8.2.2. Использование команды model

Команда model служит для описания вектора состояния системы в среде Simulink. Синтаксис языка устанавливает следующие три вида записи данной функции:

Здесь model — имя модели в системе Simulink. В приведенных выше операторах функция имеет одинаковые аргументы. Первым трем переменным присваивается значение — пустой массив [ ], четвертой переменной присваивается значение 0.

Функция возвращает вектор-столбец sizes размерности 6, компоненты которого описываются в таблице 8.1. Первые два компонента вектора sizes — это размерности векторов состояния непрерывной и дискретной части системы, соответственно.

Например, пусть значение компонента sizes (1) равно 2 и значение компонента sizes (2) равно 3, тогда вектор состояния системы включает пять элементов. Непрерывной системе соответствуют первые два элемента вектора состояния, другие три компонента вектора являются переменными состояния дискретной системы.

Описание

Число компонентов вектора состояния непрерывной части системы. Включает явно формируемые переменные состояния, связанные с выходами блоков Integrator и неявно формируемыми компонентами, образуемыми в моделях блоков Transfer Fen и State-Space

Число компонентов вектора состояния дискретной части системы. Включает явно формируемые переменные состояния, связанные с блоками Unit Delay, и неявно формируемые компоненты, вычисляемые в блоках Discrete Transfer Fen

Число компонентов вектора выходной переменной. Размерность вектора рассчитывается как число компонентов вектора входной переменной каждого блока Out. Для скалярной входной переменной блока Out существует одна выходная переменная, связанная с этим блоком. Если вектор входной переменной бло­ка Out имеет размерность 3, то в этом случае формируются три выходные пере­менные, связанные с этим блоком. Следует обратить внимание, что блоки То Workspace и То File не формируют вектор выходной переменной Число компонентов вектора входной переменной. Размерность вектора входной переменной рассчитывается как число компонентов вектора входной перемен­ной каждого блока In. Следует обратить внимание, что блоки From Workspace и From File не формируют вектор входной переменной

Число траекторий корней, имеющих разрывы. Средства анализа, рассматривае­ мые в данной главе, не связаны с расчетом данной переменной Флаг, устанавливаемый в 1, если в модели системы имеется хотя бы один пря­ мой путь от входов к выходам, представленный коэффициентом усиления. В данной главе не рассматриваются средства обнаружения данного явления Число периодов квантования. Непрерывные системы имеют один период кван­ тования, дискретные и дискретно-непрерывные системы могут иметь несколько различных периодов квантования

Вторая вычисляемая переменная хО является дополнительным выходным пара­метром. В случае задания начальных условий для моделей в системе Simulink можно определить данную переменную. Следует обратить внимание, что начальные условия для блока Integrator могут быть заданы для каждого интегратора в диалоговом окне блока, однако, новый массив начальных данных может быть задан в диалоговом окне Simulation Parameters на вкладке Workspace I/O.

Третий выходной аргумент states представляет собой массив ячеек, элементы которого определяют блоки, связанные с компонентами вектора состояния системы Simulink, используя следующее выражение:

model file name/top level subsystem/2nd level subsystem /.../ block.

Например, компонент вектора состояния, вычисляемый на выходе блока Integrator с именем Velocity на верхнем уровне модели с именем sysmdl_a будет иметь имя sysmdl_a/Velocity. Если данный блок входил в подсистему с именем sub-sys_l модели с именем sysmdl_a, соответствующий компонент будет иметь имя sysmdl_a/subsys_l/Velocity.

Пример 8.1. Расчет характеристик системы

Рассмотрим модель системы Simulink, показанную на рис. 8.2. Предположим, что модель необходимо сохранить в файле с именем SizesXmpA. mdl.

Рис. 8.2. Структурная схема системы, сохраненная в файле с именем SizesXmpA.mdl

В командной строке системы MATLAB введем выражение:

[sizes,xO,states] = SizesXmpA([],[],[],0)

Листинг программы показан на рис. 8.3, где приведены код и результаты расчета коли­чественных характеристик вектора состояния, которые обсуждались выше. Значение sizes (1) равно 2, т. к. модель непрерывной системы второго порядка имеет два ком­понента вектора состояния (являющиеся выходными переменными соответствующих блоков Integrator). Значение s i z e s (2) равно нулю, т. к. система не содержит дискрет­ных элементов. Используя выходные параметры sizes и states, можно дать описа­ние вектора состояния системы в следующем виде:

> [sizes,xo,states] = SizesXmpA([],[],[] • 0) sizes =

2

0 0 0 0 0

1

xo =

0 0

states =

'SizesXmpA/Displacement' 'SizesXrapA/Velocity'

Р ис. 8.З. Описание вектора состояния системы из файла SizesXmpA.mdl

П ример 8.2. Расчет характеристик модели, включающей подсистемы

Рассмотрим процедуру определения характеристик системы, модель которой в системе Simulink включает подсистемы. Предположим, что модель, представленная в виде блок-схемы САУ скоростью автомобиля (рис. 8.4), сохранена в файле с именем Si-zesXmpB. mdl. В командной строке системы MATLAB введем выражение:

[sizes,xO,states] = SizesXmpB([],[],[], 0)

8.3. Моделирование с помощью команд системы MATLAB

Использование команды sim, задаваемой в командной строке системы MATLAB, позволяет моделировать процессы в системах, модели которых заданы в системе Simulink. Эта процедура обеспечивает доступ к переменным состояния системы, повторный запуск процесса моделирования с измененными параметрами, входными воздействиями и начальными условиями. Команда sim может использоваться совместно с командой simset (задание опций моделирования) для формирования и редактирования соответствующего массива записей и командой simget (извлечение опций моделирования), которая извлекает соответствующие значения опций из массива записей. В заключительной части раздела приводятся примеры, иллюстрирующие изложенный материал.