Đề tài: ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI TOÁN CỤ THỂ doc

Vì vậy việc sử dụng máy tính làm công việc này là rất thích hợp.Với những lý do trên tôi quyết định nghiên cứu đề tài “ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI TOÁN CỤ THỂ”.Từ cá

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây khoa học công nghệ phát triển hết sức nhanh chóng, đặcbiệt là trong lĩnh vực và truyền thông, tin học ứng dụng Những thiết bị nghe nhìn,thiết bị kỹ thuật số máy tính,…đã trở thành những phương tiện hết sức phổ biến trong xã hội , nhất là máy tính Có thể nói máy tính là phương tiện thiết yếu đối vớitất cả moi người.Một trong những yêu cầu của người học đối với việc giải mạch điện là kiểm tra lại kết quả đã tìm được là đúng hay sai Vì vậy việc sử dụng máy tính làm công việc này là rất thích hợp.Với những lý do trên tôi quyết định nghiên

cứu đề tài “ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI

TOÁN CỤ THỂ”.Từ các yêu cầu của đề bài trên ta xẽ chia nhỏ các phần yêu cầu

của bài để giải quyết vấn đề.Đề tài trên xẽ được chia ra làm 2 phần nghiên cứu và ứng dụng cụ thể cho từng phần và được chia ra làm 3 chương để tìm hiểu và thao tác chương trình của bài

Chương 1 :Tổng quan về mô hình hóa mô phỏng và vai trò củaphầnmềm Matlab trong mô hình hóa mô phỏng

Chương 2 : Thực hiện các yêu cầu của bài tập 1,2

Chương 3 : Kết luận

NỘI DUNG TRANG

* Chương 1: Tổng quan về mô hình hóa mô phỏng và vai trò của

phần mềm Matlap trong mô hình hóa mô phỏng……… 4

1.1 Giới thiệu chung……… 4

Bài 1: Lấy ví dụ ứng dụng GUI của Matlap thiết kết giao diện tương tác

giữa người và máy……… 7Bài 2: Bài tập về hàm truyền của hệ thống điều khiển……… 15

NHẬN XÉT

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà Nội … Ngày … Tháng … Năm

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG VÀ VAI TRÒ CỦA

MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG MATLAB

1.1 Giới thiệu chung

MATLAB là 1 phần mềm ứng dụng chạy trong môi trường Windows do hãngMathWorks sản xuất và cung cấp, nó tích hợp các công cụ rất mạnh phục vụ tínhtoán, lập trình, thiết kế, mô phỏng, V.V trong một môi trường rất dễ sử dụngtrong đó các bài toán và các lời giải được biểu diễn theo các ký hiệu toán học quenthuộc Có thể nói Matlab là ngôn ngữ của kỹ thuật, đang được rất nhiều các nhàkhoa học, các cán bộ kỹ thuật, giảng viên và sinh viên các trường đại học kỹ thuậtứng dùng Các ứng dụng điển hình là:

- Toán học và tính toán

- Phát triển thuật toán

- Tạo mô hình, mô phỏng và tạo giao thức

- Khảo sát, phân tích số liệu

- Đồ hoạ khoa học kỹ thuật

- Phát triển ứng dụng, gồm cả xây dựng giao diện người dùng đồ hoạ GUI

- Thiết kế các hệ thống điều khiển trong thời gian thực

Matlab cung cấp một họ các phương pháp theo hướng chuyên dụng hóađược gọi là các Toolbox (hộp công cụ) Các Toolbox cho phép người sử dụng học

và áp dụng các kỹ thuật chuyên dụng cho một lĩnh vực nào đó Toolbox là một tập

hợp toàn diện các hàm của Matlab (M-file) cho phép mở rộng môi trường Matlab

để giải các lớp bài toán cụ thể Các lĩnh vực trong đó có sẵn các Toolbox bao gồm:

Xử lý tín hiệu, hệ thống điều khiển, logic mờ, mạng nơron, mô phỏng

Hệ thống Matlab gồm có 5 phần chính:

- Ngôn ngữ Matlab: Là một ngôn ngữ ma trận, mảng cấp cao với các câulệnh, hàm, cấu trúc dữ liệu vào / ra, các tính năng lập trình hướng đối tượng Nócho phép lập trình các ứng dụng từ nhỏ đến các ứng dụng lớn, từ các ứng dụng đơngiản đến các ứng dụng phức tạp

- Môi trường làm việc của Matlab: Đây là một bộ các công cụ và phươngtiện mà bạn sử dụng với tư cách là người dùng hoặc người lập trình Matlab Nóbao gồm các phương tiện cho việc quản lý các biến trong không gian làm việcWorkspace cũng như xuất nhập khẩu dữ liệu Nó cũng bao gồm các công cụ đểphát triển, quản lý, gỡ rối và định hình M-file, ứng dụng của Matlab

- Xử lý đồ họa: Đây là một hệ thống đồ họa của Matlab Nó bao gồm cáclệnh cao cấp cho trực quan hóa dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh, ảnhđộng, Nó cũng cung cấp các lệnh cấp thấp cho phép bạn tùy biến giao diện đồhọa cũng như đi xây dựng một giao diện đồ họa hoàn chỉnh cho ứng dụng Matlabcủa mình

- Thư viện toán học Matlab: Đây là một tập hợp khổng lồ các thuật toán tínhtoán từ các hàm cơ bản như: cộng, trừ, nhân, chia, sin, cos, tang, số họcphức tới các hàm phức tạp hơn như: nghịch đảo, ma trận, tìm trị riêng của matrận, phép biến đổi Fourier nhanh

- Giao diện chương trình ứng dụng Matlab API (Application ProgramInterface): Đây là một thư viện cho phép bạn viết các chương trình C và Fortrantương thích với Matlab

Simulink là một chương trình đi kèm với Matlab, là một hệ thống tương tácvới việc mô phỏng các hệ thống động học phi tuyến Nó là một chương trình đồhọa sử dụng chuột để thao tác cho phép mô hình hóa một hệ thống bằng cách vẽmột sơ đồ khối trên màn hình Nó có thể làm việc với các hệ thống tuyến tính, phituyến, hệ thống liên tục theo thời gian, hệ thống gián đoạn theo thời gian, hệ thống

đa biến

Đối với các hệ thống phức tạp, phi tuyến, ngẫu nhiên, các tham số biến đổitheothời gian, phương pháp giải tích truyền thống không thể cho ta lời giải chính xácđược

Lúc này, phương pháp mô hình hóa và mô phỏng phát huy thế mạnh của mình vàtrong nhiều trường hợp nó là giải pháp duy nhất để nghiên cứu các hệ thống phức tạp

Chương 2:

Thực hiện các yêu cầu của 1,bài tập 2

Bµi 1 : Lấy ví dụ ứng dụng GUI của Matlab thiết kế giao diện tương tác giữa người và máy.

VÝ dô øng dông Gui gi¶i ph¬ng tr×nh bËc 2:

-Vµo comment window matlab gâ lÖnh guide

-Cöa sæ matlab hiÖn lªn

-Ta chän Blank Gui (Default) (chän lµm viÖc víi mét Gui trèng)

-Cöa sæ Gui hiÖn lªn nh sau:

-Rồi sau đó chọn các static text, edit text, pushbutton nh hình vẽ

-Khi lập trình Matlab ta cần quan tâm đến string, và tag của các khối chức năng

Ta thay đổi các khổi chức năng nh sau:

*Tại static text 1:

Kick đúp vào static text thay giá trị string và tag giữ nguyên:String: Giai phuong trinh bac 2: ax2+bx+c=0

*Tại static text 2:

String: a=

Tag: giữ nguyên

*Tại static text 3:

String: b=

Tag: giữ nguyên

*Tại static text 4:

String: c=

Tag: giữ nguyên

*Tại static text 5:

String: Ket Luan

Tag: kl

*Tại static text 6:

String: Nghiem x1

Tag: giữ nguyên

*Tại static text 7:

String: Nghiem x2

Tag: giữ nguyên

*Tại các edit text 1

Thay cá giá trị cho nút Tính và nút Tính mới

Kick đúp vào phần pushbutton

Khi c©n chØnh xong giao diÖn ta vµo file/save th× matlab sinh rafile cïng tªn víi bµi lµm cã ®u«i m vµ chóng ta cã thÓ lËp tr×nh t¹i file nµy

Ta lËp tr×nh cho nót Tinh bªn díi dßng function

start_callback(……) nh h×nh

LËp tr×nh nót Tinh Moi bªn díi dßng function

Tinh_Moi_callback(…) nh sau:

Chơng trình lập trình cho nút Tinh nh sau:

a=str2double(get(handles.heso_a,'string')); //chuyển giá trị

if denta>0 //nếu đen ta >0 thì kết luận hiện

“Phuong trinh co 2 nghiem”

set(handles.kl,'string','Phuong trinh co 2 nghiem');

elseif denta==0 //nếu đen ta =0 thì kết luận hiện

“Phuong trinh co nghiem kep”

set(handles.k1,'string','Phuong trinh co nghiem kep');

else //nếu đen ta <0 thì kết luận hiện “Phuong trinh vo nghiem”

set(handles.kl,'string','Phuong trinh vo nghiem');

x1=[]; //để chống x1

x2=[]; //để chống x2

end

set(handles.Nghiem_x1,'string',x1); //ghi x1 ra nghiem_x1

set(handles.Nghiem_x2,'string',x2); //ghi x2 ra nghiem x_2

Chơng trình lập trình cho nút Tinh Moi nh sau: (để chống

tất cả các edit text và ghi ra kết luận là : Hay nhap so moi)

Bài2: Cho hệ thống điều khiển lũ nhiệt cú hàm truyền:

G(s) = K

(100 S+3)(K S+5)

Với K là số thứ tự nhúm

Ứng dụng SIMULINK để

a Khảo sỏt đỏp ứng quỏ độ của đối tượng

b Tổng hợp hệ thống điều khiển lũ nhiệt với bộ điều khiển PID thiết kế theo phương phỏp Zigler- Nichols 1

Tại của sổ comment window gõ simulink hiện lên bảng các khổi

nh sau:

Sau đó chọnfile/new/modehiện lên bảng simulink nh sau

Ta vào tab simulation/simulation parameters đặt thời gián bắt

đầu và kết thúc mô phỏng

ở đây ta chon start time: 0 stop time: 200s

sau đó kick đúp vào scope hiện lên đồ thị

bắt đầu mô phỏng bằng cách vào tab simulation/start => ta sẽ

thấy đồ thị hiện lên tại scope

rồi nhấn nút autoscale(hình ống nhòm để xem toàn bộ đồ thị)

Ta có đợc đồ thị nh sau:

Để tìm k và T1,T2 thì tại điểm uốn của đồ thị ta kẻ tiếp tuyến

để tìm các thống số trên:

Ta cài đặt scope nhứ sau:

vào parameter trên scope

Từ đồ thị ta kẻ đờng tiếp tuyến với điểm uốn để tìm T1,T2,K

*Mô phỏng sau khi có bộ điều chỉnh PID

Sau khi thành lập bộ điều chỉnh PID ta mô phỏng trên matlab theo sơ đồ sau:

Sơ đồ nh sau:

Mô phỏngvới thời gian 300s ta có đồ thị nh sau:

KẾT LUẬN

Sau một thời gian thực hiện bài tập lớn với sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Văn

Hùng , cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn trong lớp, cùng với sự nỗ lực

của cả nhóm đã hoàn thành bài tập lớn môn giải tích mạng và mô phỏng trên máy tính với đề tài là:

“ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI TOÁN CỤ

Hà nội, Ngày 18 Tháng 4 Năm 2013 SVTH:Nhóm 7 LT Điện 2-K6