Неоінституціоналізм

Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 765

7. БлокMATLAB Fen позволяет применить к входному сигналу любую подпрог­рамму обработки, реализованную в виде М-файла. Это может быть как библиотечная функция пакета MATLAB, так и подпрограмма, созданная разработчиком S-модели.

В первом случае использование блокаMATLAB Fen аналогично использова­нию блокаFen. Вычисляемое выражение вводится в окне MATLABfunction. Если оно содержит только обращение к библиотечной функ­ции, то ее аргумент можно явно не указывать. Например, для вычисления квад­ратного корня входного значения достаточно ввести имя функции sqrt.

Другой, более существенной, особенностью блокаMATLAB Fen является нали­чие второго параметра настройки —Outputwidth (Ширина выходного сигнала). Это означает, что результатом работы блока может быть не только скаляр, но и вектор. Число его элементов должно быть равно значению параметра Output width.

8. БлокProduct позволяет выполнять умножение или деление нескольких вход­ных сигналов (величин). В качестве параметров настройки могут указываться чис­ло входов блока и вид выполняемой операции.

Задание значений этих параметров аналогично настройке блокаSum из разде­ла Линейные элементы. В качестве знака операции умножения используется сим­вол «*», а для указания операции деления — символ «/».

Если в качестве значения параметра настройки блока ввести «1», то будет вы­числяться произведение элементов входного вектора (в этом случае на изображе­нии блока выводится символ Р).

Вторую группу образуют блоки, обеспечивающие логическую обработку вход­ного сигнала. Наиболее важными и полезными из них являются следующие.

1. БлокLogical Operator содержит набор основных логических операций: AND (операция логического умножения «И»), ОR (логическое сложение «ИЛИ»), NAND («И-НЕ»), NOR («ИЛИ-НЕ»), XOR (сложение по модулю 2), NOТ (операция ло­гического отрицания). Выбор требуемой функции выполняется с помощью «вы­падающего» меню; имя функции отображается на иконке блока.

Другим параметром настройки блока является число аргументов логической операции, то есть число входных портов блока(Number of inputports). Его значе­ние вводится в строке редактирования и должно быть натуральным числом. Мак­симально допустимое число входов блока практически не ограничено.

2. БлокRelational Operator реализует операции отношения над двумя вход­ными сигналами: >, <, >, <, = =(тождественно), != (не равно). Конкретная опера­ция выбирается при настройке параметров блока посредством «выпадающего» меню. Знак операции выводится на изображении блока.

3. БлокCombinatorial Logic обеспечивает преобразование входного сигнала в соответствии с заданной таблицей истинности. С его помощью можно описать на уровне «вход-выход» логику работы любого устройства или системы. Единственное ограничение заключается в том, что входные данные и результат должны быть представимы в форме булевых величин. Combinatorial Logic, можно сказать, что он представляет собой обобщенную мо­дель конечного детерминированного автомата. Для такого автомата заранее из­вестны все возможные значения выходного сигнала, и набор их ограничен. При­чем каждое выходное значение однозначно соответствует определенному входному воздействию. На вход блока может подаваться как скалярный, так и векторный сигнал. Ска­ляр в данном случае интерпретируется как одна булева величина, а вектор — как их совокупность. При этом любое ненулевое значение входного сигнала соответ­ствует значению «истина».

Блок имеет единственный параметр настройки —Truth table (таблица истинно­сти), который представляет собой список возможных выходных значений автома­та. При задании таблицы истинности необходимо соблюдать два основных правила:

1) число строк таблицы должно быть равно 2ⁿ, где п — число элементов (размерность) входного сигнала;

2) входы таблицы считаются заданными.

Например, если на вход блокаCombinatorial Logic подается векторный сигнал с n=2, то параметр Truth table представляет собой список из четырех элементов например такой: [0;1;0;1]. Таким образом, параметр Tmth table описывает только значения выходного сигнала. Разрядность выходного сигнала, а также значение каждого его разряда выби­раются пользователем на основе собственных представлений о логике работы со­здаваемой S-модели. Любое ненулевое значение сигнала в блоке Combinatorial Logic трактуется как «истина». Это относится и к входному, и к вы­ходному сигналу. Сформированный выходной сигнал может быть или выведен в какое-либо «смотровое окно», или передан на другие блоки S-модели.

Следующие четыре блока можно рассматривать как вариант модификации бло­каCombinatorial Logic для непрерывного входного сигнала.

Dead Zone (Мертвая зона) — заменяет значение входного сигнала, лежащее в заданном диапазоне, нулем;

Look-up Table (Таблица поиска) — выполняет линейную интерполяцию вход­ного сигнала в соответствии с заданной табличной функцией.

Look-up Table(2D) — производит линейную интерполяцию двумерного вход­ного сигнала;

Hit Crossing(Обнаружено пересечение) — позволяет идентифицировать момент времени, когда входной сигнал «пересекает» некоторое значение: при появлении такой ситуации на выходе блока формируется единичный сигнал.

БлокHit Crossing во многих случаях оказывается весьма удобным средством уп­равления логикой работы S-модели, поэтому остановимся на нем немного подробнее. Блок имеет три параметра настройки:

Hit crossing offset — определяет значение, «пересечение» которого необходи­мо идентифицировать;

Hit crossing direction позволяет указать направление «пересечения», которое интересует разработчика модели; значение этого параметра выбирается с помо­щью «выпадающего» меню, которое содержит три пункта:

rising (возрастание),

falling (убывание),

either (в обоих направлениях);

Show output port (показать выходной порт) — флажок, с помощью которого можно выбрать формат использования блока.

При одновременном выполнении условий, задаваемых параметрами Hit crossing offset и Hit crossing direction, на выходе блока формируется единичный импульс. Его длительность определяется значением параметра Sample time бло­ка, предшествующего в модели блокуHit crossing. Если этот параметр отсутствует, то единичный сигнал на выходе блокаHit crossing существует до его сле­дующего срабатывания.

В третью группу можно объединить блоки, реализующие функцию задержки входного сигнала. Таких блоков в разделеNonlinear три:

Initial condition (Начальное состояние) — задает значение амплитуды вход­ного сигнала на момент инициализации блока; в большинстве случаев целесооб­разно принимать это значение равным нулю; флажокInherit sample time (насле­дование шага времени) позволяет выбрать величину шага, на который будет производиться задержка сигнала:

• если флажок снят, то используется минимальный шаг, равный 0.1 единицы модельного времени;

• если флажок установлен, то величина шага определяется значением Sample time блока, предшествующего блокуMemory.

БлокTransport Delay обеспечивает задержку сигнала на заданное количество шагов модельного времени, причем необязательно целое. Настройка блока произ­водится с помощью трех параметров:

Time delay (Время задержки) — количество шагов модельного времени, на которое задерживается сигнал; может вводиться либо в числовой форме, либо в форме вычисляемого выражения;

Initial input (Начальный ввод) — значение амплитуды входного сигнала в момент инициализации блока (по умолчанию равно 0);

Initial buffer size (Начальный размер буфера) — объем памяти (в байтах), выделяемой в рабочей области MATLAB для хранения параметров задержанного сигнала; значение параметра должно быть кратно 8 (по умолчанию — 1024).

БлокVariable Transport Delay позволяет задавать управляемую извне величину задержки. С этой целью блок имеет дополнительный вход. Подаваемый на него сигнал определяет длительность задержки информационного сигнала, поступаю-то на основной вход блока.

Данный блок, как и предыдущий, имеет 3 параметра настройки:Maximum delay (Максимальная задержка), Initial input и Buffer size.Назначение двух последних параметров идентично назначению одноименных параметров блокаTransport delay. Параметр Maximum delay определяет наибольшую допустимую величину задержки информационного сигнала. Если величина задержки, определяемая управляющим сигналом, превышает этот порог, то она принудительно устанав­ливается равной параметру Maximum delay. Его значение измеряется числом ша­гов модельного времени, может иметь дробное значение и вводиться либо в чис­ловой форме, либо в форме вычисляемого выражения.

Четвертую группу образуют «блоки-переключатели», то есть блоки, управля­ющие направлением передачи сигнала. Таких блоков четыре:

Switch (Переключатель);

Manual Switch (Ручной переключатель);

Multiport Switch (Многовходовый переключатель)

Relay (Реле).

Блок Switch имеет три входа: два информационных (1-й и 3-й) и один управ­ляющий (2-й). Логика работы блока состоит в следующем. Если амплитуда сиг­нала, поступающего на 2-й вход, не меньше заданного порогового значения, то на выход блока передается сигнал с 1-го входа, в противном случае — сигнал с 3-го входа. Блок имеет единственный параметр настройки —Threshold (Порог). Он может задаваться либо как числовая константа, либо как вычисляемое выра­жение. Периодичность срабатывания блока Switch определяется значением па­раметра Sample time блока, подсоединенного к его управляющему входу.

Необходимо иметь в виду, что при изменении направления передачи сигнала положение «перемычки» на иконке блока не изменяется.

БлокManual Switch не имеет параметров настройки и позволяет «вручную» выбирать один из двух входных портов, сигнал с которого будет передаваться на выход блока. Для перемещения «перемычки», соединяющей выходной порт блока Manual Switch с входным, необходимо дважды щелкнуть на изображении блока (предварительно, конечно, блок должен быть помещен в поле блок-диаграммы разрабатываемой модели).

БлокMultiport Switch обеспечивает передачу на выход сигнала, поступающего на один из информационных входов. Номер коммутируемого входа равен значению сигнала, подаваемого на управляющий вход блока. Если это значение является дробным числом, то оно округляется до целого по стандартным арифметическим правилам. Исключение составляют 2 случая: если значение управляющего сигнала меньше 1, то оно считается равным 1; если значение управляющего сигнала превышает число информационных входов, то оно принимается явным наибольшему номеру (входы нумеруются сверху вниз). Блок имеет один параметр настройки —Number of inputs (Число входов), который устанавливает число информационных входов. Значение параметра может вводиться в форме числовой константы или в форме вычисляемого выражения.

БлокRelay работает по аналогии с обычным реле: если входной сигнал превы­шает некоторое пороговое значение, то на выходе блока формируется «разрешаю­щий» сигнал.

Блок имеет 4 параметра настройки: '

Switch on point (Точка включения) — задает пороговое значение, при превыше­нии которого происходит «включение» реле;

Switch off point (Точка выключения) — задает уровень сигнала, при котором реле «выключается»;

Outputwhen on (Выход при включенном состоянии) — определяет значение ам­плитуды «разрешающего» сигнала;

Outputwhen off (Выход при выключенном состоянии) — уровень сигнала на выходе реле, когда оно находится в состоянии «выключено».

Значения всех параметров блока могут вводиться либо в форме числовых кон­стант, либо в форме вычисляемых выражений.

Раздел Connections (Соединительные узлы) Большинство блоков данного раздела предназначено для разработки S-моделей, содержащих модели более низкого уровня (подсистемы).

1. БлокиIn (Входной порт) иOut (Выходной порт) обеспечивают «линейную» связь между подсистемами модели по информации.

2. БлокиGoto Tag Visibility (Признак видимости),From (принять) иGoto (передать) используются совместно и предназначены для обмена данными между различными компонентами S-модели с учетом доступности (видимос­ти) этих данных.

3. БлокиData Store Memory (Память данных),Data Store Read (чтение дан­ных) иData Store Write (Запись данных) также используются совместно и обеспе­чивают не только передачу данных, но и их хранение на интервале моделирования.

4. БлокиEnable (Разрешить) иTrigger (в данном случае уместен буквальный перевод этого слова — защелка) предназначены для логического управления рабо­той подсистем ^-модели.

5. БлокSubsystem (Подсистема) представляет собой «заготовку» для созда­ния подсистемы. Подсистема — это достаточно самостоятельная S-модель более низкого уровня, которая, в свою очередь, может содержать подсистемы произволь­ного уровня вложенности.

Наряду с перечисленными выше, раздел Connections содержит еще несколько элементов, которые имеют самостоятельное значение и могут оказаться весьма по­лезными при создании многих практических приложений:

БлокMux — выполняет объединение входных величин в один линейный век­тор. При этом входные величины могут быть как скалярными, так и векторными. Размерность результирующего вектора равна суммарному количеству элементов, поступающих на входные порты блока. БлокMuxимеет один параметр настройки —Number of inputs (Число входов). БлокDemux (Разделитель) выполняет функции, противоположные функциям блокаMux: разделяет входной вектор на заданное число компонентов. Данный блок также имеет единственный параметр настройки, который называетсяNumber of outputs (Число выходов). Поскольку соотношение между размерностью входного вектора и числом выходов блока может быть различным, то размерность компонен­тов выходного вектора разработчику модели необходимо определять заранее само­му. При этом следует учитывать следующие особенности работы блокаDemux. Если размерность входного вектора (М) равна значению параметра Number of outputs, т. е. числу выходов блока (N), то на всех выходах блока формируются ска­лярные величины — входной вектор просто распадается на отдельные элементы.Если размерность входного вектора превышает число выходов блока (M>N), то на первых (п-1 )-ом выходах формируются векторы, размерность которых рав­на целой части отношения M/N, а размерность вектора на последнем выходе рав­на остатку от деления. Если M<N, то при запуске модели выдается сообщение об ошибке («несоответ­ствие размерности портов»).

БлокиGround (Земля) иTerminator (Ограничитель) могут использоваться в каче­стве «заглушек» для тех портов, которые по какой-либо причине оказались не подклю­ченными к другим блокам S-модели (например, на этане отладки модели). БлокGroundиспользуется как «заглушка» для входных портов, а блокTerminator — для выходных. Применение указанных блоков позволяет избежать выдачи интерпретатором MATLABпредупреждения о том, что в S-модели имеются неподключенные порты.

БлокIC (Initial Condition — начальное состояние) позволяет устанавливать произ­вольное начальное состояние входного сигнала. Длительность пребывания системы в этом состоянии равна длительности шага моделирования. Параметром настройки блока является величинаInitial Value(Значение сигнала на момент входа в блок).

БлокWidth (Размер) вычисляет размерность сигнала, поступающего на его вход. Вычисленное значение выводится непосредственно на изображении блока. Параметров настройки он не имеет.

БлокSelector (Селектор) выбирает во входном векторе и передает на выход только те элементы, номера которых указаны в параметрах настройки блока.

Блок имеет два параметра настройки:

• Elements (Элементы) — список номеров элементов входного вектора, подле­жащих отбору;

• luput port width (Размерность входного порта) — размерность входного век­тора, который может быть «просеян» с помощью данного блока; значение этого параметра обязательно должно совпадать с числом элементов входного вектора. Если на вход блока подается матрица, то в спискеElements используется сквоз­ная нумерация элементов, причем индекс изменяется построчно. Существенным достоинством блока является то, что значения его параметров настройки отображаются в графическом виде на иконке блока.

БлокMerge (Слияние) выполняет объединение поступающих на его входы сиг­налов в один. Блок имеет два параметра настройки:

Number of inputs (Количество входов), определяющий число входных сигна­лов, которое может быть подано на входы блока; для корректной работы блока все входные сигналы должны иметь одинаковую размерность (хотя при несоблюде­нии этого правила сообщение об ошибке не выдается);

Initial output (Инициализация выхода) — задает сигнал, на основе которого дол­жно выполняться объединение; если значение параметра не задано, то на выход блока просто выдается один из входных сигналов.

Дополнительные разделы библиотеки (Blocksets & Toolboxes) Раздел Blocksets &Toolboxes является единственным раз­делом, содержимое которого изменяется в зависимости от установленной на ва­шем компьютере конфигурации пакета MATLAB.

Если из инструментальных средств пакета в рабочую конфигурацию включен только SIMULINK, то данный раздел содержит единственный подраздел — Simuhnk Extras (Дополнения к Simulink).

Этот подраздел, в свою очередь, разбит на шесть частей:

Additional Sinks (Дополнение к разделу Sinks) — включает дополнительные гра­фические «смотровые окна»; четыре из них обеспечивают визуализацию спект­рального анализа сигналов, другие два — отображение корреляционных характеристик сигналов. Для использования двух последних блоков требуется включить в состав конфигурации пакета инструментальные средства обработки сигналов (Signal Processing Toolbox);

Additional Linear (Дополнение к разделу Linear) — блоки, входящие в эту часть библиотеки, предназначены для расчета характеристик линейных систем автома­тического управления;

Transformations (Преобразования) — содержит блоки, выполняющие различ­ные преобразования числовых величин:

• координат — из прямоугольной системы в полярную либо сферическую и обратно;

• температуры — из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия и обратно;

• углов — из градусов в радианы и обратно. Flip Flop (Триггеры) — содержит блоки, моделирующие работу основных ти­пов триггеров:

• D-триггера,

• 5-R-Tpnrrepa,

• J-K-триггера;

Кроме того, в эту часть библиотеки включен блокClock (Часы), генерирую­щий дискретный временной сигнал. Параметром настройки этого блока является величина периода сигнала;

Linearization (Линеаризация) — раздел содержит единственный блок, позво­ляющий вычислить производную входного сигнала по

времени.

Доп. план 2004г., поз. 11

Лида Куандыковна Ибраева

ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ В СРЕДЕ MATLAB

Методический практикум

Редактор В.В. Шилина

Подписано в печать 9.04.04. Формат 60х84 1/16

Тираж 50 экз. Бумага типографическая № 1

Объем 3,0 уч.-изд.л. Заказ 193. Цена 98 тг.

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013 Алматы, Байтурсынова, 126

^[1] Мустафин М.А., Жусипов С.С. . Специальный курс электрических машин. Исследование асинхронного двигателя в схеме асинхронного вентильного каскада на компьютерной модели. Методические указания к лабораторным работам (для студентов всех форм обучения по специальностям 330140, 330840) – Алматы: АИСЭ, 2003. – 16 с.

^[2] Богатырев А.Ф., Панченко С.В.,Стояк В.В. Моделирование и оптимизация теплотехнических процессов: Учебное пособие. – Алма-Ата:КазПТИ, 1989.