2.2 Пакет розширення simulink. Створення математичних моделей, заданих функціональними або структурними блок-схемами, виробляється в додатку simulink.

Пакет Simulink є ядром інтерактивного програмного комплексу, призначеного для математичного моделювання лінійних і нелінійних динамічних систем та пристроїв, представлених своєю функціональною (структурною) блок-схемою, яка іменується моделлю.

За допомогою даного пакета можливі різні варіанти моделювання: у тимчасовій області, у частотному діапазоні, на основі спектральних перетворень Фур'є з використанням методу Монте-Карло тощо.

Для побудови функціональної блок-схеми пристроїв, які моделюються, Simulink має велику бібліотеку блокових компонентів та зручний редактор блок-схем. Його засновано на графічному інтерфейсі користувача і, власне кажучи, він є технічним засобом візуально-імітаційного моделювання.

Для створення моделі необхідно запустити пакет розширення Simulink. Зробити це можна, натиснувши кнопку Simulink на стандартній панелі інструментів вікна робочого простору MATLAB. При цьому відкривається вікно інтегрованого браузера бібліотек Simulink (Library Browser Simulink), яке показано на рис. 6.13.

Неважко помітити, що користувальницький інтерфейс вікна браузера виконано у загальному стилі, характерному для Проводника Windows.

У лівому фреймі вікна браузера міститься дерево компонентів бібліотек Simulink. Для перегляду того чи іншого розділу бібліотеки досить виділити його мишею і в правому фреймі вікна браузера з'явиться набір програм-компонентів активного розділу бібліотеки. На рис. 6.13 наведено основний розділ бібліотеки Simulink.

Нарисунку6.14зображена панель інструментів браузера бібліотек. Вонамає всього чотири кнопки,якідублюють деякі команди основного меню:

Create a new model – створення нової моделі;

Open a model – завантаження існуючої моделі;

Stay on top – установка статусу вікна браузера "поверх усіх вікон";

Find block – пошук блока за заданим імям.

Основне меню браузера бібліотек Simulink містить чотири пункти (File, Edit, View, Help). Розглянемо ці пункти і коротко опишемо функціональні можливості вкладених у них команд.

File (робота з файлами бібліотек). Містить команди: New – створення нової моделі (Model) або своєї власної бібліотеки (Library); Open… – завантаження вже існуючої у файлі моделі, яку потрібно вибрати з вікна, що розкривається; Close – закриття вікна браузера бібліотек; Preferences… – налаштування параметрів Simulink.

Edit (додавання компонентів та їхній пошук). Містить команди: Add to the current model – додати виділений блок у поточну модель; Find block… – знайти блок із заданим ім'ям; Find next block… – знайти наступний блок із заданим ім'ям.

View (керування показом елементів інтерфейсу). Містить команди: Toolbar – вивід (приховання) панелі інструментів; Status bar – вивід (приховання) рядка стану; Description – вивід (приховання) вікна повідомлень; Stay on top – установка статусу вікна браузера "поверх усіх вікон"; Collapse entire Browser – закриття поточного розділу бібліотеки; Expand entire Browser – розкриття поточного розділу бібліотеки; Large icons – відображення піктограм блоків у збільшеному розмірі; Small icons – відображення піктограм блоків у зменшеному розмірі; Show Parameters for selected block – вивід вікна установки параметрів відзначеного блока.

Help (вивід вікна довідки). Містить команди: Help on the selected block – довідка за виділеним блоком; Simulink help – вивід вікна довідкової системи Simulink; Tip of the day – корисні поради на кожен день.

Для безпосереднього створення блок-схеми нової моделі потрібно натиснути кнопку Create a new model (створення нової моделі) в панелі інструментів браузера бібліотек або виконати команду New … Model з пункту основного меню File. Виконання цих операцій призведе до відкриття порожнього вікна створення і редагування нової моделі Simulink з ім'ям Untitled (безіменний), яке зображено на рисунку 6.15.

Наведена на рисунку 6.15, стандартна панель інструментів вікна нової моделі має 15 кнопок:

New model – створення нової моделі;

Open model – завантаження моделі з диску;

Save – збереження поточної моделі;

Print – друк поточної моделі;

Cut – перенесення виділеного об'єкта в буфер обміну;

Copy – копіювання виділеного об'єкта в буфер обміну;

Paste – вставка об'єкта з буфера обміну;

Undo – скасування останньої виконаної операції;

Redo – відновлення останньої скасованої операції;

Library Browser – відкриття браузера бібліотек;

Toggle model browser – відкриття браузера моделей в лівій частині вікна моделі;

Go to parent system – перехід в основну (батьківську) систему;

Debug – перехід в режим налагодження моделі;

Start / Pause simulation – запуск (припинення) процесу моделювання;

Stop simulation – зупинка моделювання.

Основне меню вікна створення та редагування моделей Simulink, як видно з рис. 16, містить сім команд із безліччю вбудованих пунктів. Розглянемо основні з них, які відносяться безпосередньо до створення та редагування моделі.

File (операції з файлами моделей). Містить команди: New – створення нової моделі (Model) або своєї власної бібліотеки (Library); Open… – завантаження вже існуючої у файлі моделі, яку потрібно вибрати з вікна, що розкривається; Close – закриття вікна поточної моделі; Save – збереження поточної моделі; Save As… – збереження поточної моделі під заданим ім'ям; Source control… – керування джерелами сигналів; Model properties… – вивід вікна властивостей поточної моделі; Preferences… – вивід вікна властивостей Simulink; Print… – друк поточної моделі; Print setup – вивід вікна установок друку; Exit MATLAB – завершення роботи.

Edit (операції редагування поточної моделі). Містить команди: Undo Add – скасування останньої операції; Redo Paste – відновлення останньої скасованої операції; Cut – перенесення виділених об'єктів у буфер обміну; Copy – копіювання виділених об'єктів у буфер обміну; Paste – вставка об'єктів з буфера обміну в задане курсором миші місце; Clear – знищення виділених об'єктів; Select All – виділення всіх об'єктів моделі; Copy model to clipboard – копіювання всієї моделі в буфер обміну; Find – пошук в моделі заданого об'єкта; Create subsystem – створення підсистеми з виділених об'єктів; Mask subsystem – створення маски з виділеної підсистеми. Інші три команди Look under mask, Link options, Update diagram використовуються досить рідко в основному для вузькоспеціальних цілей.

View (керування видом інтерфейсу). Містить команди: Go to parent – перехід в батьківську підсистему; Toolbar – вивід (приховання) панелі інструментів; Status bar – вивід (приховання) рядка стану; Model browser options – відкриття браузера моделей для підсистем та установка їхніх параметрів; Block data tips options – установка параметрів на створені блоки підсистем; Show Library Browser – відкриття вікна браузера бібліотек Simulink; Zoom in – збільшення масштабу зображення моделі вдвічі; Zoom out – зменшення масштабу зображення моделі вдвічі; Normal (100 %) – установка первісного масштабу зображення моделі.

Simulation (операції запуску процесу моделювання та його настроювань). Містить команди: Start / Pause – запуск та припинення процесу моделювання; Stop – зупинка процесу моделювання; Simulation рarameters… – установка параметрів моделювання.

Format (операції форматування поточної моделі). Містить команди: Font – установка шрифту для текстових написів; Text alignment – вирівнювання тексту в текстовому блоці; Flip name – розміщення підпису блока зверху аба знизу блока; Show / Hide name – відображення або приховання підпису виділеного блока; Flip block – поворот блока щодо вертикальної осі; Rotate block – обертання блока по годинній стрілці; Show drop shadow – показ тіні від блока; Show port labels – показ міток портів; Foreground color – установка кольору ліній виділених блоків; Background color – установка кольору фону для виділених блоків; Screen color – установка кольору фону для всього вікна моделі; Library link display – відображення зв'язків з бібліотеками компонентів; Simply time colors – установка кольору блока індикації часу; Wind nonscalar lines – збільшення (зменшення) ширини нескалярних ліній; Signal dimensions – відображення розмірності сигналів; Port data types – вивід даних про тип портів; Execution order – вивід порядкового номера блока в послідовності виконання.

Tools (меню доступу до інструментальних засобів). Містить команди: Simulink Debugger… – відкриття налагоджувальника моделей Simulink; Data Explorer… – відкриття браузера даних; Coverage Setting… – відкриття вікна настроювань звіту з моделювання; Model Differences… – відкриття вікна порівняння моделей; Profiler – відкриття вікна профілювання моделей; Linear analysis… – відкриття вікна лінійного аналізу; Report generator… – відкриття генератора звітів; Real Time Workshop – доступ до моделювання в режимі реального часу; External mode control panel… – вивід панелі контролю моделювання при зовнішнім керуванні; Fixed-Point… – доступ до моделювання з фіксованою крапкою; Requirements management interface… – відкриття вікна перегляду моделі.

Help (доступ до засобів довідкової системи). Містить різні команди допомоги з використання блоків та моделей, а також надає можливість перегляду демонстраційних версій прикладів моделювання об’єктів з різних галузей науки та техніки.

2.3 Основні правила створення та редагування блок-схем Simulink-моделей. Рішення будь-якої задачі в додатку Simulink починається з її постановки. Чим глибше вона продумана, тим більше імовірність успішного її вирішення.

Як приклад, розглянемо процес створення блок-схеми моделі і моделювання системи, яка складається з коливальної ланки другого порядку з передатною функцією , охопленою негативним зворотним зв'язком з коефіцієнтом передачі 2 (два) при постійному вхідному сигналі рівним 10 (десяти).

Для створення функціональної блок-схеми нової моделі потрібно натиснути кнопкуCreate a new model (створення нової моделі) на панелі інструментів браузера бібліотек або виконати команду New … Model з пункту основного меню File. Виконання цих операцій приведе до відкриття порожнього вікна створення і редагування нової моделі Simulink з ім'ям Untitled (безіменний).

Для зручності побудови блок-схеми моделі розмістимо на весь екран монітора два вікна – вікно браузера бібліотек Simulink і вікно створення нової моделі, як ілюстровано на рисунку 6.17. Утримуючи натиснутою ліву кнопку миші, перетягнемо необхідні блоки моделі з вікна браузера у вікно нової моделі.

Виходячи з умови поставленої задачі, перенесемо такі компоненти: блок постійного впливу Constant з бібліотеки джерел сигналів та впливів Sources; суматор Sum і блок масштабування Gain з бібліотеки математичних компонентів Math; блок передатної характеристики Transfer Fcn з бібліотеки неперервних джерел Continuouse; блок віртуального осцилографа Scope з бібліотеки віртуальних реєструючих елементів Sinks.

З'єднаємо усі перенесені блоки сполучними лініями (зв'язками). Блоки моделей звичайно мають входи і виходи. Як правило, вихід якого-небудь блока підключається до входу наступного блока, тощо. Для цього курсор миші встановлюють на виході блока, від якого повинне виходити з'єднання. При цьому курсор перетворюється у великий хрестик з тонких ліній. Тримаючи натиснутою ліву кнопку миші, потрібно плавно перемістити курсор до входу наступного блока, де курсор придбає вид хрестика з тонких здвоєних ліній. Домігшись протягання лінії до входу наступного блока треба відпустити ліву кнопку миші. З'єднання буде довершене і наприкінці його з'явиться жирна стрілка.

При необхідності створення похилих ліній (звичайно, якщо елемент підсумовування має більше двох входів) потрібно проводити лінію при натиснутій клавіші Shift.

Досить часто виникає необхідність створення точки розгалуження, для чого лінію проводять при натиснутій правій кнопці миші від місця, де потрібно вставити точку розгалуження.

Кожний об'єкт моделі (блоки, сполучні лінії та ін.) можна виділити, клацнувши на ньому один раз лівою кнопкою миші. Надалі, будь-які перетворення з елементами моделі можна робити, тільки якщо вони виділені, про що сигналізують чорні квадратні точки на краях об'єкта. Крім цього, групу елементів можна виділити так: установити курсор миші біля елементів, які потрібно виділити, потім, при натиснутій лівій кнопці миші, провести курсором по цій групі елементів і відпустити ліву кнопку миші. При цьому з'являється тонка пунктирна обрамляюча лінія і група блоків виявиться виділеною. Для виділення всіх блоків моделі потрібно виконати команду Select All з пункту основного меню Edit.

Розмір виділених елементів можна змінювати, для чого потрібно підвести курсор миші до кутових точок, де він придбає вид двонаправленої стрілки. Розтягуючи або звужуючи елемент при натиснутій лівій кнопці миші, можна домогтися відповідної зміни розміру блока.

Для видалення блока потрібно попередньо його виділити, а потім натиснути клавішу Del або Backspace. Для видалення всієї моделі після її виділення призначена команда Clear з пункту меню Edit.

Блоки моделі можна переміщати, утримуючи натиснутою ліву кнопку миші, але при цьому також будуть переміщуватися і сполучні лінії. Щоб перемістити один блок, потрібно утримувати натиснутою при цьому клавішу Shift.

Виділені об'єкти можна копіювати, вирізати в буфер обміну, вставляти з буфера обміну в зазначене курсором місце, скориставшись при цьому відповідними командами з пункту меню Edit або кнопками на панелі інструментів.

В

Рисунок 6.18 - Обертання блоку

иділений блок, якщо це необхідно, можна обертатиза годинною стрілкою на 90°, використовуючи команду Rotate block з меню Format, або дзеркально відобразити щодо вертикальної вісі за допомогою команди Flip block з меню Format, як показано на рисунку 6.18.