Обозреватель разделов библиотеки Simulink

Окно обозревателя библиотеки блоков содержит следующие элементы (рис.2)

1. Заголовок, с названием окна – Simulink Library Browser.

2. Меню, с командами File, Edit, View, Help.

3. Панель инструментов, с ярлыками наиболее часто используемых команд.

4. Окно комментария для вывода поясняющего сообщения о выбранном блоке.

5. Список разделов библиотеки, реализованный в виде дерева.

6. Окно содержимого раздела библиотеки (список вложенных разделов библиотеки или блоков)

7. Строка состояния, содержащая подсказку по выполняемому действию.

На рис.3 выделена основная библиотека Simulink (в левой части окна) и показаны ее разделы (в правой части окна).

Библиотека Simulink содержит следующие основные разделы:

1. Continuous – линейные блоки.

2. Discrete – дискретные блоки.

3. Functions & Tables – функции и таблицы.

4. Math – блоки математических операций.

5. Nonlinear – нелинейные блоки.

6. Signals & Systems – сигналы и системы.

7. Sinks - регистрирующие устройства.

8. Sources — источники сигналов и воздействий.

9. Subsystems – блоки подсистем.

Список разделов библиотеки Simulink представлен в виде дерева, и правила работы с ним являются общими для списков такого вида:

· Пиктограмма свернутого узла дерева содержит символ " +", а пиктограмма развернутого содержит символ " -".

· Для того чтобы развернуть или свернуть узел дерева, достаточно щелкнуть на его пиктограмме левой клавишей мыши (ЛКМ).

При выборе соответствующего раздела библиотеки в правой части окна отображается его содержимое (Рис. 3).

Рис 3. Окно обозревателя с набором блоков раздела библиотеки

Для работы с окном используются команды собранные в меню. Меню обозревателя библиотек содержит следующие пункты:

· File (Файл) — Работа с файлами библиотек.

· Edit (Редактирование) — Добавление блоков и их поиск (по названию).

· View (Вид) — Управление показом элементов интерфейса.

· Help (Справка) — Вывод окна справки по обозревателю библиотек.

Для работы с обозревателем можно также использовать кнопки на панели инструментов (Рис.4).

Рис. 4. Панель инструментов обозревателя разделов библиотек

Кнопки панели инструментов имеют следующее назначение:

1. Создать новую S-модель (открыть новое окно модели).

2. Открыть одну из существующих S-моделей.

3. Изменить свойства окна обозревателя. Данная кнопка позволяет установить режим отображения окна обозревателя " поверх всех окон”. Повторное нажатие отменяет такой режим.

4. Поиск блока по названию (по первым символам названия). После того как блок будет найден, в окне обозревателя откроется соответствующий раздел библиотеки, а блок будет выделен. Если же блок с таким названием отсутствует, то в окне комментария будет выведено сообщение Not found < имя блока> (Блок не найден).

Библиотека модулей (блоков)

1. Блоки, входящие в раздел Sources (Источники), предназначены для формирования сигналов, обеспечивающих управление работой S-модели в целом или отдельных её частей. Все блоки-источники имеют по одному выходу и не имеют входов. В этом разделе библиотеки в качестве источников сигналов предусмотрены следующие блоки:

a) Constant – формирует постоянную величину;

Блок предназначен для установки констант, применяемых при моделировании. Он имеет один параметр настройки – Constant value, который может быть введен и как вектор-строка из нескольких элементов.

b) Signal Generator – создаёт по выбору непрерывный колебательный сигнал одной из волновых форм: синусоидальная, прямоугольная, треугольная и случайная;

c) Step – генерирует сигнал в виде одиночной ступеньки с заданными параметрами;

d) Ramp – создаёт линейно нарастающий/убывающий сигнал;

e) Sine Wave – генерирует гармонический сигнал;

f) Discrete Pulse Generator – генератор дискретных импульсных сигналов;

g) Chirp Signal – генератор гармонических колебаний с частотой, линейно изменяющейся во времени;

h) Clock – источник непрерывного временного сигнала;

i) Digital clock – формирует дискретный временный сигнал;

j) Random Number – источник дискретного сигнала, амплитуда которого является случайной величиной, распределённому по нормальному закону;

k) Uniform Random Number - источник дискретного сигнала, амплитуда которого является случайной равномерно распределенной величиной;

l) Band-Limited White Noise – генератор белого шума с ограниченной полосой;

Этот блок формирует процесс в виде частотно-ограниченного белого шума. Параметры настройки у него следующие:

· Noise power – значение мощности белого шума;

· Sample time – значение дискрета времени (определяет верхнее значение частоты процесса);

· Seed – начальное значение базы генератора случайной величины.

Блоки, собранные в раздел Sinks (Приёмники), имеют только входы и не имеют выходов. Условно их можно разделить на три вида:

1. Блоки, используемые как смотровые окна при моделировании; к ним относятся:

a) блок Scope с одним входом, которой выводит график зависимости величины, подаваемой на его вход, от модельного времени;

Блок Scope позволяет в процессе моделирования наблюдать интересующие исследователя процессы. Для настройки параметров блока следует после установки блока в поле сборки схемы дважды щелкнуть мышью на его изображении.

Размер и пропорции этого окна можно изменять произвольно, используя мышь. По горизонтальной оси откладываются значения модельного времени, а по вертикальной – значения входной величины, соответствующие этим моментам времени. Если входная величина блока Scope представляет собой вектор, в окне строятся графики изменения всех элементов этого вектора, т.е. столько кривых, сколько элементов во входном векторе, причем каждая – своего цвета. Одновременно в окне может отображаться до 30 кривых.

Для управления параметрами графиков и выполнения над ними различных действий в окне имеется панель инструментов, содержащая 7 пиктограмм со следующим назначением:

· Изменение масштаба осей графика

· Изменение масштаба по горизонтальной оси

· Изменение масштаба по вертикальной оси

· Автоматическая установка оптимального масштаба осей

· Сохранение установленного масштаба осей

· Вызов окна настройки параметров блока Scope

· Печать содержимого окна Scope

Первые три пиктограммы являются альтернативными, т.е. в каждый момент времени может быть активна лишь одна из них. Первые пять пиктограмм не активны до тех пор, пока в окне Scope нет графика. Активными с самого начала являются лишь последние две пиктограммы.

Нажатие шестой пиктограммы приводит к появлению окна настройки параметров (свойств) Properties: Scope

Это окно имеет две вкладки: Axes ( Оси), которая позволяет установить параметры осей, и Setting (Установки), которая предназначена для ввода значений дополнительных параметров блока Scope.

В нижней части окна расположены кнопки Apply (Применить), Revert (Вернуть исходные значения), Help (Справка) и Close (Закрыть).

На вкладке Axes имеется область Default limits (Пределы по умолчанию) и опция Hide tick label (Скрыть обозначение осей). В области Default limits устанавливаются верхняя (поле Y max) и нижняя (поле Y min) границы осей координат, а также верхний предел модельного времени, отображаемого на оси абсцисс (поле Time range). При этом следует принимать во внимание следующее.

Если величина заданного интервала моделирования (Тм) не превышает установленное в поле Time range значение, то под графиком в строке Time offset выводится значение 0. В случае, когда интервал моделирования превышает значение в поле Time range, в окне Scope отображается только последний отрезок времени, меньший чем Time range и равный Tм – n*Time range, где n – целое число. При этом в строке Time offset выводится величина скрытного интервала времени, т.е. n*Time range.

Например, если значение в поле Time range равно 3, а длительность интервала моделирования установлена равной 17, то в окне Scope будет выведен график моделируемого процесса за последние 2 единицы времени, а строка под графиком будет содержать число 15.

Любые произведенные в окне Properties изменения оказывают влияние на окно Scope лишь в случае, если после их ввода нажата кнопка Apply.

Опция Hide tick label позволяет изменить форму вывода графика в окне Scope. Если она установлена, то график занимает все поле окна и на него не наносятся никакие надписи по осям и заголовок.

На вкладке Setting имеются следующие элементы. Список Genera l обеспечивает выбор дискретности измерения отображаемых величин. При этом выбор пункта Decimation позволяет задать дискрет измерения характеристик системы в виде целого числа шагов времени, а выбор пункта Sample Time – дискрет изменения модельного времени. Для ввода требуемых значений используется строка ввода, расположенная правее списка.

Область Data history позволяет задавать максимальный объем и способ хранения отображаемых в окне Scope данных. Объем сохраняемых данных вводится в поле ввода. Способ хранения задается при помощи опции Save data to workspace. Если она установлена, то отображаемые в окне Scope данные сохраняются в рабочем пространстве MatLab в виде матрицы.

Опция Floating scope предназначена для изменения способа использования блока Scope в блок-схеме. Когда она установлена, то Scope отображается как блок без входа.

b) блок XY Graph c двумя входами, обеспечивающий построение графика зависимости одной моделируемой величины от другой;

Этот блок также представляет собой смотровое окно. В отличие от Scope, он имеет два входа: на первый подается сигнал, значение которого откладывается по горизонтальной оси графика, а на второй - по вертикальной оси. Если перетащить этот блок в поле блок-схемы, а затем выполнить на его изображении двойной щелчок, то появится окно настройки блока. Оно позволяет установить пределы изменений входных величин, внутри которых будет выводиться график зависимости второй величины от первой, а также задать дискрет по времени.

c) блок Display с одним входом, предназначенный для отображения численных значений входной величины;

2. Блоки, обеспечивающие сохранение промежуточных и выходных результатов моделирования;

- блок To File, обеспечивающий сохранение результатов моделирования в MAT-файле;

- блок To Workspace, сохраняющий результаты в рабочем пространстве;

3. Блок управления моделированием, который позволяет прервать моделирование при выполнении тех или иных условий.

В раздел Discrete (Дискретные элементы) входят блоки, с помощью которых в модели может быть описано поведение дискретных систем. Различают два основных типа таких систем: системы с дискретным временем и системы с дискретными состояниями. Блоки, входящие в раздел Discrete, обеспечивают моделирование, как тех, так и других. Раздел Discrete содержит блоки:

· Unit Delay – блок задержки сигнала;

· Discrete-Time Integrator – дискретный интегратор;

· Zero-Order Hold – экстраполятор нулевого порядка;

· First-Order Hold – экстраполятор первого порядка;

· Discrete State-Space – блок задания дискретного звена матрицами его состояния;

· Discrete Filter – блок задания дискретного звена через дискретную передаточную дробно-рациональную функцию относительно 1/z;

· Discrete Transfer Fcn – блок задания дискретного звена через дискретную передаточную дробно-рациональную функцию относительно z;

· Discrete Zero-Pole – блок задания дискретного звена через указание значений нулей и полюсов дискретной передаточной функции относительно 1/z;

Раздел Linear (Линейные элементы) содержит блоки, которые можно условно разделить на две группы:

1. Блоки общего назначения (сумматоры, интеграторы и т.п.);

2. Блоки описания линейных стационарных звеньев

Раздел Nonlinear (Нелинейные элементы) самый большой по составу. Он включает 30 блоков, которые условно можно разбить на следующие группы:

- Блоки, реализующие элементарные математические функции;

- Блоки, обеспечивающие логическую обработку входного сигнала;

- Блоки, аппроксимирующие входной дискретный сигнал;

- Блоки, реализующие функцию задержки входного сигнала;

- Блоки-переключатели;

- Блоки, используемые при моделировании систем автоматического регулирования и управления;

Блоки раздела Connections (Связи) предназначены для разработки сложных S-моделей, содержащих модели более низкого уровня (подсистемы), и обеспечивают установление нужных связей между несколькими S-моделями.

Чтобы перейти в окно соответствующего раздела библиотеки, которое содержит графическое изображения блоков, следует выполнить двойной щелчок мышью на пиктограмме раздела.

Работа по сборке S-модели заключается в том, что изображения выбранных блоков мышью перетаскиваются из окна раздела библиотеки в окно сборки модели, а затем выходы одних блоков в окне сборки соединяются с входами других блоков.

Технология перетаскивания блока такова: следует установить курсор на изображении блока в окне раздела библиотеки, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская кнопку, переместить курсор в поле сборки схемы. Аналогично производятся соединения линиями выходов одних блоков со входами других блоков: необходимо подвести курсор к нужному выходу некоторого блока, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская кнопку, переместить курсор ко входу другого блока и затем отпустить кнопку мыши.