Библиотека блоков Simulink: Sources - источники сигналов

Практическая работа №1

 

Библиотека блоков Simulink: Sources - источники сигналов

 

Цель работы: изучить библиотеку блоков Source. Понять принцип действия блоков, изучить их параметры.

Назначение блоков библиотеки: генерируют сигналы различной формы.

 

Источник постоянного сигнала Constant

 

Назначение:

Задает постоянный по уровню сигнал.

Параметры:

1. Constant value – Постоянная величина.

2. Interpret vector parameters as 1-D – Интерпретировать вектор параметров как одномерный (при установленном флажке). Данный параметр встречается у большинства блоков библиотеки Simulink. В дальнейшем он рассматриваться не будет.

Значение константы может быть действительным или комплексным числом, вычисляемым выражением, вектором или матрицей.

Рисунок 1 иллюстрирует применение этого источника и измерение его выходного сигнала с помощью цифрового индикатора Display.

Рисунок 1 – Источник постоянного воздействия Constant

EX_constant_1.zip

 

Источник линейно изменяющегося воздействия Ramp

 

Назначение:

Формирует линейный сигнал вида y = Slope* time + Initial value.

 

Рисунок 2 – Блок Sine Wave

 

Параметры:

1. Slope – Скорость изменения выходного сигнала.

2. Start time – Время начала формирования сигнала.

3. Initial value – Начальный уровень сигнала на выходе блока.

На рисунке 3 показано использование данного блока.

Рисунок 3 – Блок Ramp

 

EX_ramp_1.zip

 

Генератор ступенчатого сигнала Step

 

Назначение:

Формирует ступенчатый сигнал.

 

Параметры:

1. Step time – Время наступления перепада сигнала (с).

2. Initial value – Начальное значение сигнала.

3. Final value – Конечное значение сигнала.

Перепад может быть как в большую сторону (конечное значение больше чем начальное), так и в меньшую (конечное значение меньше чем начальное). Значения начального и конечного уровней могут быть не только положительными, но и отрицательными (например, изменение сигнала с уровня -5 до уровня -3).

 

На рисунке 4 показано использование генератора ступенчатого сигнала.

Рисунок 4 – Блок Step

 

EX_step_1.zip

 

Генератор сигналов Signal Generator

 

Назначение:

Формирует один из четырех видов периодических сигналов:

1. sine – Синусоидальный сигнал.

2. square – Прямоугольный сигнал.

3. sawtooth – Пилообразный сигнал.

4. random – Случайный сигнал.

Параметры:

1. Wave form – Вид сигнала.

2. Amplitude – Амплитуда сигнала.

3. Frequency – Частота (рад/с).

4. Units – Единицы измерения частоты. Может принимать два значения:

- Hertz - Гц.

- rad/sec – рад/с.

На рисунке 5 показано применение этого источника при моделировании прямоугольного сигнала.

 

EX_signal_generator_1.zip

Блок входного порта Inport

 

Назначение:

Создает входной порт для подсистемы или модели верхнего уровня иерархии.

 

Параметры:

- Port number – Номер порта.

- Port dimensions – Размерность входного сигнала. Если этот параметр равен –1, то размерность входного сигнала будет определяться автоматически.

- Sample time –Шаг модельного времени.

- Data type – Тип данных входного сигнала: auto, double, single, int8, uint8, int16, uint16, int32, uint32 или boolean.

- Signal type – Тип входного сигнала:

1. auto – Автоматическое определение типа.

2. real – Действительный сигнал.

3. complex – Комплексный сигнал.

- Interpolate data (флажок) – Интерполировать входной сигнал. В случае, если временные отсчеты входного сигнала считываемого из рабочей области MATLAB не совпадают с модельным временем, то блок будет выполнять интерполяцию входного сигнала. При использовании блока Inport в подсистеме данный параметр не доступен.

 

17.1. Использование блока Inport в подсистемах

 

Блоки Inport подсистемы являются ее входами. Сигнал, подаваемый на входной порт подсистемы через блок Inport, передается внутрь подсистемы. Название входного порта будет показано на изображении подсистемы как метка порта.

При создании подсистем и добавлении блока Inport в подсистему Simulink использует следующие правила:

1. При создании подсистемы с помощью команды Edit/Create subsystem входные порты создаются и нумеруются автоматически начиная с 1.

2. Если в подсистему добавляется новый блок Inport, то ему присваивается следующий по порядку номер.

3. Если какой либо блок Inport удаляется, то остальные порты переименовываются таким образом, чтобы последовательность номеров портов была непрерывной.

4. Если в последовательности номеров портов имеется разрыв, то при выполнении моделирования Simulink выдаст сообщение об ошибке и остановит расчет. В этом случае необходимо вручную переименовать порты таким образом, чтобы последовательность номеров портов не нарушалась.

На рисунке 17 показана модель, использующая подсистему и схема этой подсистемы.

Рисунке 17 – Использование блока Inport в подсистеме

 

EX_Inport_1.zip

 

17.2. Использование блока Inport в модели верхнего уровня

 

Входной порт в системе верхнего уровня используется для передачи сигнала из рабочей области MATLAB в модель.

Для передачи сигнала из рабочего пространство MATLAB требуется не только установить в модели входной порт, но и выполнить установку параметров ввода на вкладке Workspace I/O окна диалога Simulation parameters… (должен быть установлен флажок для параметра Input и задано имя переменной, которая содержит входные данные). Тип вводимых данных: Array (массив), Structure (структура) или Structure with time (структура с полем "время") задается на этой же вкладке.

На рисунке 18 показана модель, считывающая входной сигнал из рабочего пространства MATLAB. Подсистема Load Data обеспечивает ввод данных из файла в рабочую область MATLAB.

Рисунок 18 – Модель, считывающая входной сигнал из рабочего пространства MATLAB с помощью блока Input

 

EX_Inport_2.zip

Контрольные вопросы.

 

1. В чем состоит назначение блоков библиотеки Source?

2. Каким образом сгенерировать ступенчатый сигнал?

3. Сколько способов генерации синусоидального сигнала используется в блоке Sine Wave?

4. Какой блок обеспечивает чтение данных из файла?

5. Какой сигнал генерируют с помощью блока Random Number?

6. Какой сигнал генерируют с помощью блока Uniform Random Number?

7. Какой сигнал генерируют с помощью блока Chirp Signal?

Практическая работа №1

 

Библиотека блоков Simulink: Sources - источники сигналов

 

Цель работы: изучить библиотеку блоков Source. Понять принцип действия блоков, изучить их параметры.

Назначение блоков библиотеки: генерируют сигналы различной формы.