Моделирование систем с фиксированной точкой

Simulink Fixed Point - это расширение Simulink, позволяющее моделировать и проектировать системы, использующие арифметику с фиксированной точкой. Пакет позволяет проводить имитационное моделирование с битовой точностью, исследовать эффекты дискретизации и насыщения для систем цифровой обработки сигналов, связи, систем управления и т.п. в моделях построенных при помощи Simulink®, Stateflow®, Signal Processing Blockset™ и др. Автоматизированные мастера пошагово помогут преобразовать модели с плавающей точкой в представление с фиксированной точкой. Инструменты масштабирования оценивают и оптимизируют поведение модели с фиксированной точкой исходя из заданных диапазонов и результатов симуляции. Использование Simulink Fixed Point совместно со средствами генерации кода позволяют получать С и HDL код для реализации системы на микропроцессорах и DSP с целочисленной арифметикой.

Событийное моделирование

Stateflow – это расширение среды Simulink для моделирования логики событий, состояний и переходов в сложных событийных системах. Stateflow представляет собой язык, элементы которого описывают логику поведения систем в естественной, читаемой, и понятной форме. Stateflow тесно интегрирован с MATLAB и Simulink, образуя таким образом среду для эффективного проектирования логики систем управления и микропроцессорных устройств. Stateflow позволяет создавать модели событийных систем в виде графических блок-диаграмм и моделировать режимы их работы на основе теории конечных автоматов. Stateflow – это часть интегрированной среды MATLAB и Simulink. Использование пакета Stateflow вместе с Simulink позволяет создавать системы, совмещающие в себе модели физических объектов и логику смены их состояний и событий. Например, при проектировании системы управления возможно совместное моделирование объекта с обратными связями и подсистемы обработки отказов. Построенные в Stateflow логические системы могут быть преобразованы в С-код с помощью специального продукта MATLAB Coder. Это позволяет реализовывать разработанные системы управления и встраиваемые системы на различных микроконтроллерах.

SimEvents - это библиотека Simulink для моделирования систем с дискретными состояниями, использующая теорию очередей и систем массового обслуживания. Позволяет создавать имитационные модели прохождения объекта через сети и очереди, обеспечивает моделирование систем зависящих не от времени, а от дискретных состояний. Позволяет анализировать такие характеристики производительности модели как интенсивность потока, потеря пакетов и т.п. SimEvents также может быть использован для построения таких моделей как производственный процесс для того, чтобы подсчитать необходимые ресурсы и определить узкие места. Библиотеки готовых блоков, таких как очереди, серверы и переключатели позволят вам изобразить систему в виде интерактивной блок-схемы.

Физическое моделирование

Simscape – расширяющий возможности Simulink продукт для моделирования физических объектов с использованием различных технологий: электронной, механической, гидравлической и других. Simscape содержит библиотеку основных блоков для моделирования компонентов в каждой из этих технологий, служит основой для SimMechanics, SimDriveline, SimHydraulics, SimElectronics и SimPowerSystems, а также предоставляет возможность текстового моделирования компонентов используя язык программирования Simscape, основанный на языке MATLAB.

SimMechanics - это библиотека Simulink для физического моделирования механических систем. Позволяет создавать модели механических объектов и совместно с другими пакетами MathWorks разрабатывать реальные прототипы систем управления. Возможности библиотеки обеспечивают моделирование механических систем с использованием модели абсолютно твердого тела, моделирование различных соединений и ограничений, моделирование линейных и угловых движений заданных уравнениями сил и моментов, моделирование систем с помощью ненаправленных сигнальных графов. Пакет позволяет задавать координаты, массы и моменты инерции тел, виды их соединений, число степеней свободы и моделировать динамику полученной конфигурации в трех измерениях.

SimPowerSystems расширяет Simulink инструментами для моделирования электросиловых систем генерации, передачи, распределения и потребления электроэнергии. Содержит готовые модели многих компонентов, используемых в трансформаторах, двигателях и библиотеки специфичных моделей, таких как гибкие системы передачи переменного тока (FACTS) и ветровые генераторы. Гармонический анализ, расчет коэффициента нелинейных искажений (КНИ) и другие ключевые расчеты энергосистемы автоматизированы. Модели SimPowerSystems могут быть дискретизированы для повышения скорости симуляции. SimPowerSystems позволяет разрабатывать сложные автономные энергетические системы, используемые на заводах, в автомобилях, самолетах и т.д. Совместно с другими продуктами MathWorks для физического моделирования, библиотека SimPowerSystems позволяет строить модели сложных гибридных объектов с механическими и гидравлическими подсистемами, а также проектировать для них интегрированные цифровые системы управления. Блоки и методы расчета этой библиотеки были разработаны ведущей энергетической компанией Hydro-Québec of Montreal.

SimDriveline – это библиотека Simulink для физического моделирования двухмерных механических объектов. Этот продукт специально ориентирован на моделирование трансмиссий и приводов. Пакет включает готовые блоки для моделирования зубчатых передач, валов, коробок скоростей, трансмиссий, муфт и блоков сцепления. Содержит обширную библиотеку базовых моделей различных компонент транспортных средств (дизельный и бензиновый двигатели, шасси и т.п.). SimDriveline ориентирован на использование совместно с другими пакетами MathWorks для разработки реальных прототипов систем управления.

SimHydraulics - это библиотека Simulink для физического моделирования гидравлических систем. Пакет расширяет среду имитационного моделирования MATLAB и Simulink, позволяя строить модели сложных гибридных гидромеханических, электромеханических объектов и систем управления для них. SimHydraulics применяется в машиностроении, аэрокосмической, оборонной и автомобильной отрасли для моделирования таких объектов как: трансмиссии и гидроусилители, исполнительные механизмы управляющих плоскостей самолетов и гидромеханические привода тяжелой техники.

SimElectronics – это библиотека Simulink для моделирования и имитации электронных и электромеханических систем. Пакет расширения SimElectronics позволяет добавлять внутрь моделей аналоговые электронные и электромеханические компоненты, создавать новые подсистемы с помощью структурных блоков полупроводниковых компонент, приводов, движителей, двигателей и датчиков. SimElectronics может использоваться в автомобильной, аэрокосмической областях, промышленной автоматизации, связи и обработки сигналов.

Thermolib является расширением (toolbox), используемым для моделирования и симуляции широкого спектра термодинамических систем из различных областей. Это расширение предоставляет набор блоков Simulink (blockset) для моделирования систем и набор функций MATLAB для термодинамических расчетов. Thermolib содержит обширный набор термодинамических и термо-химических блоков, которые хорошо интегрированы в окружение MATLAB и Simulink. Фундаментальные термодинамические блоки помогают пользователям создавать свои собственные компоненты. Термо-физическая база данных взята из таблиц JANAF и включает множество общепринятых веществ (H2O, CO, CO2, H2, N2, CH4, C2H6, C3H8, i-C8H18, NH3, R12, R134a, R125, R32, R1234yf, R407c, и т.д.) – эта база данных может легко расширяться пользователем. Thermolib может рассчитывать поведение реального газа с помощью уравнения Пенга-Робинсона. Такой подход реализует хорошую точность в окрестности критической точки и при конденсации. Для еще более подробных расчетов, включающих воду и пар, доступны термодинамические свойства по IAPWS-IF97. Широкий набор демонстрационных примеров, охватывающих процессы сгорания, циклы подвода и отвода тепла, топливные ячейки, газовые турбины, контроль тепловыделения батарей и другие важные BoP компоненты помогают пользователю быстро приступить к работе. Thermolib совместим с Simulink Coder для автоматической генерации кода.