3692 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСОВ

Цель работы: создание модели генератора импульсов в пакете MATLAB и получение результатов моделирования.

 

В последние годы все более широкое применение находят цифровые измерительные приборы в автоматизации измерений, контроля и испытаний [1]. Они обладают высокими точностью, быстродействием, надежностью. Для проведения исследования работы таких приборов и их узлов все чаще применяется математическое моделирование с использованием средств вычислительной техники.

В данной работе проводится математическое моделирование одного из узлов цифровых измерительных приборов – генератора импульсов. Этот генератор предназначен для выработки импульсов определенной длительности и частоты. Для моделирования этого устройства используется пакет прикладных программ MATLAB версии 5.2.

 

1. Общие сведения о пакете MATLAB

Пакет MATLAB (Matrix Laboratory – Матричная лаборатория) – это средство математического моделирования, обеспечивающее проведение исследований  практически во всех областях науки и техники [2,3]. При этом структура пакета позволяет эффективно сочетать оба основных подхода к созданию модели: аналитический и имитационный. Как следует из названия пакета, он ориентирован в первую очередь на обработку массивов данных (матриц и векторов). Этот пакет содержит большую библиотеку функций (в MATLAB 5.2 их около 800). Для облегчения поиска эта библиотека разбита на разделы. Те из них, которые носят общий характер и используются наиболее часто, входят в состав ядра MATLAB. Те же функции, которые являются специфическими для конкретной области, включены в состав специализированных разделов Toolboxes (Инструменты). Полная комплектация пакета MATLAB 5.2 содержит около 30 инструментальных приложений. В их число входят как стандартные для математических пакетов средства решения дифференциальных и алгебраических уравнений, интегрального исчисления и т.д., так и нетрадиционные средства цифровой обработки изображений, построения и анализа нейронных сетей, поиска решений на основе нечеткой логики и т.д.

Особое место среди инструментальных приложений занимает система визуального моделирования SIMULINK. Разработка моделей средствами этой системы (в дальнейшем S-моделей) основана на использовании технологии Drag-and-Drop (Перетащи и оставь). В качестве «кирпичиков» для построения S-модели используются блоки, хранящиеся в библиотеке SIMULINK. Эта библиотека представляет собой набор визуальных объектов, с помощью которых можно собирать произвольные конструкции. Блоки, включаемые в создаваемую модель, могут быть связаны друг с другом как по информации, так и по управлению. Тип связи зависит от типа блока и логики работы модели. Данные, которыми обмениваются блоки, могут быть скалярными величинами, векторами или матрицами произвольной размерности. Любая S-модель может иметь иерархическую структуру, то есть состоять из моделей более низкого уровня, причем число уровней иерархии практически не ограничено. Наряду с другими параметрами моделирования пользователь может задавать постоянный или переменный шаг изменения модельного времени, а также условия окончания моделирования. В ходе его выполнения имеется возможность наблюдать за процессами, происходящими в исследуемой модели. Для этого используются специальные смотровые окна, входящие в состав библиотеки SIMULINK.

Достоинства системы SIMULINK следующие: она обеспечивает пользователю доступ ко всем основным возможностям пакета MATLAB, является достаточно самостоятельной его компонентой, в том смысле, что не обязательно иметь навыки работы с другими инструментальными приложениями, и представляет собой открытую систему, т.е. состав библиотеки может быть пополнен пользователем за счет разработки собственных блоков.

 

2. Создание S-модели генератора импульсов

и проведение моделирования

 

Подвести указатель мыши к кнопке Пуск и щелкнуть по ней левой клавишей мыши (ЛКМ). В появившемся главном меню Windows навести указатель на строку Программы, затем в выпавшем подменю – на строку MATLAB, щелкнув по ней ЛКМ.

Через некоторое время на экране монитора появится окно управления следующего вида (рис. 1). Вверху слева – название пакета и окна, справа – системные кнопки.

 

 

Рис. 1. Окно управления MATLAB

Ниже расположена строка главного меню, в которое входят следующие разделы: файл, правка, окно и помощь. В следующей строке – панель инструментов, состоящая из пиктограмм, каждой из которых соответствует определенное действие. Ниже расположено рабочее поле.

Для построения S-модели генератора необходимо запустить приложение SIMULINK. Это  можно сделать следующим способом: нажать ЛКМ на пиктограмму  панели инструментов.

При запуске SIMULINK открывается два окна (рис. 2):

-     окно Library: simulink (окно разделов библиотеки SIMULINK);

-     пустое окно untitled (окно для создания новой S-модели).

 

 

а

 

 

б

 

Рис. 2. Окна, открывающиеся при запуске SIMULINK:

a – окно Library; б – окно untitled

 

Библиотека разбита на семь разделов: Sources (Источники), Sinks (Получатели), Discrete (Дискретные элементы), Linear (Линейные элементы), Nonlinear (Нелинейные элементы), Connections (Соединения), Blocksets & Toolboxes (Наборы блоков и инструменты).

Для выполнения данной работы необходимо рассмотреть пример построения S-модели генератора и проведения моделирования.

Блок-диаграмма этой модели показана на рис. 3.

 

Рис.  3. Блок-диаграмма S-модели генератора

1. Создание подсистемы «Счетчик». Блок-диаграмма подсистемы «Счетчик» показана на рис. 4.

 

Рис. 4. Блок-диаграмма подсистемы «Счетчик»

Разместить окна создаваемой модели untitled и библиотеки на экране так, чтобы было удобно переносить блоки в окно untitled. Командное окно необходимо свернуть. Затем  дважды щелкнуть ЛКМ по пиктограмме Сonnections в окне библиотеки. В раскрывшемся окне (рис. 5) найти блок Subsystem (Подсистема).

Подвести указатель мыши к блоку Subsystem, нажать ЛКМ и, не отпуская ее, перенести выделенный блок в окно создаваемой модели (после этого ЛКМ отпустить). Закрыть  раздел Connections. Результат показан на рис. 6. Следует заметить, что операции переноса других блоков выполняются аналогичным образом.

В окне untitled подвести указатель мыши к блоку Subsystem и нажать дважды ЛКМ, в итоге откроется окно Subsystem. В нем будем располагать блоки, входящие в подсистему «Счетчик» (рис. 4).

 

Рис. 6. Окно untitled

 

 

 

В окне Library найти раздел Sources и дважды щелкнуть по нему ЛКМ. После этого откроется окно с блоками, показанное на рис. 7. Перенести блок Constant в окно Subsystem. Закрыть раздел Sources. Результат проделанной операции показан на рис. 8.

 



 
пластиковые окна в офисах. офисные перегородки цена . Ремонт электронных систем управления либхер . пластиковые окна купить посмотреть