Блок периодического сигнала Repeating Sequence
Назначение: Формирование периодического сигнала.
Параметры:
Time values – Вектор значений модельного времени.
Output values – Вектор значений сигнала для моментов времени заданных вектором Time values.
Блок выполняет линейную интерполяцию выходного сигнала для моментов времени не совпадающих со значениями заданными вектором Time values. На рисунке 9.1.16 показан пример использования блока для формирования пилообразного сигнала. Значения модельного времени заданы вектором [0 3], а значения выходного сигнала вектором [0 2].
Блок считывания данных из файла From File
Назначение: Получение данных из внешнего файла.
Параметры:
File Name -Имя файла с данными.
Sample time -Шаг изменения выходного сигнала блока.
Данные в файле должны быть представлены в виде матрицы. Матрица должна состоять, как минимум, из двух строк. Значения времени записаны в первой строке матрицы, а в остальных строках находятся значения сигналов, соответствующие данным моментам времени.
Значения времени должны быть записаны в возрастающем порядке.
Выходной сигнал блока содержит только значения сигналов, а значения времени в нем отсутствуют. Если шаг расчета текущей модели не совпадает с отсчетами времени в файле данных, то Simulink выполняет линейную интерполяцию данных.
Файл данных (mat-файл), из которого считываются значения, не является текстовым. Структура файла подробно описана в справочной системе MATLAB. Пользователям Simulink удобнее всего создавать mat-файл с помощью блока To File (библиотека Sinks). На рисунке 9.1.13 показан пример использования данного блока. Из файла data.mat считываются значения синусоидального сигнала.
показан пример использования данного
На рисунке 9.1. 14 показан пример использования данного блока. Данные в переменную simin рабочей области MATLAB загружаются из файла с помощью блока Read data.
Блок считывания данных из рабочего пространства From Workspace
Назначение: Получение данных из рабочего пространства MATLAB.
Параметры:
Data – Имя переменной (матрицы или структуры) содержащей данные.
Sample time -Шаг изменения выходного сигнала блока.
Interpolate data — Интерполяция данных для значений модельного времени не совпадающих со значениями впеременной Data.
Form output after final data value by – Вид выходного сигнала по окончании значений времени в переменной Data:
-Extrapolate – Линейная экстраполяция сигналов.
-SettingToZero – Нулевыезначения сигналов.
-HoldingFinalValue – Выходные значения сигналов равны последним значениям.
-CyclicRepetition – Циклическое повторение значений сигналов. Данный вариант может использоваться, только если переменная Data имеет формат Structure without time.
Блок сигнала нулевого уровня Ground
Назначение: Формирование сигнала нулевого уровня.
Параметры: Нет.
Если какой-либо вход блока в модели не подсоединен, то при выполнении моделирования в главном окне MATLAB появляется предупреждающее сообщение. Для устранения этого на неподключенный вход блока можно подать сигнал с блока Ground.
На рисунке 9.1.15 даны примеры использования блока. В первом случае сигнал с блока Ground поступает на один из входов сумматора, а во втором на один из входов блока умножения. Показания блоков Display подтверждают, что вырабатываемый блоком Ground сигнал имеет нулевое значение. Из рисунка также видно, что тип выходного сигнала блока устанавливается автоматически, в соответствии с типами сигналов, подаваемых на другие входы блоков (в данном случае – на входы блоков Sum и Product).
Блок входного порта Inport
Назначение: Создает входной порт для подсистемы или модели верхнего уровня иерархии.
Параметры:
Port number – Номер порта.
Port dimensions – Размерность входного сигнала. Если этот параметр равен –1, то размерность входного сигнала будет определяться автоматически.
Sample time –Шаг модельного времени.
Data type – Тип данных входного сигнала: auto, double, single, int8, uint8, int16, uint16, int32, uint32 или boolean.
Signal type – Тип входного сигнала:
auto – Автоматическое определение типа.
real –Действительный сигнал.
complex- Комплексный сигнал.
Interpolate data (флажок) – Интерполировать входной сигнал. В случае, если временные отсчеты входного сигнала считываемого из рабочей области MATLAB не совпадают с модельным временем, то блок будет выполнять интерполяцию входного сигнала. При использовании блока Inport в подсистеме данный параметр не доступен.
Генератор белого шума Band-Limited White Noice
Назначение: Создает сигнал заданной мощности, равномерно распределенной по частоте.
Параметры:
Noice Power – Мощность шума.
Sample Time – Модельное время.
Seed -Число, необходимое для инициализации генератора случайных чисел.
Рисунок 9.1.10 показывает работу этого генератора.
Генератор линейно-изменяющейся частоты Chirp Generator
Назначение: Формирование синусоидальных колебаний, частота которых линейно изменяется.
Параметры:
Initial frequence — Начальная частота (Гц);
Target time — Время изменения частоты (с);
Frequence at target time — Конечное значение частоты (Гц).
Пример использования блока показан на рисунке 9.1.9.
Генератор сигналов Signal Generator
Назначение: Формирует один из четырех видов периодических сигналов:
На рисунке 9.1.5. показано применение этого источника при моделировании прямоугольного сигнала.
sine — Синусоидальный сигнал.
square — Прямоугольный сигнал.
sawtooth — Пилообразный сигнал.
random — Случайный сигнал. Параметры:
Wave form – Вид сигнала.
Amplitude – Амплитуда сигнала.
Frequency -Частота (рад/с).
Units – Единицы измерения частоты.
Может принимать два значения:
-Hertz -Гц.
-rad/sec – рад/с.
Генератор ступенчатого сигнала Step
Назначение: Формирует ступенчатый сигнал.
Параметры:
Step time -Время наступления перепада сигнала (с).
Initial value -Начальное значение сигнала.
Final value -Конечное значение сигнала.
Перепад может быть как в большую сторону (конечное значение больше чем начальное), так и в меньшую (конечное значение меньше чем начальное). Значения начального и конечного уровней могут быть не только положительными, но и отрицательными (например, изменение сигнала с уровня –5 до уровня –3).
Использование блока Inport в подсистемах
Блоки Inport подсистемы являются ее входами. Сигнал, подаваемый на входной порт подсистемы через блок Inport, передается внутрь подсистемы. Название входного порта будет показано на изображении подсистемы как метка порта.
При создании подсистем и добавлении блока Inport в подсистему Simulink использует следующие правила:
При создании подсистемы с помощью команды Edit/Create subsystem входные порты создаются и нумеруются автоматически начиная с 1.
Если в подсистему добавляется новый блок Inport, то ему присваивается следующий по порядку номер.
Если какой либо блок Inport удаляется, то остальные порты переименовываются таким образом, чтобы последовательность номеров портов была непрерывной.
Если в последовательности номеров портов имеется разрыв, то при выполнении моделирования Simulink выдаст сообщение об ошибке и остановит расчет. Вэтом случае необходимо вручную переименовать порты таким образом, чтобы последовательность номеров портов не нарушалась.
На рисунке 9.1.17 показана модель, использующая подсистему и схема этой подсистемы.
Источник импульсного сигнала Pulse Generator
Назначение: Формирование прямоугольных импульсов.
Параметры:
Pulse Type – Способ формирования сигнала. Может принимать два значения:
-Time-based – Потекущему времени.
-Sample-based – По величине модельного времени и количеству расчетных шагов.
Amplitude — Амплитуда.
Period — Период. Задается в секундах для Time-based Pulse Type или в шагах модельного времени для Sample-based Pulse Type.
Pulse width — Ширина импульсов. Задается в в % по отношению к периоду для Time-based Pulse Type или в шагах модельного времени для Sample-based Pulse Type.
Phase delay — Фазовая задержка. Задается в секундах для Time-based Pulse Type или в шагах модельного времени для Sample-based Pulse Type.
Sаmple time — Шаг модельного времени. Задается для Sample-based Pulse Type.
Пример использования Pulse Generator показан на рисунке 9.1.8.
Источник линейно изменяющегося воздействия Ramp
Назначение: Формирует линейный сигнал вида
y = Slope* time + Initial value.
Параметры:
Slope — Скорость изменения выходного сигнала.
Start time — Время начала формирования сигнала.
Initial value — Начальный уровень сигнала на выходе блока. На рисунке 9.1.3. показано использование данного блока.
Источник синусоидального сигнала Sine Wave
Назначение: Формирует синусоидальный сигнал с заданной частотой, амплитудой, фазой и смещением.
Для формирования выходного сигнала блоком могут использоваться два алгоритма.
Вид алгоритма определяется параметром Sine Type (способ формирования сигнала):
Time-based – По текущему времени.
Sample-based – По величине шага модельного времени.
Формирование выходного сигнала по текущему значению времени для непрерывных систем
Выходной сигнал источника в этом режиме соответствует выражению:
y = Amplitude* sin(frequency* time + phase) + bias.
Шаг модельного времени. Используется для
Параметры:
Amplitude -Амплитуда.
Bias – Постоянная составляющая сигнала.
Frequency (rads/sec) -Частота (рад/с).
Phase (rads) -Начальная фаза (рад).
Sample time – Шаг модельного времени. Используется для согласования работы источника и других компонентов модели во времени.
Параметр может принимать следующие значения:
0 (по умолчанию) – используется примоделировании непрерывных систем.
> 0 (положительное значение) – задается при моделировании дискретных систем. В этом случае шаг модельного времени можно интерпретировать как шаг квантования по времени выходного сигнала.
-1 – шаг модельного времени устанавливается таким же, как и в предшествующем блоке, т.е. блоке, откуда приходит сигнал в данный блок. Этот параметр может задаваться для большинства блоков библиотеки Simulink. В дальнейшем он рассматриваться не будет.
При расчетах для очень больших значений времени точность расчета выходных значений сигнала падает вследствие значительной ошибки округления.
Формирование выходного сигнала по текущему значению времени для дискретных систем
Формирование выходного сигнала по величине модельного времени и количеству расчетных шагов на один период
Выходной сигнал источника в этом режиме соответствует выражению:
y= Amplitude* sin[(k + Number of offset samples) / Samples per period] + bias
где k – номер текущего шага расчета. Параметры:
Amplitude -Амплитуда.
Bias – Постоянная составляющая сигнала.
Samples per period – Количество расчетных шагов на один период синусоидального сигнала:
Samples per period = 2p / (frequency* Sample time)
Number of offset samples – Начальная фаза сигнала. Задается количеством шагов модельного времени:
Number of offset samples = Phase* Samples per period/ (2p).
Sample time – Шаг модельного времени.
В данном режиме ошибка округления
В данном режиме ошибка округления не накапливается, поскольку Simulink начинает отсчет номера текущего шага с нуля для каждого периода.
На рисунке 9.1.2 показано применение блока с разными значениями шага модельного времени (Sample time = 0 для блока Sine Wave 1и Sample time = 0.1 для блока Sine Wave 2). Для отображения графиков выходных сигналов в модели использован виртуальный осциллограф (Scope).
Источник случайного сигнала с нормальным распределением 2
Источник случайного сигнала с нормальным распределением Random Number
Назначение: Формирование случайного сигнала с нормальным распределением уровня сигнала.
Параметры:
Mean -Среднее значение сигнала
Variance-Дисперсия (среднеквадратическое отклонение).
Initial seed – Начальное значение.
Пример использования блока и график его выходного сигнала представлен на рисунке 9.1.7.
Источник случайного сигнала с равномернымраспределением Uniform Random Number
Назначение: Формирование случайного сигнала с равномерным распределением.
Пример использования блока и график его выходного сигнала представлен на рисунке 9.1.6.
Параметры :
Minimum – Минимальный уровень сигнала.
Maximum – Максимальный уровеньсигнала.
Initial seed – Начальное значение.
Источник временного сигнала Clock
Назначение: Формирует сигнал, величина которого на каждом шаге расчета равна текущему времени моделирования.
Параметры:
Decimation -Шаг, с которым обновляются показания времени на изображении источника (в том случае, если установлен флажок параметра Display time). Параметр задается как количество шагов расчета. Например, если шаг расчета модели в окне диалога Simulation parameters установлен равным 0.01 с, а параметр Decimation блока Clock задан равным 1000, то обновление показаний времени будет производиться каждые 10 с модельного времени.
Display time -Отображение значения времени в блоке источника.
На рисунке 9.1.11 показан пример работы данного источника.
