§11 Simulink 11.1 Đại cương về Simulink
11.3.Các thư viện trong Simulink
Thư viện Math Operations: Chọn thư viện Simulink -> Math Operations
ở ô bên trái của cửa sổ, khi đó các khối chức năng của thư viện sẽ được hiển thị trong ô phía bên phải.
Khối Add hoặc Sum: Cho phép cộng các tín hiệu đầu vào. Tín hiệu vào có thể gồm một hoặc nhiều tín hiệu số hoặc vector. Để khai báo các tham số của khối nhấn kép vào biểu tượng khối sẽ xuất hiện hộp thoại để nhập các tham số. Như để khai báo số lượng đầu vào nhập vào List of signs các dấu + hoặc – tùy theo dấu của tin hiệu đầu vào.
Khối Product và Dot Product:
Khối Product thực hiện phép nhân/chia từng phần tử tín hiệu vào.
Khối Dot Product thực hiện phép tích vô hướng của các vectơ đầu vào (Giá trị đầu ra y = sum(conj(x1).x2)).
Khối Gain và Slider Gain: Khối Gain dùng để khuếch đại tín hiệu đầu
vào. Tham số khuếch đại có thể là một số hoặc một biến (nếu là biến thì nó phải tồn tại trong MATLAB workspace). Khi khai báo, tại ô Multiplication ta lựa chọn phép tính phù hợp.
Khối Slider Gain cho phép thay đổi hệ số khuếch đại vô hướng trong quá trình mô phỏng từ giá trị nhỏ nhất (ô Low) đến giá trị lớn nhất (ô High).
Khối Math Function và Trigonometric Function: Cho phép lựa chọn
các hàm toán học và lượng giác thích hợp.
Khối Algebraic Constraint:Cho phép thực hiện vòng lặp bằng cách cho
tín hiệu vào khối về giá trị 0 và xuất ở đầu ra một biến z, biến này sẽ tác động ngược trở lại đầu vào thông qua một vòng hồi tiếp thích hợp.
Thư viện Sources: Bao gồm các khối nguồn tín hiệu, các khối cho phép nhập dữ liệu từ file hoặc từ Workspace, là đầu vào của hệ thống.
Khối Step, Ramp và Clock: Khối Step và Ramp tạo ra các tín hiệu bậc
thang và dốc tuyến tính. Khối Step cần khai báo thời điểm bắt đầu (step time), giá trị đầu/cuối (initial value / final value) của tín hiệu nhảy. Khối Ramp cần khai báo độ dốc (slop), thời điểm xuất phát (start time) và giá trị xuất phát (initial output) của tín hiệu ở đầu ra. Khối Clock cung cấp chuỗi thời gian t dưới dạng vectơ.
Khối Constant: Khối Constant biểu thị một hằng số, có thể là số thực, số
phức, số vô hướng, vectơ. Giá trị này sẽ được khai báo trong ô Constant value.
Khối From Workspace và From File: Cho phép lấy số liệu từ Workspace
hoặc từ một MAT file có sẵn để sử dụng trong mô hình mô phỏng Simulink. Số liệu đưa vào cần phải khai báo theo đúng yêu cầu của Simulink.
Tên khối Chức năng
Band – Limited White Noise Tạo nhiễu trắng đã giới hạn băng thông Chirp - Signal Tạo sóng sin với tần số bất kỳ
Digital Clock Cấp thời gian thực ở dạng số Discrete Pulse Generator Bộ phát tín hiệu dao động rời rạc Pule Generator Bộ phát xung
Random Number Tạo các số ngẫu nhiên theo phân bố chuẩn Repeating Sequance Tạo tín hiệu bất kỳ lặp lại theo chu kỳ
Signal Generator Bộ phát các dạng tín hiệu khác nhau Sine Wave Tạo tín hiệu hình sin
Thư viện Sinks: Bao gồm các khối có vai trò xuất kết quả tính toán. Kết quả được thể hiện ở dạng chữ số hoặc đồ thị quan sát trực tiếp, hoặc đưa vào cửa sổ MATLAB, hoặc lưu trữ trong các file.
Khối Scope: Khối Scope cho phép xuất các kết quả tính toán của quá trình
mô phỏng.
Khối XY Graph: biểu thị hai tín hiệu vô hướng đầu vào trên hệ tọa độ xy
dưới dạng đồ thị. Các giới hạn của các trục x, y được khai báo trong x- min, x-max, y-min, y-max.
Khối To Workspace: Gửi số liệu đầu vào của khối tới môi trường (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Workspace của MATLAB.
Khối Display: Khối Display cho phép hiển thị kết quả tính toán dưới dạng
số liệu. Ta có thể khai báo định dạng dữ liệu xuất thông qua lựa chọn Format.
Khối To File: Khối To File cho phép lưu giữ số liệu ở đầu vào của khối
Thư viện Signal Routing: Bao gồm các khối có chức năng định tuyến
các tín hiệu.
Khối Mux, Demux: Khối Mux cho phép tập hợp các tín hiệu đưa tới. Tại ô
Number of inputs khao báo số lượng và kích cỡ của các tín hiệu vào. Ví dụ nếu khai báo 3 sẽ có 3 tín hiệu đưa vào, nếu khai báo [3 2 2 -1] có nghĩa có 4 tín hiệu đầu vào, bao gồm: đầu thứ nhất có bề rộng 3, đầu thứ 2 và 3 có bề rộng 2, còn đầu thứ 4 chưa xác định (giá trị khai báo -1).
Ngược với khối Mux, khối Demux có vai trò tách các tín hiệu mà đã chập trước đó.
Khối Bus Selector, Selector: Khối Bus Selector cho phép tái tạo lại các tín hiệu từ một Bus tín hiệu, đồng thời góm chúng thành các tín hiệu riêng ban đầu. Ta có thể lựa chọn các tín hiệu cần tách khỏi Bus trong danh sách của các tín hiệu nằm trong Bus.
Khối Selector cũng có tính năng tương tự nhưng linh hoạt hơn so với khối Bus Selector.
Thư viện Ports&Subsystems: bao gồm các khối có chức năng tạo
các cổng vào ra và hệ thống con của hệ thống cần mô phỏng.
Khối Subsystem: Có chức năng tạo ra hệ thống con trong mô hình cần
mô phỏng. Sau khi đưa khối Sybsystem vào cửa sổ mô phỏng, nhấn chuột kép vào khối, sẽ xuất hiện cửa sổ Subsystem với hai khối In1 và Out1. Ta bổ sung các khối khác vào và kết nối chúng để hình thành hệ thống con. Sau khi xây dựng xong hệ thống con, đóng cửa sổ Subsystem, trở về cửa sổ mô phỏng kết nối các khối khác với khối Subsystem. Ngoài cách làm trên có thể sử dụng cách khác để tạo hệ thống con như sau xây dựng mô hình mô phỏng bao gồm tất cả các khối, chọn các khối và liên kết muốn đưa vào hệ thống con, chọn Edit-> Create Subsystem. Hệ thống con sẽ được tự động hình thành thay thế các khối đã chọn.
Khối Inport, Outport: tạo các cổng đầu vào, đầu ra của hệ thống.
Khối Enable, Triger: Cho phép hệ thống con có khả năng khởi động có
điều kiện. Khi đưa vào mô hình một trong hai khối trên, thì khối Subsystem sẽ tự động xuất hiện thêm một đầu vào điều khiển, nơi tín hiệu Enable cho phép kích hoạt hoặc Triger kích hoạt xung đưa tới.
Thư viện Continuous: bao gồm các khối cơ bản của hệ thống liên tục
tuyến tính, các khối biểu diễn hàm tuyến tính chuẩn, đặc chưng cho các quá trình động học.
Khối Integrator, Derivative: Khối Integrator cho phép lấy tích phân tín
hiệu vào. Các giá trị ban đầu được khai báo trực tiếp qua hộp thoại hoặc gián tiếp qua giá trị Internal ở ô Initial condition source. Nếu chọn External, sẽ xuất hiện thêm một đầu vào của khối.
Khối Derivative cho phép lấy đạo hàm tín hiệu đầu vào. Tín hiệu đầu ra có dạng du/dt. Giá trị ban đầu của biến đầu ra là 0.
Khối State-Space: Biểu thị mô hình trạng thái một hệ tuyến tính, mô tả
bởi phương trình: x’ = Ax +Bu
y = Cx +Du
Với A, B, C, D là các ma trận trạng thái, có các giá trị được khai báo trong hộp thoại.
Khối Transfer Function, Zero-Pole: Khối Transfer cho phép mô hình hóa hàm truyền đạt của một hệ tuyến tính. Khai báo các hệ số của đa thức tử số (Numerator coefficient) và mẫu số (Denominator coefficient) theo thứ tự giảm dần của bậc đại lượng s.
Khối Zero-Pole tạo nên từ các tham số Zero, Pole và Gain một hàm truyền đạt dưới dạng số hóa theo điểm không trên tử số, điểm cực dưới mẫu số.
Khối Transport Delay, Variable Transport Delay: Khối Transport (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Delay cho phép là trễ tíhieeujtr trong khoảng thời gian khai báo trong Time Delay trước khi xuất tới đầu ra.
Khối Variable Transport Delay điều khiển trễ tín hiệu linh hoạt hơn tín hiệu chứa thời gian trễ được đưa vào đầu thứ hai của khối. Tại ô Maximum delay nhập giá trị trễ tối đa có tác dụng giới hạn giá trị của tín hiệu thời gian điều khiển trễ.
Thí dụ 109: Giải hệ phương trình bằng phương pháp mô phỏng Simulink x2 + y2 – x = 10
x + y = 3
Thí dụ 110: Giải phương trình vi phân bằng phương pháp mô phỏng Simulink: dy/dx = cos(x+y) + 2,6(x-y)
Thí dụ 111: Giải hệ phương trình vi phân bằng phương pháp mô phỏng Simulink: -6.7 0 -79 0 x’ = 2 -1 0 . x + 0 . u 0 0.15 -0,06 -0.2 y = [ 0 0 2 ] . x
Thí dụ 112: Một hệ thống được biểu thị bởi phương trình vi phân sau:
Hãy xây dựng sơ đồ mô phỏng bằng phương pháp mô phỏng Simulinkcđể khảo sát hệ thống 3 2 3 3. 2 4. 7. 12. ( ) d y d y dy y u t dt dt + dt + + =