11.2. Нелинейные блоки
11.2.1. Блок ограничения Saturation
Блок Saturation представляет собой нелинейное устройство – идеальный ограничитель, сигнал, на выходе которого равен входному сигналу до тех пор, пока не достигает порогов ограничения: верхнего Upper limit или нижнего Lower limit.
После этого сигнал перестает изменяться. Наиболее характерно применение ограничителя для ограничения синусоидальных сигналов (рис. 11.5).Как видно из рис. 11.5, окно параметров блока содержит лишь поля для установки верхнего (Upper limit) и нижнего (Lower limit) порогов ограничения.
Рис. 11.5. Блок ограничения и окно установки его параметров
11.2.2. Блок с зоной нечувствительности Dead Zone
Еще одна характерная нелинейность – линейная зависимость выходного сигнала от входного (с вычетом соответствующего порога) везде, за исключением зоны нечувствительности (мертвой зоны). Эта нелинейность моделируется блоком Dead Zone (рис. 11.6).
Рис. 11.6. Блок с зоной нечувствительности и окно установки его параметров
Окно параметров этого блока содержит границы зоны нечувствительности Start of dead zone и End of dead zone. По умолчанию они заданы равными -0,5 0,5. Флажки Saturate on integer overflow (ограничение при переполнении целых) и Treat as gain when linearizing (трактовать как ограничения при линеариции) по умолчанию включены.
11.2.3. Релейный блок Relay
Релейный блок Relay имеет разрывную передаточную функцию с гистерезисом (или без него), подобную передаточной функции хорошо известного триггера Шмитта. Если сигнал на входе меньше некоторого порога, то на выходе получается сигнал одного уровня (обычно низкого), а если порог превышен, то сигнал на выходе другого уровня (обычно высокого). Если при спаде сигнала достигается другой порог, то сигнал на выходе также скачком меняется. Рисунок 11.6 показывает работу релейного блока с одинаковыми по абсолютной величине и очень малыми (eps) порогами при подаче синусоидального сигнала на вход.
В окне параметров блока можно задать уровни сигнала на выходе при включенном и выключенном состояниях, а также верхний и нижний пороговые уровни срабатывания. Их значения по умолчанию представлены на рис. 11.7.
Рис. 11.7. Релейный блок и окно установки его параметров
11.2.4 Блок с ограничением скорости Rate Limiter
Блок с ограничением скорости Rate Limiter старается отслеживать входной сигнал в условиях задания ограничений на скорость нарастания и спада сигнала выходного сигнала блока (рис. 11.8).
Рис. 11.8. Блок ограничения скорости и окно установки параметров
Для вычисления скорости изменения сигнала используется соотношение
где i – текущий шаг моделирования, смысл остальных параметров очевиден. При работе блока вычисленное по этой формуле значение скорости изменения сигнала сравнивается с установленным в окне параметров значением параметра R (Rising slew rate). Если скорость изменения входного сигнала выше, чем заданная, то выходной сигнал «отрывается» от входного и меняется в соответствии с выражением
QUTi = dT*R + OUTi–1,
где dT– приращение времени на текущем шаге модельного времени.
Если вычисленная скорость меньше параметра F (Falling slew rate), то выходной сигнал меняется в соответствии с выражением
OUTi = dT*F + OUTi-1.
Наконец, если вычисленная скорость находится в промежутке между значения R и F, то входной сигнал повторяется выходным, то есть имеет место их равенство. В окне параметров блока задаются скорости нарастания Rising slew rate и Falling slew rate. По умолчанию заданы значения 0,5 и – 0,5.