Кваліфікаційна робота бакалавра на тему: «ВИКОРИСТАННЯ S-ФУНКЦІЙ В СЕРЕДОВИЩІ SIMULINK»

Зміст

Вступ    2

1 використання S-функцій в середовищі matlab    5

1.1 Загальна характеристика середовища MatLab    5

1.2 Інтерактивна система Simulink    6

1.3 Simulink-функції    7

1.4 Блок S-function    8

1.5 Математичний опис S-функції    8

1.6 Етапи моделювання    9

1.7 Callback-методи S-функцій    10

1.8 Основні поняття S-функцій    11

1.9 Створення S-функцій на мові MATLAB    13

2 розв’язання прикладних задач    22

2.1 Моделювання руху математичного маятника    22

2.1.1 Математична модель математичного маятника    22

2.1.2 Simulink-модель    23

2.2 Моделювання системи підвіски автомобіля    28

2.2.1 Математична модель системи підвіски автомобіля    28

2.2.2 Simulink-модель    30

Висновки    42

Список використаних джерел    43

Вступ

В наш час розвиток технічних систем досяг досить високого рівня розвитку. Але будь-який пристрій спочатку необхідно проаналізувати, випробувати для того, щоб перевірити ефективність його роботи, знайти недоліки, оптимізувати його роботу та виправити помили, допущені при створені даної технічної системи. Для цього необхідно створити модель досліджуваного пристрою та провести його перевірку в реальних умовах. Проте фізичне моделювання технічних систем є досить громіздким і потребує великих коштів. Тому проблема моделювання технічних систем на ЕОМ на теперішній час є актуальною.

Математичні моделі дозволяють описати за допомогою математичних залежностей найсуттєвіші характеристики об’єктів чи явищ, тому результати моделювання можуть бути використані при розробці досить складних технічних систем. Зростання складності задач призводить до зростання складності і алгоритмів їх розв’язання на алгоритмічних мовах програмування, не кажучи вже про відлагодження коду, яке займає ще більше часу. Тому в наш час вартим уваги є інший підхід — використання інтегрованих середовищ моделювання.

Головною особливістю MATLAB є те, що пакет орієнтований на широке коло технічних задач, перш за все на чисельні розрахунки, візуалізацію і технічні додатки.

Додаток до MATLAB Simulink — це інтерактивна система, яка використовується для моделювання об’єктів різної природи. Вона представляє собою середовище, в якому управління відбувається мишкою і яке дає можливість моделювати процес шляхом перетягування блоків діаграм на екрані і їх маніпуляцією. Simulink працює з лінійними, нелінійними, неперервними, дискретними, багатовимірними системами [9].

Набір стандартних блоків Simulink достатньо об’ємний, однак в практиці моделювання зустрічаються ситуації, коли потрібного блоку немає, або структурне моделювання робить модель занадто складною. В цьому випадку актуально використовувати технологію S-функцій для створення потрібного блоку. Simulink-функції (S-функції, S-functions) — це опис блоку на одній з мов програмування: MATLAB, C, C++, Ada, чи Fortran. За допомогою мов програмування користувач може створити опис скільки завгодно складного блоку і підключити його до Simulink-моделі, при цьому з точки зору взаємодії користувача з моделлю, блок на основі S-функції нічим не відрізняється від стандартного бібліотечного блоку Simulink.

Частіше всього S-функції використовуються при створенні нових бібліотечних блоків, при створенні блоків на основі математичних рівнянь, блоків, що реалізують анімаційні можливості MATLAB, а також при підключені до моделі Simulink вже існуючого програмного коду мов високого рівня.

Метою даної роботи є розробка S-функцій для візуалізації результатів моделювання.

Об’єктом дослідження є технологія використання S-функцій при візуалізації процесів моделювання.

Предметом дослідження є застосування S-функцій в прикладних задачах.

Для досягнення мети дослідження використовуються методи дослідження: метод математичного моделювання, методи аналізу результатів моделювання, методи ідентифікації математичних моделей, метод структурного моделювання.

В роботі поданий теоретичний матеріал, що стосується створення та використання S-функцій та розв’язані дві прикладні задачі — моделювання математичного маятника та системи підвіски автомобіля. Для створення анімації у цих прикладах використовується S-функція.

Технологія використання і опису S-функцій докладно описана на електронному ресурсі [8]. Для математичного опису математичного маятника були використані залежності, що приводяться в [5]. Модель системи підвіски автомобіля описана на електронному ресурсі [6].

1 використання S-функцій в середовищі matlab

1.1 Загальна характеристика середовища MatLab

Зародження системи MATLAB відноситься до кінця 70-х років, коли перша версія цієї системи була використана в Університеті Нью Мехіко і Стенфордському університеті для викладання курсів теорії матриць, лінійної алгебри і чисельного аналізу. В цей час активно розроблялись пакети прикладних програм по лінійній алгебрі LINPACK і EISPACK на мові FORTRAN, і автори MATLAB шукали способи використати ці пакети, не програмуючи на мові FORTRAN.

Зараз MATLAB — це високопродуктивна мова для технічних розрахунків. Вона включає в себе обчислення, візуалізацію і програмування в зручному середовищі, де задачі і розв’язки виражаються в формі, близькій до математичної. Типове використання MATLAB — це:

  • математичні підрахунки;
  • створення алгоритмів;
  • моделювання;
  • аналіз даних, дослідження і візуалізація;
  • наукова та інженерна графіка;
  • розробка додатків, включаючи створення графічного інтерфейсу.

MATLAB — це інтерактивна система, в якій основним елементом даних є масив. Це дозволяє вирішувати різноманітні задачі, пов’язані з технічними обчисленнями, особливо ті, в яких використовуються матриці і вектори, в декілька разів швидше, ніж при написанні програм з використанням інших мов програмування таких як Сі чи Фортран [10].

В MATLAB важлива роль відводиться спеціалізованим групам програм, які називаються toolboxes. Вони дуже важливі для більшості користувачів MATLAB, так як дозволяють вивчати і застосовувати спеціалізовані методи. Toolboxes — це різностороння колекція функцій MATLAB (M-файлів), які дозволяють вирішувати часткові класи задач. Toolboxes застосовуються для обробки сигналів, систем контролю, нейронних мереж, моделювання і т.д.

1.2 Інтерактивна система Simulink

Програма Simulink є додатком до пакету MATLAB. При моделюванні з використанням Simulink реалізується принцип візуального програмування, відповідно до якого користувач на екрані із бібліотеки стандартних блоків створює модель пристрою і здійснює розрахунки. При цьому, на відміну від класичних способів моделювання, користувачеві не потрібно досконало вивчати мову програмування і чисельні методи математики, достатньо лише загальних знань, що необхідні при роботі з комп’ютером і, звичайно, знань тієї предметної області, в якій він працює.

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Vyk S-funk V Seredov Simulink (1.1 MiB, Завантажень: 1)

Сторінка: 1 2 3 4 5 6 7 8
завантаження...
WordPress: 23.36MB | MySQL:26 | 0,323sec