация моделей делает их более гибкими и пригодными для повторного использования. Вы можете использовать переменные и параметры MATLAB в моделях Simulink для определения динамического поведения. Например, вы можете иметь несколько блоков, требующих одного и того же параметра, например, значения усиления, которое необходимо настроить.
Допустим, у вас есть блок усиления в вашей модели, и вы хотите использовать переменную рабочей области MATLAB для его значения. Сначала определите переменную в рабочей области MATLAB:
GainValue = 10;
GainValue = 10;
Затем в поле параметров блока усиления введите `GainValue`. Simulink будет извлекать текущую переменную рабочей области при запуске модели, что позволит вам изменять значение динамически без изменения блок-схемы.
Колбэки — это расширенная функция в Simulink и MATLAB, которая позволяет выполнять команды в определенные моменты во время цикла моделирования модели или сеанса редактирования. Вы можете определить пользовательский код, который будет выполняться при загрузке модели, при старте моделирования или даже в конце моделирования.
Колбэки можно найти в Свойствах модели в меню Файл, где вы можете определить действия, такие как настройка среды, проверка параметров или запуск регистрации данных каждый раз, когда модель загружается или моделируется.
Подсистемы помогают организовать сложную модель в более управляемую иерархию, группируя связанные блоки. Чтобы создать подсистему, выберите несколько блоков, щелкните правой кнопкой мыши и выберите 'Создать подсистему из выделенного'. Это действие сворачивает выбранные элементы в один блок, упрощая верхний уровень вашей модели.
Чтобы сохранить вашу модель Simulink, щелкните Файл > Сохранить как и выберите директорию и имя для вашего файла. Формат файла по умолчанию - .slx, который сжат и более эффективен, чем старый формат .mdl.
При работе с моделями Simulink, особенно в командной среде, рекомендуется использовать систему контроля версий, такую как Git. Экспортируйте модель в текстовый формат файла, чтобы облегчить отслеживание изменений со временем и сотрудничество с другими.
Отладка важна для обеспечения корректной работы ваших моделей. Simulink предоставляет различные инструменты отладки, которые помогают обнаруживать и устранять проблемы. Вот некоторые из этих инструментов:
По мере того, как вы становитесь более знакомыми с Simulink, вы сможете исследовать более сложные функции, такие как:
Simulink бесшовно интегрируется с MATLAB, предоставляя мощную среду для моделирования, симуляции и анализа динамических систем. Используя блок-схемы, Simulink позволяет инженерам и ученым легко навигировать и моделировать сложное поведение. По мере изучения его возможностей и встраивания функций MATLAB вы обнаружите его универсальность и эффективность в решении сложных инженерных задач.
Непрерывное обучение и эксперименты с различными блоками и инструментами помогут повысить вашу квалификацию в Simulink. Рассмотрите возможность присоединения к сообществу или форуму, где вы сможете делиться инсайтами, задавать вопросы и учиться у других. Наслаждайтесь моделированием!
Если вы найдете что-то неправильное в содержании статьи, вы можете