Mоделирование процессов и систем в Matlab (966709), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Подсистему можно создать двумя способами: добавив блок 5иЬзуз1егп или сгруппировав существующие блоки. Чтобы создать подсистему первым способом, нужно сделать следующее. 1. Перетащить блок 5иЬзуз1епт из раздела РогСз В 5уз1егпз в окно модели. 2. Открыть окно блок-схемы блока 5иЬзузсегп, дважды щелкнув на его изображе- нии в блок-схеме З-модели. 3.
В пустом окне блок-схемы подсистемы создать подсистему, используя блоки 1п и Ои1 для представления ее входов и выходов. Если блок-схема уже содержит блоки, которые нужно объединить в подсистему, то последнюю можно образовать таким образом. 1. Выделить с помощью рамки блоки и соединяющие их линии, которые нужно включить в состав подсистемы. 2. Вызвать команду Ый ь Ствах 5иЬзуз1егп (Правка ь Создать подсистему) в окне мо- делзс все выделенные блоки будут заменены одним блоком 5иЬзуз1егп (рис. 7.68). Рис. 7.66.
Создание подсистемы путем группировки блоков: процесс (слева) и результат (справа) зи Примеры создания 5-моделей Если открыть окно блока 5иЬзузгепз, дважды щелкнув на нем, отобразится блок- схема подсистемы (рис. 7.69). Как видите, Яшпйпк добавил блоки 1п и Оиг для того, чтобы образовать входы и выходы подсистемы. Рис. 7.69. Подсистема, созданная из имеющихся блоков :охранение и вывод на печать блок-схемы $-модели Для записи молели (блок-схемы) на диск нужно вызвать команду 5аие (Сохранить) или 5аие Аз (Сохранить как) из меню Н(е (Файл) окна модели.
Яшп11пк записывает в указанную директорию файл с заданным (введенным с клавиатуры) именем, присваивая ему расширение лпй. Чтобы распечатать модель (блок-схему) на принтере, нужно воспользоваться командой П(е» Рп'пг (Файл» Печать) окна модели. Довольно интересной является возможность вставки блок-схемы в документ текстового редактора Жогж. Для этого следует использовать команду Сору Моде! 1о сйрбоап1 (Копировать модель в буфер) меню Ый (Правка) окна модели, которая помещает в буфер обмена содержимое окна модели.
Если после этого перейти в окно текстового редактора и нажать клавиши СИ+к, в открытом документе редактора появится изображение блок-схемы модели. Именно таким образом получены рис. 7.64 -7.69. римеры создания $-моделей При создании собственных Я-моделей пользователь должен решить ряд проблем, возникающих в процессе построения блок-схемы заданной математической модели.
вз" +з(п<р =Ю(т, <р, 9Г), (7.1) где 5(т, <р, (р') = — 2 «ср'— -(и Ип(» с+в„) соз<р+и „зш(ит+е„)яшар), (7.2 ) моделирование поведения физического маятника Опишем процесс построения $-модели на примере задачи моделирования пове- дения физического маятника при гармонической вибрации точки его опоры. Пользуясь результатами ранее проведенных преобразований (см. раздел вПроце- дура вычисления правых частей ОДУ маятника» урока 2), исходное уравнение движения маятника прелставим в таком виде: Урок 7 ° Основы визуального моделирования динамических систен Безразмерные величины г", и ч определяются следующими выражениями.
)с от ~глн1 2 Дгщ) ото Исходными (задаваемыми) параметрами для моделирования будем считать: 1) параметры самого маятника, к ним в анализируемом случае относится только относительный коэффициент затухания Ч; 2) параметры, характеризующие внешнее воздействие, сюда входят: амплитуды внброперегрузок в вертикальном п„„и горизонтальном п направлениях; относительная (по отношению к частоте собственных малых колебаний маятника) частота вибрации точки опоры ч; начальные фазы с„и в вибрации точки опоры; 3) начальные условия движения маятника, то есть начальное отклонение гр от вертикали и начальная безразмерная угловая скорость маятника гр' = ф!гоо.' К выходным (моделируемым) величинам будем относить текущий у| ол отклонения маятника от вертикали гр(т) и его безразмерную угловую скорость ф'(т) Запишем уравнение (7.1) несколько в иной форме: ф" =5(т, ф, цг')-зшгр.
(7.3) Прежде чем приступить к составлению Я-модели, отметим одну очень важную особенность взаимодействия рабочего пространства МАТ1.АВ и среды Бгншг!1п)г. ВНИМАНИЕ Все рабочее пространство системы МАТ1АВ доступно для исполняемых 5-моделей среды 5нвобпй. Поэтому при указании значений настраиваемых параметров 5-блоков можно виесто числовых значений вводить имена (идентификаторы) переменных, существующих в данный момент времени в рабочем пространстве МАТИВ, и даже выражения, записанные на М-языке. Таблица Т.э. Обозначения, используемые, в формулах и в программе Формулы Рабочее пространство Примечание ф(О) р'(О) ПО Пто дг Начальное значение угла отклонения маятника от вертикали Начальная безразмерная угловая скорость маятника Относительный коэффициент затухания Амплитуда виброперегруэки вдоль горизонтальной оси Амплитуда виброперегрузки вдоль вертикальной оси Относительная частота вибрации точки подвеса Начальная фаза виброперегруэки в горизонтальном направлении Начальная фаза виброперегрузки в вертикальном направлении пюх л„ и пи|у по еу Это значительно облегчает составление блок-схем, поскольку вы можете в рабочем пространстве формировать массив переменных, а затем при составлении блок-схем выражать через эти переменные значения настраиваемых параметров блоков.
В дальнейшем будем применять обозначения исходных и искомых величин в ра- бочем пространстве МАТ) АВ, приведенные в табл. 7.1. ззз Примеры создания 5-моделей Предположим, что тем или нпылг способом этим переменным присвоены значения,и опи находятся в рабочем пространстве. При гюстроении блок-схемы, соответствующей этому уравнению, будем руководствоваться следующими соображениями. Если сформировать правую часть уравнения по «известнымь процессам гр(т) и Я(т, гд гр'), то станет известным угловое ускорение гр"(т). Если затем проинтегрировать ускорение, можно получить угловую скорость гр'(т) . Накоггец, проинтегрировав и ее, можно получить угол гр(т) как функцию времени.
Две последние полученные величины (процессы) можно будет использовать для формирования правой части уравнения (7.3). Итак, при формировании блок-схемы, осуществляющей численное интегрирование уравнения (7.1), поступим так. В основу блок-схемы положим два последовательно соединснпых интегратора (блоки 1пгедга1ог); на вход первого интегратора подадим угловое ускорение, а в качестве начального условия используем начальное значение угловой скорости.
Выходом первого блока будет текущая угловая скорость гр'(т); зту величину следует подать на вход второго интегратора с начальным условием в виде начального значения угла гр(0). Выходом второго блока будет иско- мый процесс гр(г). Оформим описанную часть блок-схемы в ниле подсистемы. Для этого в пустое окно блок-схемы перетянем из раздела Роггз Ря 5нЬзуз1егп блок 5нЬзуз1его и дважды щелкнем на пем.
В появившемся окне соберем блок-схему подсистемы, показанную па рнс. 7.70, н назовем ее Маятник. Рис. 7.70. Подсистема Маятник При настройке первого блока 1п1едга1ог в качестве значения его параметра 1прйа( сопгййоп укажем 1110 Во втором интеграторе этому параметру присвоим значение 110. Выходными величинами созданной подсистемы являются текущий угол гр отклонения маятника от вертикали и его текущая безразмерная угловая скорость гр'.
Используя их, можно теперь аналогично сформировать подсистему, вычисляющую текущее значение безразмерного «моментам внешних сил, действующих 334 Урюк 7 ° Основы визуального моделирования динамических систем на маятник при вибрации точки его опоры. Назовем новую подсистему Внешние моменты сил (рис. 7.71).
Рис. 7.71. Подсистема Внешние моменты сил Видно, что подсистема осуществляет действия по формированию выражения (7.2). Ее выходной порт выдает величину Ю(<д гр', т). Теперь, используя две созданные подсистемы, можно собрать основную блок-схему, реализующую уравнение (7.3). Она изображена на рис. 7.72. Назовем ее гМ 21. Рис. 7.72. Основная блок-схема ГИ 21 Можно заметить, что величина бг (относительный коэффициент затухания) использована в блоке ба!п, который расположен внизу блок-схемы. Кроме того, при формировании перегрузок по горизонтальной и вертикальной осям (блоки 335 Примеры создания 5-иоделей Вергик. вибрация и Горизонт. вибрация) в параметрах настройки использованы переменные пех, пау, пи, ех н еу (рис. 7.73). Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
