56 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА SIMULINK/MATLAB ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ - Страница 3

-укажите курсором на составной блок и дважды  щелкните мышью. Появляется новое модельное окно с изображением блок-схемы составного блока, имеющей, например, название untitled1/SubSystem.

2.13.4. Чтобы свернуть схему назад в составной блок:

-         щелкните левой (правой) клавишей мыши в любом пустом месте модельного окна.

2.13.5. Чтобы изменить стандартное название составного бока:

-         используйте те же команды, что и для обычных блоков.

2.13.6. Чтобы изменить названия входных/выходных портов составного блока:

а)  раскройте содержимое составного блока;

б) измените названия у блоков типа In/Out на желаемые названия входных/выходных портов (петлей связи) составного блока;

в)  сверните блок-схему составного блока.  Названия  входов In1, In2 и выхода Out1 для данного примера изменяются на желаемые.

 

2.14. Маскирование составных блоков (подсистем)

 

К важным свойствам пакета Simulink относится  такая операция, как маскирование,  которая позволяет создать для составного блока единое диалоговое окно настройки параметров входящих в него блоков и в случае необходимости создать особый рисунок внутри прямоугольника, отображающего основной блок на дисплее. Маскированный отличается от обычного (немаскированного) составного блока также тем, что нельзя раскрыть его содержимое непосредственно, т.е. щелкая дважды  на его изображение.

Как следует из сказанного выше, маскированный составной блок по сравнению с обычным блоком облегчает редактирование блок-схем. В обычном составном блоке, чтобы изменить параметры всех входящих в него блоков, надо раскрыть соответствующую ему блок-схему и затем вызвать диалоговые окна настройки параметров  всех редактируемых блоков, изменить их параметры, затем закрыть все окна настроек и свернуть блок-схему в составной блок.  Для редактирования параметров составного блока достаточно лишь вызвать его собственное диалоговое окно настройки параметров (так называемую маску), произвести необходимые изменения и закрыть последнее. Как видим, редактирование параметров маскированного составного блока занимает меньше времени.

Кроме того, маскирование позволяет:

  • создать рисунок внутри прямоугольника, изображающий маскированный составной блок, который отражает назначение составного блока;
  • защитить блок-схему системы от случайных изменений структуры и параметров составного блока за счет исключения возможностей непосредственного раскрытия содержимого последнего;
  • обеспечить для пользователя более удобный интерфейс путем введения в диалоговое окно настройки параметров маскированного составного блока сведений о его назначении и свойствах.

Технологию маскирования составного блока рассмотрим на следующем примере. Пусть  составной блок с названием zweno включает в себя блок-схему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10

апериодического звена (рис.10),описываемого передаточной функцией

 

 

 

и дифференциальным уравнением

,

где символы a=1/T, b=k/T назовем соответственно коэффициентами усиления прямой (feedforward gain) и обратной (feedback gain) связи.   В исходном состоянии a=b=1.

2.14.1. Чтобы замаскировать составной блок, в данном случае модель апериодического звена:

а) выделите составной блок и выберите команду Mask subsystem… (маскировка составного блока (подсистемы)) из меню Edit модельного окна.  Появляется диалоговое окно с названием Mask Editor: untitled/<имя подсистемы> (редактор маски),  в данном случае с именем zweno;

б) выберите вкладку  Initialization     (инициализация) и введите соответственно в текстовые поля Prompt (комментарий) и  Variable (переменная) название коэффициента прямой связи  на английском языке feedforward gain и его обозначение b;

в) нажмите кнопку Add (дополнить), при этом из текстовых полей  Prompt и Variable удаляются введенные в предыдущем пункте символы, а в информационном поле сообщение

feedforward gain:    edit   b

смещается на одну строку вниз и место первой строки занимает пустая полоса синего цвета;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11

г) введите соответственно в текстовые поля Prompt (комментарий) и  Variable (переменная) название коэффициента обратной связи  на английском языке feedback gain  и его обозначение a;

д) в текстовое поле Mask type: введите название группы блоков, к которой вы будете в дальнейшем относить маскированный составной блок, в данном случае введите Masked Block (маскированный блок). При этом редактор маски принимает вид, изображенный на рис. 11;

е) нажмите на кнопку  OK или Apply;

ж) щелкните дважды мышью над составным блоком с названием “звено”. Появляется диалоговое окно настройки параметров Block Parameters: zweno (рис.12), содержащее два пустых текстовых окна с названиями feedforward gain и feedback gain, что свидетельствует о создании маскированного составного блока. Заметим, что это диалоговое окно настройки параметров называют маской маскированного составного блока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 12

Теперь надо ввести в созданный маскированный блок сведения о требуемых значениях параметров a и b. Пусть такими  значениями будут: a=3, b=2. Указанную информацию в маскированный составной блок можно ввести двумя путями.

2.14.2. Чтобы ввести численные значения  параметров маскированного составного блока, в данном случае параметров a и b, используя первый путь:

а) введите требуемые значения параметров маскированного блока в командное окно MATLAB и затем с помощью команды  save сохраните эти значения в рабочем поле, в данном случае введите команды

a=3; b=2; save

и нажмите клавишу Enter;

б) введите в текстовые окна с названиями feedforward gain и feedback gain диалогового окна настройки параметров Block Parameters: zweno символы b и a соответственно и нажмите кнопку Apply , после  чего это диалоговое окно будет выглядеть так, как показано на рис. 13;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13

 

в) выделите маскированный составной блок, в данном случае блок  zweno, и выберите команду Look under Mask (заглянуть под маску) из меню Edit модельного окна. Появляется окно с блок-схемой, которая содержится в маскированном составном блоке, в данном случае с блок-схемой, представленной справа на рис. 10;

г) введите в блоки этой схемы требуемые параметры маскированного составного блока с помощью окон настройки, открываемых за счет двойного щелчка над соответствующим блоком, в данном случае откройте окна настройки параметров блоков с названиями feedforward gain и feedback gain и

введите в них соответственно символы b и a. После этих действий блок-схема маскированного блока будет выглядеть так, как показано на рис. 14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 14

 

Второй путь введения параметров в маскированный составной блок отличается от первого  тем, что  надо ввести в текстовые окна с названиями feedforward gain и feedback gain диалогового окна настройки параметров Block Parameters: zweno не символы b и a, а их требуемые значения 2 и 3 соответственно. При этом нет необходимости использовать командное окно MATLAB.

Для редактирования параметров маскированного составного блока первый путь, по-видимому, более удобен, так как достаточно ввести в командное окно MATLAB новые значения параметров и сохранить их в рабочем поле, чтобы получить маскированный составной блок с измененными параметрами. При использовании второго пути с этой же целью надо открыть диалоговое окно настройки Block Parameters маскированного блока, ввести новые желаемые значения параметров вместо прежних значений в соответствующие текстовые окна, в данном случае в окна feedforward gain и feedback gain и нажать кнопку ОК.

Если параметры маскированного блока введены первым путем, то информацию о численном значении этих параметров можно получить, вводя в командное окно MATLAB обозначения (символы) упомянутых параметров, в данном случае вводя последовательно b и a.

Simulink позволяет устанавливать желаемый значок (пиктограмму) маскированного составного блока. Для этой цели предназначена вкладка Icon (значок) окна редактора маски Mask Editor: untitled/<имя подсистемы>, в данном случае с именем zweno (рис. 15). После создания маскированного блока редактор маски можно вызвать, выделяя этот блок и выполняя команду Edit из меню File модельного окна.

2.14.3.Чтобы изобразить маскированный составной блок в виде прямоугольника  с надписью (text) внутри:

а) введите в текстовое окно Drawing command (команда создания значка блока) команду

disp('text'),

 

где аргументом является надпись, которую вы хотите использовать  в качестве значка блока, в данном случае, например  введите команду

disp('aperiodic zweno').

Если  вы хотите, чтобы слова aperiodic и zweno были расположены каждое на своей строке, введите команду (рис. 15)

disp('aperiodic\n zweno');

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15

б) нажмите кнопку OK или Apply. При этом маскированный блок принимает вид, изображенный на рис. 15 слева.

2.14.4.Чтобы использовать в качестве значка передаточную функцию блока, в данном случае, передаточную функцию 2/(p+3):

а) введите в текстовое окно Drawing command(рис. 16) команду

dpoly ([0 1],[1 3],'p').

Здесь p определяет желаемое обозначение комплексной переменной;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16

б) нажмите кнопку OK или Apply. При этом маскированный блок  принимает вид, изображенный на рис. 16 слева.

Внутрь прямоугольника, изображающего маскированный блок для динамического звена системы управления, часто помещают упрощенный график  переходной характеристики этого звена. С этой целью можно использовать команду plot(x, y), которая строит ломаную линию из отрезков прямых, соединяющих узловые точки с координатами [(xi,yi),i=1,2,…,n], заданными в векторах x=[x1, x2,…xn] и y=[y1,y2,…,yn] .

2.14.5. Чтобы использовать в виде значка переходную характеристику апериодического звена:

а) введите в текстовое окно Drawing command  на вкладке Icon редактора маски (рис.17) команды

plot([0 0],[1 0]);

plot([0 6.0],[0 0]);

plot([0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 6.0],[0 0.1813 0.3935 0.6321 0.7769 0.8647 0.9179 0.9502 0.9975]);

 

 

 

 

Рис. 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 18

Первые две команды рисуют оси координат, а третья команда соединяет прямой линией точки с координатами, соответствующими функции

y=1-exp(-x);

б) нажмите кнопку OK или Apply. При этом маскированный блок принимает вид, изображенный на рис. 17 слева.

Для введения информации о назначении и параметрах маскированного блока, а также справочных данных, касающихся установленных численных значений указанных параметров, нужно использовать вкладку Documentation (документация) редактора маски (рис18).

В текстовое окно Block Description (описание назначения блока) введено словесное описание  блока, в данном случае блока zweno. Это описание после нажатия кнопки OK или Apply будет помещено вверху окна настройки параметров блока (рис. 19).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 19

2.14.6. Чтобы убедиться в работоспособности созданного маскированного составного блока с названием zweno:



 
профили системы полностью