1.1.4. Объединение блоков в подсистемы

Несколько блоков можно объединять в подсистемы, то есть представлять в виде одного укрупненного блока. Допускается несколько уровней вложенности, то есть в один укрупненный блок (подсистему) может входить некоторое количество элементарных блоков и подсистемы более низкого уровня и т.д.

Для создания подсистемы следует создать модель этой подсистемы, например такой, как показана на рис. 1.8, а. Далее следует выделить мышью блоки будущей подсистемы и в ниспадающем меню окна выбрать команду Edit → Create Subsystem, после чего появится блок с именем Subsystem, как показано на рис. 1.8, б, количество входов и выходов которого соответствует количеству свободных линий связи в исходной выделенной части системы.

а б 

Рис. 1.8. Блоки разделов Sinks и Signal Routing

Для редактирования подсистемы следует дважды щелкнуть мышью на соответствующем блоке, после чего откроется отдельное окно, соответствующее содержимому подсистемы.

1.1.5. Временные и частотные характеристики работы систем

Переходная и импульсная характеристики – это временные характеристики системы. Переходная характеристика получается при подаче на вход системы единичного скачка – для этого необходимо установить блок Step с параметрами по умолчанию. Выход системы соединяется с осциллографом Scope, в окне которого и отображается переходная характеристика.

Логарифмические частотные характеристики, к которым относятся амплитудная частотная и фазовая частотная характеристики, позволяют оценивать устойчивость и качество процессов управления в линейных системах. Чтобы построить графики частотных характеристик, необходимо выполнить следующие действия.

1. Кликнув правой кнопкой мыши на соединительной линии входного сигнала, вызвать контекстное меню, в котором выбрать команду Linearization Points → Input Point, а на соединительной линии выходного сигнала – выбрать команду Linearization Points → Output Point. После выполнения указанных операций на линиях появятся соответствующие значки, как показано на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Установка входной и выходной точек для получения частотных характеристик

2. Выбрать в ниспадающем меню окна модели пункт Tools → Control Design → Linear Analysis, что приведет к появлению диалогового окна Control and Estimation Tools Manager, которое показано на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Окно Control and Estimation Tools Manager

3. В нижней части окна нажать кнопку Linearize Model, затем в появившемся окне кликнуть правой кнопкой мыши и в контекстном меню выбрать тип графика: Plot Types → Bode, что приведет к построению логарифмических характеристик, как показано на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Окно Control and Estimation Tools Manager

1.2. Порядок выполнения работы

1. Запустите Matlab и Simulink. Создайте новое окно модели. Поместите в окно блоки Step, Gain, Scope и соедините их последовательно.

2. Установите время окончания моделирования Stop Time равным 5 с. Установите значение коэффициента усиления блока Gain равным 2.

3. Запустите процесс моделирования и получите результат – переходную характеристику, дважды щелкнув мышью на блоке Scope.

4. Создайте новую модель. Поместите в окно блоки Step, Transfer Fcn, Scope и соедините их последовательно.

5. Задайте коэффициенты передаточной функции Transfer Fсn

, (1.1)

для этого установив вектор числителя равным [2 1], а вектор знаменателя равным [5  1]. Установите время окончания моделирования Stop Time равным 40 с.

6. Сохраните модель на диске.

7. Запустите процесс моделирования и получите результат – переходную характеристику, дважды щелкнув мышью на блоке Scope.

8. Закройте окно модели. Откройте модель из сохраненного файла.

9. Установите точки входа Input Point и выхода Output Point соответственно на выходе блока Step (перед Transfer Fcn) и входе блока Scope (после Transfer Fcn). Запустите функцию линейного анализа и получите логарифмические характеристики.

10. Добавьте модель второй системы, на которую также будет подаваться единичный скачок, с параметрами, показанными на рис. 1.12. Вторая система имеет отрицательную обратную связь. На виртуальный осциллограф подается сигнал, содержащий выходные сигналы обоих систем, объединенных блоком Mux. Установите время окончания моделирования Stop Time равным 40 с.

Рис. 1.12. Окно с моделями двух параллельно включенных систем

11. Запустите процесс моделирования и получите результат – переходные характеристики, дважды щелкнув мышью на блоке Scope.