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

Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG Luận văn Đề tài: ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI TOÁN CỤ THỂ BTL: GTM&MPTMT 1 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây khoa học công nghệ phát triển hết sức nhanh chóng, đặc biệt 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 với tất 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 của phầnmềm Matlab trong mô hình hóa mô phỏng Chương 2: Thực hiện các yêu cầu của bài tập 1,2 Chương 3: Kết luận. BTL: GTM&MPTMT 2 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG 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 * Chương 2: Thực hiện các yêu cầu của Bài tập 1 và Bài tập 2………. 7 Bài 1: Lấy ví dụ ứng dụng GUI của Matlap thiết kết giao diện tương tác giữa người và máy………………………………………………… 7 Bài 2: Bài tập về hàm truyền của hệ thống điều khiển…………………… 15 Kết luận: ………………………………………………………………… 22 BTL: GTM&MPTMT 3 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG NHẬN XÉT ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… BTL: GTM&MPTMT 4 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG Hà Nội … Ngày … Tháng … Năm SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 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 hãng MathWorks sản xuất và cung cấp, nó tích hợp các công cụ rất mạnh phục vụ tính toán, lập trình, thiết kế, mô phỏng, V.V trong một môi trường rất dễ sử dụng trong đó các bài toán và các lời giải được biểu diễn theo các ký hiệu toán học quen thuộc. Có thể nói Matlab là ngôn ngữ của kỹ thuật, đang được rất nhiều các nhà khoa học, các cán bộ kỹ thuật, giảng viên và sinh viên các trường đại học kỹ thuật ứng 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. BTL: GTM&MPTMT 5 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG - Thiết kế các hệ thống điều khiển trong thời gian thực Matlab cung cấp một họ các phương pháp theo hướng chuyên dụng hóa được 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 câu lệnh, hàm, cấu trúc dữ liệu vào / ra, các tính năng lập trình hướng đối tượng. Nó cho phép lập trình các ứng dụng từ nhỏ đến các ứng dụng lớn, từ các ứng dụng đơn giản đến các ứng dụng phức tạp. - Môi trường làm việc của Matlab: Đây là một bộ các công cụ và phương tiện mà bạn sử dụng với tư cách là người dùng hoặc người lập trình Matlab. Nó bao gồm các phương tiện cho việc quản lý các biến trong không gian làm việc Workspace cũng như xuất nhập khẩu dữ liệu. Nó cũng bao gồm các công cụ để phát 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 các lệnh cao cấp cho trực quan hóa dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh, ảnh động, Nó cũng cung cấp các lệnh cấp thấp cho phép bạn tùy biến giao diện đồ họa cũng như đi xây dựng một giao diện đồ họa hoàn chỉnh cho ứng dụng Matlab của mình. - Thư viện toán học Matlab: Đây là một tập hợp khổng lồ các thuật toán tính toán từ các hàm cơ bản như: cộng, trừ, nhân, chia, sin, cos, tang, số học phức BTL: GTM&MPTMT 6 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG tới các hàm phức tạp hơn như: nghịch đảo, ma trận, tìm trị riêng của ma trận, phép biến đổi Fourier nhanh. - Giao diện chương trình ứng dụng Matlab API (Application Program Interface): Đây là một thư viện cho phép bạn viết các chương trình C và Fortran tương thích với Matlab. Simulink là một chương trình đi kèm với Matlab, là một hệ thống tương tác với việc mô phỏng các hệ thống động học phi tuyến. Nó là một chương trình đồ họa sử dụng chuột để thao tác cho phép mô hình hóa một hệ thống bằng cách vẽ một sơ đồ khối trên màn hình. Nó có thể làm việc với các hệ thống tuyến tính, phi tuyến, 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 đổitheo thời gian, phương pháp giải tích truyền thống không thể cho ta lời giải chính xác được. Lúc này, phương pháp mô hình hóa và mô phỏng phát huy thế mạnh của mình và trong nhiều trường hợp nó là giải pháp duy nhất để nghiên cứu các hệ thống phức tạp. BTL: GTM&MPTMT 7 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG 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 BTL: GTM&MPTMT 8 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG -Ta chän Blank Gui (Default) (chän lµm viÖc víi mét Gui trèng) -Cöa sæ Gui hiÖn lªn nh sau: BTL: GTM&MPTMT 9 SVTH: Nhóm 7 LT Điện 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG -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 BTL: GTM&MPTMT 10 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 [...]... Phm Vn Hựng , cựng vi s giỳp nhit tỡnh ca cỏc bn trong lp, cựng vi s n lc ca c nhúm ó hon thnh bi tp ln mụn gii tớch mng v mụ phng trờn mỏy tớnh vi ti l: NG DNG GUI TRONG MATLAB V SIMULINK TRONG BI TON C TH Hiu c cỏch thc lp trỡnh c GUI v SIMULINK trong matlab, cỏc ng dng c ng dng rng dói trong ngnh in - Lp trỡnh c cn bn trong 2 chng trỡnh GUI v SIMULINK trờn BTL: GTM&MPTMT 21 SVTH: Nhúm 7 LT in... cá giá trị cho nút Tính và nút Tính mới Kick đúp vào phần pushbutton *Pushbutton 1: String: Tinh Tag: start *Pushbutton 2: String: Tinh Moi Tag: Tinh_moi Sau khi căn nhập tag và string cho các khôi kéo các nút và ô sao cho cân bằng dễ nhìn Ta đợc giao diện nh sau: Khi cân chỉnh xong giao diện ta vào file/save thì matlab sinh ra file cùng tên với bài làm có đuôi m và chúng ta có thể lập trình tại file... G(s)== a Khảo sát đáp ứng quá độ của hàm G(s) Từ simulink tà tìm các khối Fnc: hàm truyền Scope: hiển thị đồ thị BTL: GTM&MPTMT 16 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG Step: hàm bớc nhảy Rồi sau đó kéo thả sang mô màn hình mô phỏng mode ta vừa mới tạo sau đó nối dây ta đợc sơ đồ sau Tại Fcn ta nhập G(s) Ta vào tab simulation/simulation parameters đặt thời gián bắt đầu và kết thúc mô phỏng... 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: BTL: GTM&MPTMT 17 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG 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... cú hm truyn: Vi K l s th t nhúm ng dng SIMULINK a Kho sỏt ỏp ng quỏ ca i tng b Tng hp h thng iu khin lũ nhit vi b iu khin PID thit k theo phng phỏp Zigler- Nichols 1 Tại của sổ comment window gõ simulink hiện lên bảng các khổi nh sau: BTL: GTM&MPTMT 15 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG Sau đó chọnfile/new/modehiện lên bảng simulink nh sau Bài tập ta có phơng trình trạng thái Với... nhiờn do thi gian v trỡnh cú hn cng nh kinh nghim cũn hn ch Bi tp ln khụng th trỏnh khi nhng thiu sút, chỳng em rt mong c s giỳp ch bo ca cỏc thy cụ chỳng em cú th hon thin tt hn trong nhng ln sau Chỳng em xin chõn thnh cm n thy giỏo PHM VN HNG v cỏc bn bố trong lp ó giỳp chỳng em lm bi tp ny H ni, Ngy 18 Thỏng 4 Nm 2013 SVTH:Nhúm 7 LT in 2-K6 BTL: GTM&MPTMT 22 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 ... HCNHN GVHD: PHM VN HNG Từ đồ thị => T1=4 (s), T2=33(s), k=0.47 Từ đây ta có bộ điều chỉnh PID W(PID)= Kp+Td.P) Trong đó Kp=1,2.=1,2.0,47=4.653 Ti=2T1=2.4=8(s) Td=T2/2=33/2=16,5 (s) W(PID)=4,653+16,5P) *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: VớiW(PID)=4,653(1+ + 16,5P) =4,653 + + 76,7745P Sơ đồ nh sau: BTL: GTM&MPTMT 20 SVTH:... 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG 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 Cài đặt nh sau: Rồi sau đó vào comment window đánh lệnh sau >>plot(ScopeData.time,ScopeData.signals.values); >>grid on //hiện lới đồ thị sẽ đợc lu sang figure BTL: GTM&MPTMT 18 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG... set(handles.Nghiem_x2,'string',x2); //ghi x2 ra nghiem x_2 BTL: GTM&MPTMT 14 SVTH: Nhúm 7 LT in 2-K6 Trng HCNHN GVHD: PHM VN HNG 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) Chơng trình set(handles.Nghiem_x1,'string',[]); //để chống nghiem_x1 set(handles.Nghiem_x2,'string',[]); //để chống nghiem_x2 set(handles.heso_a,'string',[]); //để . Trường ĐHCNHN GVHD: PHẠM VĂN HÙNG Luận văn Đề tài: ỨNG DỤNG GUI TRONG MATLAB VÀ SIMULINK TRONG BÀI TOÁN CỤ THỂ BTL: GTM&MPTMT 1 SVTH: Nhóm 7 LT Điện. 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