Создание моделей в Simulink

Пакет Simulink предназначен для моделирования систем. Вся модель строится из блоков, имеющих входы и выходы. Существует библиотека стандартных блоков, кроме того, можно создавать свои собственные блоки любой сложности. Существует две группы специальных устройств – источники сигналов (Sources) и устройства вывода (Sinks).

Блоки имеют названия. Для того, чтобы изменить название, надо щелкнуть по нему ЛКМ и отредактировать текст[16].

Каждый блок имеет свои настраиваемые свойства. Для их изменения надо дважды щелкнуть на блоке и изменить нужные значения в диалоговом окне.

Для того, чтобы повернуть блок на 90 градусов, надо выделить его и нажать клавиши Ctrl+R. Комбинация Ctrl+I позволяет выполнить зеркальное отражение входов и выходов.

Верхнее меню Format предназначено для изменения оформления выделенного блока. Также для этой цели можно использовать контекстное меню ПКМ – Format. Для выделенного блока можно изменить цвет текста и линий (Foreground color), цвет фона (Background color), вывести тень (Show drop shadow), переместить название на другую сторону (Flip name).

Для выделения одного блока или соединительной линии надо щелкнуть ЛКМ по нужному элементу. Для того, чтобы выделить несколько блоков, надо «обвести» их при нажатой ЛКМ. Клавиша Delete удаляют выделенную часть. Чтобы скопировать блок (или выделенную часть), надо перетащить его при нажатой правой кнопке мыши (ПКМ).

Блоки соединяются линиями связи, по которым распространяются сигналы. Для того, чтобы соединить блоки, надо щелкнуть ЛКМ по источнику сигнала и затем, при нажатой клавише Ctrl, по блоку-приемнику. Можно также протянуть мышкой линию связи между нужными выходом и входом.

Чтобы подать один сигнал на два блока (сделать «развилку»), надо сначала создать одну линию обычным способом. Чтобы провести вторую линию, следует нажать правую кнопку мыши на линии в точке развилки и протащить линию ко второму блоку.

Модель можно скопировать в буфер обмена в виде растрового рисунка. Для этого в окне модели надо выбрать в верхнем меню пункт Edit – Copy model to clipboard. Предварительно лучше уменьшить размеры окна до минимальных, чтобы не было белых полей.

Для того, чтобы запустить моделирование, надо щелкнуть ЛКМ по кнопке на панели инструментов. Эта же кнопка позволяет остановить моделирование при необходимости.

Параметры моделирования (метод интегрирования, обработка ошибок) устанавливаются с помощью окна Simulation – Parameters. Самые важные параметры – это время моделирования (Stop time) и метод численного интегрирования уравнений (Solver options).

Основные источники сигналов (Sources)

	Constant – сигнал постоянной величины.
	Step – ступенчатый сигнал, меняется время скачка (Step Time), начальное (Initial Value) и конечное значение (Final Value).
	Ramp– линейно возрастающий сигнал с заданным наклоном (Slope). Можно задать также время начала изменения сигнала (Start Time) и начальное значение (Initial Value).
	Pulse Generator – генератор прямоугольных импульсов, задаются амплитуда (Amplitude), период (Period), ширина (Pulse Width, в процентах от периода), фаза (Phase Delay).
	Repeating Sequence –последовательность импульсов, их форма задается в виде пар чисел (время; величина сигнала)
	Sine Wave– синусоидальный сигнал, задается амплитуда (Amplitude), частота (Frequency), фаза (Phase) и среднее значение (Bias).
	Signal Builder – построитель сигналов, позволяющий задавать форму сигнала, перетаскивая мышью опорные точки.
	Random Number – случайные числа с нормальным (гауссовым) распределением. Можно задать среднее значение (Mean Value), дисперсию (Variance), период изменения сигнала (Sample Time).
	Uniform Random Number– случайные числа с равномерным распределением в заданном интервале от Minimumдо Maximum.
	Band Limited White Noise– случайный сигнал, ограниченный по полосе белый шум (имеющий равномерный спектр до некоторой частоты). Блок используется как источник белого шума для моделей непрерывных систем. Задается интенсивность (Noise Power) и интервал дискретизации (Sample Time), в течение которого удерживается постоянное значение сигнала. Чем меньше интервал, тем точнее моделирование, однако больше вычислительные затраты.

Основные устройства вывода (Sinks)

	Display– цифровой дисплей, показывает изменение входного сигнала в цифровом виде.
	Scope –осциллограф, показывает изменение сигнала в виде графика, позволяет передавать данные в рабочую область Matlab для последующей обработки и оформления.

Линейные системы (Continuous)

	Transfer Fcn– передаточная функция, в параметрах задаются числитель (Numerator) и знаменатель (Denominator) в виде полиномов.
	State Space– модель в пространстве состояний, в параметрах задается четверка матриц, определяющих модель, и начальные условия для вектора состояния (Initial conditions).
	Zero-Pole– модель в форме «нули-полюса», в параметрах задаются массивы нулей (Zeros), полюсов (Poles), а также коэффициент усиления (Gain).
	Integrator– интегратор с возможностью установки начальных условий (Initial condition), а также пределов насыщения (Lower saturation limit и Upper saturation limit). Когда сигнал выхода выходит за границы, определяемые этими пределами, интегрирование прекращается.