Лок остановки моделирования Stop Simulation

сциллограф Scope

Назначение:

Строит графики исследуемых сигналов в функции времени. Позволяет наблюдать за изменениями сигналов в процессе моделирования.

Изображение блока и окно для просмотра графиков показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Осциллограф Scope

Для того, чтобы открыть окно просмотра сигналов необходимо выполнить двойной щелчок левой клавишей “мыши” на изображении блока. Это можно сделать на любом этапе расчета (как до начала расчета, так и после него, а также во время расчета). В том случае, если на вход блока поступает векторный сигнал, то кривая для каждого элемента вектора строится своим цветом.

Настройка окна осциллографа выполняется с помощью панелей инструментов (рис.2).

Рисунок 2 – Панель инструментов блока Scope

Панель инструментов содержит 11 кнопок:

1. Print – печать содержимого окна осциллографа;

2. Parameters – доступ к окну настройки параметров;

3. Zoom – увеличение масштаба по обеим осям;

4. Zoom X-axis – увеличение масштаба по горизонтальной оси;

5. Zoom Y-axis – увеличение масштаба по вертикальной оси;

6. Autoscale – автоматическая установка масштабов по обеим осям;

7. Save current axes settings – сохранение текущих настроек окна;

8. Restore saved axes settings – установка ранее сохраненных настроек окна;

9. Floating scope – перевод осциллографа в “свободный” режим;

10. Lock/Unlock axes selection – закрепить/разорвать связь между текущей координатной системой окна и отображаемым сигналом. Инструмент доступен, если включен режим Floating scope;

11. Signal selection – выбор сигналов для отображения. Инструмент доступен, если включен режим Floating scope.

Изменение масштабов отображаемых графиков можно выполнять несколькими способами:

1. Нажать соответствующую кнопку ( , или ) и щелкнуть один раз левой клавишей “мыши” в нужном месте графика. Произойдет 2,5 кратное увеличение масштаба;

2. Нажать соответствующую кнопку ( , или ) и, нажав левую клавишу “мыши”, с помощью динамической рамки или отрезка указать область графика для увеличенного изображения. Рисунок 3 поясняет этот процесс;

3. Щелкнуть правой клавишей “мыши” в окне графиков и, выбрать команду Axes properties… в контекстном меню. Откроется окно свойств графика, в котором с помощью параметров Y-min и Y-max можно указать предельные значения вертикальной оси. В этом же окне можно указать заголовок графика (Title), заменив выражение %<SignalLabel> в строке ввода. Окно свойств показано на рисунке 4.

Рисунок 3 – Увеличение масштаба графика

Рисунок 4 – Окно свойств графика

Параметры:

Параметры блока устанавливаются в окне ‘Scope’ parameters, которое открывается с помощью инструмента (Parameters) панели инструментов. Окно параметров имеет две вкладки:

General – общие параметры.

Data history – параметры сохранения сигналов в рабочей области MATLAB.

Вкладка общих параметров показана на рисунке 5.

На вкладке General задаются следующие параметры:

1. Number of axes – число входов (систем координат) осциллографа. При изменении этого параметра на изображении блока появляются дополнительные входные порты;

Рисунок 5 – Вкладка общих параметров General

2. Time range – величина временного интервала для которого отображаются графики. Если время расчета модели превышает заданное параметром Time range, то вывод графика производится порциями, при этом интервал отображения каждой порции графика равен заданному значению Time range;

3. Tick labels – вывод/скрытие осей и меток осей. Может принимать три значения (выбираются из списка):

- all – подписи для всех осей,

- none – отсутствие всех осей и подписей к ним,

- bottom axis only – подписи горизонтальной оси только для нижнего графика.

4. Sampling– установка параметров вывода графиков в окне. Задает режим вывода расчетных точек на экран. При выборе Decimation кратность вывода устанавливается числом, задающим шаг выводимых расчетных точек. На рисунках 6 и 7 показаны графики синусоидальных сигналов рассчитанных с фиксированным шагом 0.1 с. На рисунке 6 в окне блока Scope выводится каждая расчетная точка (параметр Decimation равен 1). На рисунке 7 показан вывод каждого второго значения (параметр Decimation равен 2). Маркерами на графиках отмечены расчетные точки.

В том случае, если режим вывода расчетных точек задается как Sample time, то его числовое значение определяет интервал квантования при отображении сигнала. На рисунке 8 показан график синусоидального сигнала, для случая, когда значение параметра Sample time равно 0.1.

5. floating scope – перевод осциллографа в “свободный” режим (при установленном флажке).

Рисунок 6 – Отображение синусоидального сигнала (Decimation = 1)

Рисунок 7 - Отображение синусоидального сигнала (Decimation = 2)

На вкладке Data history (рис. 9) задаются следующие параметры:

1. Limit data points to last – максимальное количество отображаемых расчетных точек графика. При превышении этого числа начальная часть графика обрезается. В том случае, если флажок параметра Limit data points to last не установлен, то Simulink автоматически увеличит значение этого параметра для отображения всех расчетных точек;

2. Save data to workspace – сохранение значений сигналов в рабочей области MATLAB;

Рисунок 8 – Отображение синусоидального сигнала (Sample time = 0.1)

Рисунок 9 – Вкладка Data history

3. Variable name – имя переменной для сохранения сигналов в рабочей области MATLAB;

4. Format – формат данных при сохранении в рабочей области MATLAB. Может принимать значения:

- Array – массив,

- Structure – структура,

- Structure with time – структура с дополнительным полем “время”.

EX_scope_1.zip

сциллограф Floating Scope

Осциллограф Floating Scope, по сути, есть обычный осциллограф Scope, переведенный в “свободный” режим. Пример модели с осциллографом Floating Scope показан на рисунке 10.

Рисунок 10 - Пример модели с осциллографом Floating Scope

В этом режиме блок осциллографа не имеет входов, а выбор отображаемого сигнала осуществляется с помощью инструмента (Signal selection) панели инструментов. Для выбора сигналов необходимо выполнить следующие действия:

1. Выделить систему координат, в которой будет отображаться график. Это достигается с помощью одиночного щелчка левой клавишей “мыши” внутри нужной системы. Выбранная система координат будет подсвечена по периметру синим цветом;

2. С помощью инструмента открыть окно диалога Signal Selector (рис. 11);

3. Отметить флажком имена блоков, сигналы с выхода которых требуется исследовать.

После выполнения расчета в окне блока Floating Scope будут отображены выбранные сигналы.

Рисунок 11 - Окно диалога Signal Selector

EX_floating_scope_1.zip

3. Графопостроитель ХУ Graph

Назначение:

Строит график одного сигнала в функции другого (график вида Y(X)).

Параметры:

x-min – Минимальное значение сигнала по оси X;

x-max – Максимальное значение сигнала по оси X;

y-min – Минимальное значение сигнала по оси Y;

y-max – Максимальное значение сигнала по оси Y;

Sample time – шаг модельного времени.

Блок имеет два входа. Верхний вход предназначен для подачи сигнала, который является аргументом (X), нижний – для подачи значений функции (Y).

На рисунке 12, в качестве примера использования графопостроителя, показано построение фазовой траектории колебательного звена.

Графопостроитель можно использовать и для построения временных зависимостей. Для этого на первый вход следует подать временной сигнал с выхода блока Clock. Пример такого использования графопостроителя показан на рисунке 13.

ифровой дисплей Display

Назначение:

Отображает значение сигнала в виде числа.

Рисунок 12 – Пример использования графопостроителя ХУ Graph

EX_XYGraph_1.zip

Рисунок 13 – Пример использования блока ХУ Graph для отображения временных зависимостей.

EX_XYGraph_2.zip

Параметры:

1. Format – формат отображения данных. Параметр Format может принимать следующие значения:

- short – 5 значащих десятичных цифр;

- long – 15 значащих десятичных цифр;

- short_e –5 значащих десятичных цифр и 3 символа степени десяти;

- long_e – 15 значащих десятичных цифр и 3 символа степени десяти;

- bank – "денежный" формат. Формат с фиксированной точкой и двумя десятичными цифрами в дробной части числа.

2. Decimation – кратность отображения входного сигнала. При Decimation = 1 отображается каждое значение входного сигнала, при Decimation = 2 отображается каждое второе значение, при Decimation = 3 – каждое третье значение и т.д.

3. Sample time – шаг модельного времени. Определяет дискретность отображения данных.

4. Floating display (флажок) – перевод блока в “свободный” режим. В данном режиме входной порт блока отсутствует, а выбор сигнала для отображения выполняется щелчком левой клавиши “мыши” на соответствующей лини связи. В этом режиме для параметра расчета Signal storage reuse должно быть установлено значение off (вкладка Advanced в окне диалога Simulation parameters…).

На рисунке 14 показано применение блока Display с использованием различных вариантов параметра Format.

Рисунок 14 – Применение блока Display с использованием различных вариантов параметра Format

EX_display_1.zip

Блок Display может использоваться для отображения не только скалярных сигналов, но также векторных, матричных и комплексных. Рисунок 15 иллюстрирует это. Если все отображаемые значения не могут поместиться в окне блока, в правом нижнем углу блока появляется символ , указывающий на необходимость увеличить размеры блока (см. блок Display4 на рисунке 15).

Рисунок 15 – Применение блока Display для отображения векторных, матричных и комплексных сигналов

EX_display_2.zip

лок остановки моделирования Stop Simulation

Назначение:

Обеспечивает завершение расчета, если входной сигнал блока становится не равным нулю.

Параметры:

Нет.

При подаче на вход блока ненулевого сигнала Simulink выполняет текущий шаг расчета, а затем останавливает моделирование. Если на вход блока подан векторный сигнал, то для остановки расчета достаточно, чтобы один элемент вектора стал ненулевым. На рисунке 16 показан пример использования данного блока. В примере остановка расчета происходит, если выходной сигнал блока Transfer Function становится большим или равным 0.99.

Рисунок 16 – Применение блока Stop Simulation

EX_Stop_sim_1.zip

6. Блок сохранения данных в файле То File

Назначение:

Блок записывает данные, поступающие на его вход, в файл.

Параметры:

1. Filename – имя файла для записи. По умолчанию файл имеет имя untitled.mat. Если не указан полный путь файла, то файл сохраняется в текущей рабочей папке;

2. Variable name – имя переменной, содержащей записываемые данные;

3. Decimation – кратность записи в файл входного сигнала. При Decimation = 1 записывается каждое значение входного сигнала, при Decimation = 2 записывается каждое второе значение, при Decimation = 3 – каждое третье значение и т.д.;

4. Sample time – шаг модельного времени. Определяет дискретность записи данных.

Данные в файле сохраняются в виде матрицы:

.

Значения времени записываются в первой строке матрицы, а в остальных строках будут находиться значения сигналов, соответствующих данным моментам времени.

Файл данных (mat-файл), в который записываются данные, не является текстовым. Структура файла подробно описана в справочной системе MATLAB. Пользователям Simulink удобнее всего считывать данные из mat-файла с помощью блока From File (библиотека Sources).

На рисунке 17 показан пример использования данного блока. Результаты расчета сохраняются в файле result.mat.

Рисунок 17 – Применение блока To File

EX_To_file_1.zip

7. Блок сохранения данных в рабочей области То Workspace

Назначение:

Блок записывает данные, поступающие на его вход, в рабочую область MATLAB.

Параметры:

1. Variable name – имя переменной, содержащей записываемые данные;

2. Limit data points to last – максимальное количество сохраняемых расчетных точек по времени (отсчет ведется от момента завершения моделирования). В том случае, если значение параметра Limit data points to last задано как inf, то в рабочей области будут сохранены все данные;

3. Decimation – кратность записи данных в рабочую область;

4. Sample time – шаг модельного времени. Определяет дискретность записи данных;

5. Save format – формат сохранения данных. Может принимать значения:

- Matrix – матрица. Данные сохраняются как массив, в котором число строк определяется числом расчетных точек по времени, а число столбцов – размерностью вектора подаваемого на вход блока. Если на вход подается скалярный сигнал, то матрица будет содержать лишь один столбец;

- Structure – структура. Данные сохраняются в виде структуры, имеющей три поля: time –время, signals – сохраняемые значения сигналов, blockName – имя модели и блока To Workspace. Поле timeдля данного формата остается не заполненным;

- Structure with Time – структура с дополнительным полем (время). Для данного формата, в отличие от предыдущего, поле timeзаполняется значениями времени.

На рисунке 18 показан пример использования данного блока. Результаты расчета сохраняются в переменной simout.

Для считывания данных сохраненных в рабочей области MATLAB можно использовать блок From Workspace (библиотека Sources).

Рисунок 18 – Применение блока To Workspace

EX_To_workspace_1.zip