Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA ĐIỆN TỬ
3.2. Giới thiệu phần mền mô phỏng matlab/simulink
Matlab (viết tắt từ matrix laboratory) là công cụ rất mạnh phục vụ trong tính toán kỹ thuật và được ứng ứng dụng rất phổ biến trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Matlab kết hợp tính toán với lập trình đồ họa trong môi trường phát triển tương tác. Ngoài ra, Matlab tích hợp sẵn rất nhiều hàm và nguồn thư viện phong phú giúp cho người sử dụng tốn ít thời gian khi ứng dụng công cụ này. Sức mạnh của MATLAB dựa trên các phần chính sau:
Môi trường phát triển: gồm các công cụ và tiện nghi, giúp cho người lập trình sử dụng các hàm Matlab và các file
Thư viện các hàm toán học phong phú: bao gồm từ sơ bản (đại số, sin/cos) đến các hàm phức tạp (Bessel, nghịch đảo ma trận, trị riêng, biến đổi Fourier,..)
Ngôn ngữ Matlab: gồm các lệnh xử lý ma trận, rẽ nhánh, vòng lặp, cấu trúc dữ liệu,...
Xử lý đồ họa: dùng các lệnh cao cấp để hiển thị dữ liệu dưới dạng hai chiều, ba chiều, xử lý ảnh. Ngoài ra, còn cho phép người dùng thiết kế giao diện đồ họa (GUI - Graphical User Interface).
Thư viện API của Matlab: cho phép liên kết Matlab với các ngôn ngữ khác như C, Fortran, JAVA...
Các hộp công cụ (Toolbox): là tập hợp các hàm (khối) được viết sẵn để giải quyết các vấn đề lien quan đến các chuyên ngành kỹ thuật bao gồm: điều khiển tự động, kỹ thuật điện, điện tử viễn thông, cơ khí, động lực,...
Công cụ mô phỏng trực quan (Simulink): giúp cho bài toán phân tích, thiết kế dễ dàng, trực quan và sinh động hơn
3.2.2. Môi trường lập trình Matlab
Trong môi trường Matlab, bên cạnh khả năng nhập lệnh trực tiếp từ cửa sổ lệnh, ta có thể viết và lưu trữ chuỗi lệnh trong dưới dạng m-file
Một dạng đặc biệt của m-file là các hàm (function) của MATLAB. Khi một hàm được gọi ta có thể chuyển dữ liệu cho hàm hoặc nhận dữ liệu do hàm trả về.
Việc soạn thảo chương trình dưới dạng m-file thuận lợi cho việc lưu trữ, soạn thảo và sửa lỗi. Hàm m-file có thể được gọi trực tiếp từ cửa sổ lệnh hoặc mở thông qua Menu File/Open.
3.2.3 Công cụ mô phỏng trực quan Simulink
Matlap simulink là một phần mền đồ họa, định hướng sơ đồ khối dùng để mô phỏng các hệ động lực. Đây là sản phẩm nằm bên trong Matlap và sử dụng nhiều hàm của matlap và cũng có thể trao đổi qua lại với môi trường Matlap để tăng thêm khả năng mền dẻo củ nó
Với simulink chúng ta có thể xây dựng mô hình mô phỏng của hệ thống giống như khi ta vẽ sơ đồ khối. Simulink có một khối thư viện với nhiều thư mục khác nhau
Để xây dựng mô hình ta khởi động Matlap và khởi tạo Simulink thường có 8 nhóm :
-Nhóm Continuous và Discrete: chứa các khối cơ bản để xử lí tín hiệu liên tục và rời rạc
-Nhóm Function & Table: chứa các khối thực hiện gọi hàm từ Matlap, khối nội suy và khối hàm truyền.
-Nhóm Math: chứa các khối thực thi hàm toán học
Hình 3.2 Khối thư viện Simulink
-Nhóm Sinks & Systems: chứa các khối công cụ xử lí tín hiệu -Khối Monlinear: chứa các khối phi tuyến
-Nhóm Sinks: chứa các khối thực hiện chức năng suất kết quả -Nhóm Source: chứa các khối phát tín hiệu
Để coppy một khối từ thư viện vào cửa sổ mô hình, chọn khối rê chuột để kéo khối đã chọn vào cửa sổ mô hình. Trong cửa sổ mô hình, nếu muốn coppy một khối, án phím Ctrl và rê chuột qua vị trí đặt bản coppy, nếu muốn xóa hãy chọn nó và ấn phím delete
Hình 3.1 Cửa sổ mô hình làm việc trên simulink
Để thực hiện quá trình mô phỏng ta tiến hành từng bước: xây dựng mô hình mô phỏng ; xác lập giá trị các thông số của mô hinh ; xác lập điều kiện đầu ; lựa chọn cách thức xuất kết quả; điều khiển việc thực thi quá trình mô phỏng
Từ hệ phương trình 3.13và ứng dụng phần mềm Matlab/Simulink ta xây dựng sơ đồ khối mô hình toán học hệ thống điều khiển bướm ga điện tử của động cơ như trên hình vẽ
Hình 3. 3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển bướm ga