Mоделирование процессов и систем в Matlab (966709), страница 66
Текст из файла (страница 66)
8.13), а также блоки 5соре, позволяющие проконтролировать результаты моделирования в виде зависимостей проекций угловой скорости и углового ускорения тела от времени. О тело предварительно приведено во вращение с угловой скоростью й вокруг своей оси фигуры и имеет незначительную (по сравнению с величиной Й) начальную угловую скорость вращения ао вокруг оси Х. Изучим теоретически движение тела при этих условиях.
уравнения Эйлера в этом случае приобретут следующий вид: 367 Обьединение 5-моделей с программами МдгсАВ Перед началом моделирования нужно присвоить значение матрице моментов инер- ции. Это можно сделать в командном окне МАТЕ.АВ, введя строку » д ОтадП400.600.4003) В результате в том же окне появится следующая запись: д- 400 О О О 600 О О О 400 Рис.В.13. Блок-схема проверки работы блока 5 ВОЕ Аналогичным образом нужно ввести вектор начальных условий: » 005КО [0.001 0.01 03 Получим такой результат: 005КО - 1.0000е-ООЗ 1.0000е-002 0 Теперь следует перейти в окно блок-схемы, установить параметры интегрирова- ния, указанные на рис. 8.14, и запустить блок-схему на моделирование.
Рис. 8.14. Параметры интегрирования в 5-модели Ргот 00Е Збв Урон 8 ° Взаимодействие МАТ(АВ с 5(пьы((пй Обратившись к окнам блоков 5соре по окончании процесса моделирования, можно убедиться, что созданная модель работает полностью адекватно. Показать на рисунке результат работы созданной модели довольно трудно ввиду следующих обстоятельств. Блоки 5соре выводят графики на черном поле. Поэтому при копировании соответствующего графического окна на бумагу получится некачественное изображение.
Можно скопировать его на бумагу с помощью команды печати графического окна блока 5соре, но тогда соответствующее изображение займет целый лист — его невозможно уменьшить средствами текстового редактора. Линии на графике после печати на черно-белом принтере не будут отличаться одна от другой. На них невозможно нанести надписи, чтобы указать особенности кривых, к тому же сложно изменить стиль линии. Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее рациональным решением будет передать результаты в рабочее пространство путем ввода выходных портов (см.
рис, 8.13) и отправки на них тех сигналов, которые нужно представить графически. Потом следует построить необходимые графики, используя графические средства МАТ1.АВ. Последнее можно сделать непосредственно, с помон)ью команд МАТ1.АВ, в командном окне программы, но целесообразнее выполнить зту процедуру программно, причем желательно объединить в ней все действия: О ввод значений параметров, начальных условий и т. пц О установку параметров интегрирования; О обращение к 5-модели и запуск ее на моделирование; О обработку полученных результатов моделирования, построение и оформление графиков.
Пример такой программы приведен ниже. Х Ргоч ООЕцрг.в й Управляпвая програима й для запуска подели Ргоч ВОЕ зад $ Лазарев Ю.Ф. 18-12-2003 3 1400 0 0: О 600 0; 0 0 4001; $ Ввод значений матрици инерции 095КО = (0.001 0.01 О): й Ввод начальных значений Х проекций угловой скорости тела й установка параметров ноделирования орвтопя = зтвзет('5о)чег','оце45','Ке)то)', 1е-6); зтв('Ргоь' ООЕ',5000.орстопя)„ $ ИОЛЕЛИРОВАНИЕ на 5-подели ь" Формирование данных и вывод ГРАФИКОВ 11 Соцс: овх -.
уоцт(:.1); ову - уоцс(:,2): овз - уоцщ ,3); ерях = уоцт(:.4): ерзу - уоцт(:,6); еряг - уоцс(:,6); яцЬР)ос(2,1, И ь " р)от(ы .овххо.ову.'.'„Ст ояв,'--'): Ог(0 зес(П.'Е(пеитйвц'.2): Зб9 Объединение 5-моделей с программами А(АТСАВ веС(дев.'С(пвИ10сп'.2) веыдса.'ГопСАпд1е','1Са1.с'.'1агввдге'.16) С1С)е('Проекции угловых скоростей') у1вЬе)('радивны в секунду') 1вдепо('оих'.'ову','овг',0) виЬр10М2.1.2) Ь " р10С(СС.ервх,СС.ерву.'.'.СС.ервв.'--'); дюп веС(П,'С1пеИШСЬ'.2); веС(дсв,'Ыпен(ОСЬ'.2) веС(дсв.'гопСАпд1е'.'1(а11с'.'гопгв1ге'.16) С1С1е('Проекции угловых ускорений') у)вЬе1(' 1/с"2)') х1вЬе1('Время (с)') веС(дст.'со1ог'.'ИЬ(Се') 1вдепо('врвх'.'врву','ервг'.О) Обратившись к этой программе, получим графики, приведенные на рис.
8.15. Теперь читатель может наглядно убедиться в адекватности модели. -5 О 500 1000 1ИЮ 2000 25Ю ЗООО Э.'ЮО 4000 4500 ВЮО Проекции умнкгмх уокореиио хто ог о -55 5(Ю 1000 1ЯЮ 2000 2мЮ ЗООО 25(КР 4000 4500 й000 Время (к) Рис.8.1$. Свободное движение симметричного гироскопа (космического аппарата) Отметим, что смоделированное движение соответствует свободному движению симметричного гироскопа — его нутационным колебаниям. В гироскоп тело превращает приведение его в сравнительно быстрое вращение вокруг одной из его осей (гоу =001с ). Матрица моментов инерции принята диагональной, то есть предполагается, что тело динамически сбалансировано относительно осей Х, у и к.. Наконец, моменты инерции относительно осей, ортогональных оси собственного вращения тела, приняты равными. Это означает, что гироскоп является динамически симметричным телом с осью, совпадающей с осью фигуры К З7О Урок 8 ° Взаимодействие МАТЕАВ с 5ппо(тпк Запуск М-программ из $-модели Следует указать еще один, более удобный, способ объединения Б-модели с программами на языке МАТЮКАВ.
Он заключается в вызове М-файлов непосредственно из 3-модели с помощью специально предусмотренных для этого средств. Предположим, что перед началом загрузки 3-модели МООБ п)01 нужно вызвать М-файл, например с именем РЕВЧ()ап, который содержит операции присваивания исходных значений всем данным. Это можно осуществить, если при создании 3-модели с указанным именем в командном окне МАТ1.АВ ввести следуюшую комюп(у: зе( рагав('ИООЕЕ','РгеЕоаогсп','РЕЙУбап') Она свяжет файл РЕВЧ()ап.(п с 3-моделью МООЕЕ.п)б( таким образом, что он будет автоматически вызываться при вызове этой 3-модели. Если после выполнения указанной команды записать на диск данную Б-модель, то при дальнейших ее вызовах сначала автоматически будет вызван файл РЕВЧ((ап.тп и лишь после этого на экране появится блок-схема Б-модели, готовая к моделированию.
Проверить, какой именно М-файл используется в данной 3-модели в качестве предварительно исполняемого, можно путем вызова команды Ое( рагав('иня З-недели'.'РгеЕоаОГсп') С помощью функции зег ра гав можно установить в Б-модели значения многих ее параметров, в том числе и параметров отдельных блоков модели. В общем виде обращение к функции может иметь такой вид: зес рагав('Иня Б-вплели/Иия блока'.'Паранетр1'.Знанение1.'Паранетр2',Знанение2,...) Если указан параметр Икя блока, то последующие значения присваиваются параметрам этого блока.
Например, вызов зет рагав('НООЕЕ'.'Бо)тег','обе1бз','ЗаорТ)ке','3000') приведет к установке в 3-модели МООЕЕ решателя обе15з и времени окончания процесса моделирования 3000. При использовании обращения к этой функции вида зе( рагав('ИООЕЕтУраанение'.'Оатп'.' 1000') в блоке Уравнение Я-модели МООЕЕ параметру Ва) и будет присвоено значение 1000. Команда зе( рагав('НООЕЕтгсп','Розтапоп'И~ВО 100 ПО 1203) установит изображение блока Гоп в Б-модели МОВЕН в прямоугольник с координатами 150 100 110 1201 в окне блок-схемы.
При обращении вида зет. Рогам('курзале))сокро(е'.'ОрепГсп','вУ орел (сп') блок Соп) р020 3-модели птупто()е1 будет связан с М-программой МАТ1.АВ, записанной в файле пту орел Есп.(п. После этого файл п)у ореп Есп.п) будет вызываться всякий раз после двойного щелчка на изображении блока Соп) риЕе. Если нужно вызвать некоторый М-файл перед проведением собственно моделирования на Я-модели или после него (например, требуется вызвать программу, З71 Объединение 5-моделей с программами МАТ(Ад которая позволяет изменить значения параметров модели в диалоговом режиме, или использовать программу вывода результатов моделирования в графической форме), можно установить на свободном месте блок-схемы пустые блоки 5цЬвувтепт (из раздела Рейз ти 5цЬвув1ептв).
Каждый из них будет осуществлять вызов соответствующего М-файла. Пустые блоки 5цЬвуз1егп блок-схемы можно связать с определенной М-программой, набрав в командном окне команду, аналогичную приведенной ранее. Попробуем организовать такую форму управления процессом моделирования модели Ргоч 00Е. Для этого создадим на основе ранее созданного файла Ргоч 00Ецрглп три отдельных файла: Ргоч 00Е Рвем.ю, выполняющий присвоение значений исходным величинам; МЕМ0 00Е.ю, осуществляющий изменение исходных данных в диалоговом режиме; бган 00Е.ю, обеспечивающий вывод результатов моделирования в графическое окно. Тексты этих программ приведены ниже.
К Ргоч ООЕ Ргедя Г Лротранна установки начальных значений $ паранетров повели Ргоч ООЕ лМ) в Лазарев О Ф. 28-01-2004 3 - )"400 0 0: 0 600 О; 0 0 400): т Ввоз значений натрицы инерции ддйо = (0.001 0.01 0): 3 Ввод начальных значений $ проекций угловой скорости тела 3 установка паранетров нолелированкв Ю = 10: ТК = ВООО: $ МЕНО ООЕ.и $ Лротранна изненения исхолных зкаченик Г паранетров навели Ргои ООЕ.г О Х Лазарев Ю.Ф. 20-01 2004 в=1: им1е к<12 'х - мелы('Данные ллв повели Ргоч ие. что изневкть?',... зргтптт('Зх = Гд'.Л1,1))....
вргтпвт('Зу = тд'.Л2.2)). зег)пт(('Зтз - Гд'.ЛЗ,З)). зргтптт('Зху = Гд'.Л1.2)),... зргю;Т('Зхз = тд'.З(1.3)). зргтптт('Зуз " Гд',З(2,3)).... зрюпг(('Омхро) Гд',ООЗХО(1)).. зргтпгт(*ОМУ(0) - Гд'.ООЗХО(2)). зргтпвт('Омз(0) - Гд'.Одойб(З)), зргюьт( чи — Гд',Пт),зргтпСГ('ТК - зд',ТК).... 'Ничего не иенвть'). 1(й 1 3(1.1) - )прот((зрг)пст('текуцее значение л1,1) - гд: '.л1,1)),. 'Установите новое значение 3( 1.1) " '3): епт) 1ТХ 2 Урок В в Взаииодействие ИАТ[АВ с 5!лги(1п)с Л2,2) - тприС([вргтптг('Текущее значение Л2.2) - Кд: '.Л2,2)) 'Установите новое значение Л2.2) - ']): епс) ттд 3 з(3,3) = !прис([зрг!псГ('текущее значение л3.3) = Кд: '.ЛЗ,З)) 'Установите новое значение 3(3.3) - ']): епс) 1ГК Я Л1.2) - !при(([зрг1птт('Текущее значение Л1.2) - Кд: '.Л1.2)) 'Установите новое значение Л 1.2) = ']): епб тт К = 5 Л1.3) - !пров([вргтптт('Текущее значение Л1,3) Кд; '.Л1,3)) 'Установите новое значение 3( 1.3) = ']); епд !ГК 6 Л2,3) !прот([врг1птт('Текущее значение Л2.3) - Кд; ',Л2.3)) 'Установите новое значение Л2.3) ']): епс) 1Г К ОддсО(1) - !прот([зргтпсг('Тенущее значение ОИх(0) - кд; ',005КО(1)) 'Установите новое значение ОИх(0) = ']); епд !Гк 8 0051сд(2) - !прот([зргтп(Г('Тенущее значение ОИУ(0) - Кд; '.005КО(2)) 'Установите новое значение ОИУ(0) " ']): епб !ГК д 005КО(3) - !при(([зргтптг('Текущее значение СИз(0) - Кд; '.005КО(3)).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
