2.6.2Вывод графиков

Для построения графиков переходного процесса в MatLab используется функция (команда) step(sys); для построения графиков импульсной характеристики используется функция impulse(sys), для логарифмических амплитудно– и фазо–частотных характеристик – bode(sys); для амплилитудно–фазовой характеристики (диаграммы Найквиста) – nyquist(sys), где sys – заданная в MatLab линейная система.

Пример 3. Построение графиков основных характеристик линейной системы управления.

Создадим M-файл с именем PlotSys.m, содержащий код, приведенный ниже.

W = tf([2 1],[1 1 1]); % Задание передаточной функции

% линейной системы управления

figure % Создание фигуры для

% построения графика

impulse(W); % Построение графика

% импульсной характеристики

grid; % Вывод сетки на графике

figure % Создание новой фигуры для

% построения графика

bode(W); % Построение ЛАФЧХ

grid; % Вывод сетки на графике

figure % Создание новой фигуры для

% построения графика

nyquist(W); % Построение АФХ

grid; % Вывод сетки на графике

В результате выполнения файла появятся окна вывода графиков Рис.  2 .30 ‑ 2.6.

Рис. 2.30. График импульсной характеристики системы

Рис. 2.31. Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ системы

Рис. 2.32. График АФХ системы

2.7Моделирование в среде Simulink

2.7.1Запуск среды

Для запуска Simulink необходимо предварительно запустить пакет MatLab. После открытия основного окна программы MatLab нужно запустит среду Simulink. Это можно сделать одним из трех способов:

• Нажать кнопку (Simulink) на панели инструментов командного окна MatLab;

• В командной строке главного окна MatLab набрать команду simulink и нажать клавишу Enter:

• Выполнить команду Open… вменю File и открыть файл модели с расширением mdl.

Последний вариант удобен при запуски уже готовой и отлаженной модели, когда требуется лишь произвести расчеты без ее модификации. Использование первого и второго способов приводит к открытию окна обозревателя разделов библиотеки Simulink (Рис.  2 .33).

Рис. 2.33. Окно обозревателя разделов библиотеки Simulink.

2.7.2Создание моделей

Для создания модели в среде Simulink необходимо последовательно выполнить ряд действий:

1. Создать новый файл с помощью команды File→New→Model. Вновь созданное окно модели показано на Рис.  2 .34.

Рис. 2.34. Окно редактирования модели

2. Расположить блоки в окне модели. Для этого необходимо открыть соответствующий раздел библиотеки (например, Sourses – источники). Далее, указав курсором на требуемый блок и нажав на левую клавишу мыши – перетащить блок в созданное окно, при этом клавишу мыши нужно держать нажатой.

3. После установки на схеме всех блоков из требуемых библиотек нужно выполнить соединение элементов схемы. Для соединения блоков необходимо указать курсором на выход блока, а затем, нажать и, не отпуская левую клавишу мыши, провести линию к входу другого блока. После чего отпустить клавишу. В случае правильного соединения изображение стрелки изменяет цвет.

4. Далее, если требуется, нужно изменить параметры блока, установленные программой по умолчанию. Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей мыши, указав курсором на изображение блока. Откроется окно редактирования параметров данного блока. На Рис.  2 .35 показаны блок, моделирующий передаточную функцию, и окно редактирования параметров данного блока.

Рис. 2.35. Блок, моделирующий передаточную функцию, и окно редактирования параметров блока.

5. Далее необходимо сохранить полученную модель, выполнив команду File→Save As и задав имя файла, и выполнить расчет модели. Запуск расчета выполняется с помощью выбора пункта меню Simulation→Start или инструмента на панели инструментов. Процесс расчета можно завершить досрочно (Simulation→Stop), можно остановить (Simulation→Pause), а затем продолжить (Simulation→Continue).

Пример 4. Создание модели замкнутой системы управления в Simulink.

Создадим в новом окне модель Simulink, используя следующие блоки:

• Блок генератора ступенчатого сигнала Step из библиотеки блоков Simulink Sources (источники).

• Блок осциллографа Scope из библиотеки Sinks (приемники сигналов).

• Блок передаточной функции Transfer Fcn из библиотеки Continuos (аналоговые(линейные) блоки).

• Блок вычисления суммы Sum из библиотеки Math (математические операции).

Блок характеристики передаточной функции задает передаточную функцию в виде отношения полиномов:

,

где n, m – порядок числителя и знаменателя передаточной функции;

num – вектор или матрица коэффициентов числителя;

den – вектор коэффициентов знаменателя.

Двойным щелчком по блоку Transfer Fcn откроем окно редактирования параметров блока и зададим коэффициенты числителя и знаменателя при степенях оператора Лапласа передаточной функции вида (Рис.  2 .35):

• в поле Numerator coefficients – [5],

• в поле Denumerator coefficients – [0,1 1].

Для замыкания отрицательной обратной связи будем использовать блок Sum, изменив поле List of signs в окне редактирования параметров блока на символы: «|», «+», «–».

Сохраним модель под именем FirstM.mdl.

Окно полученной модели приведено на Рис.  2 .36.

Рис. 2.36. Структурная схема замкнутой системы управления в окне Simulink.

Блок Scope строит графики исследуемых сигналов как функцию времени, позволяет наблюдать за изменениями сигналов в процессе моделирования. После запуска расчета модели двойным щелчком левой кнопки мыши на блоке открывается окно просмотра графиков (Рис.  2 .37).

Рис. 2.37. График переходного процесса модели в окне просмотра графиков блока Scope.