Модуль конвертации модели Simulink в проект SimInTech

Модуль конвертации файлов проектов Simulink в SimInTech предназначен для быстрого создания нового проекта в SimInTech на основе ранее разработанной схемы в Simulink. Функционал модуля позволяет работать с загружаемыми файлами проектов Simulink в форматах *.mdl и *.slx версии MATLAB 5.0 и выше.

Конвертация осуществляется при помощи главного окна SimInTech: меню «Инструменты», кнопка «Конвертировать файл модели Simulink…».

Интерфейс

В качестве примера работы модуля конвертации Simulink/SimInTech будет использоваться модель, состоящая из ПИД-регулятора и исполнительного объекта. Структурная схема системы представлена на рисунке (Рисунок 1).

Рисунок 1. Структурная схема системы управления с обратной связью и ПИД-регулятором.

где K_P, K_I , K_D – коэффициенты усиления пропорциональной, интегрирующей и дифференциальной составляющих регулятора соответственно.

Объектом управления для упрощения задачи будет выступать обычный усилитель. В Simulink данная структурная схема будет выглядеть следующим образом (Рисунок 2). В проекте использовались следующие блоки:

1 блок «Constant» из вкладки «Simulink/Commonly Used Block».
2 блока «Sum» из вкладки «Simulink/Commonly Used Block».
2 блока «Gain» из вкладки «Simulink/Commonly Used Block».
1 блок «integrator» из вкладки «Simulink/Commonly Used Block».
1 блок «Transfer Fcn» из вкладки «Simulink/Continuous».
1 блок «Scope» из вкладки «Simulink/Commonly Used Block».

Рисунок 2. Рабочая область проекта Simulink со схемой проекта.

Изменить свойства блоков:

Для блока «Gain», отвечающего за интегрирующую составляющую ПИД-регулятора, необходимо задать коэффициент усиления равным «0.01».
Для блока «TransferFcn», отвечающего за дифференцирующую составляющую ПИД-регулятора, необходимо задать коэффициент при числителе равным «[0.01 0]», при знаменателе равным «[0.1 1]»
Для первого блока «Sum», отвечающего за обратную связь, необходимо установить свойство «|+-» для создания отрицательной обратной связи.
Для второго блока «Sum», отвечающего за суммирование всех составляющих ПИД-регулятора, необходимо установить свойство «+++|».
Остальные свойства блоков оставить по умолчанию.

Установить шаг интегрирования «Fixed-step size» равным «0.001».

Запустить проект на моделирование и дождаться окончания процесса моделирования. Открыть результаты моделирования, которые находятся в блоке «Scope». Результаты моделирования должны соответствовать рисунку (Рисунок 3).

Рисунок 3. Результаты моделирования в Simulink.

Для конвертирования проекта из Simulink в проект SimInTech необходимо сохранить созданный проект в Simulink в формате *.slx или *.mdl. Открыть главное окно программы SimInTech, выбрать меню «Инструменты», в открывшемся меню выбрать «Конвертировать файл модели Simulink…» (Рисунок 4).

Рисунок 4. Главное окно SimInTech с выделенным пунктом «Конвертировать файл модели Simulink…».

Откроется окно проводника с выбором проекта Simulink (Рисунок 5). Выбрать проект и нажать на кнопку «Открыть».

Рисунок 5. Окно проводника с выбором проекта Simulink с выделенной кнопкой «Открыть».

Начнется конвертация проекта Simulink в SimInTech. По завершению откроется преобразованный проект (Рисунок 6).

Рисунок 6. Рабочая область преобразованного проекта.

Изменить расположение и размер блоков, а также линий связей согласно рисунку (Рисунок 7).

Рисунок 7. Рабочая область измененного преобразованного проекта.

Если запустить проект на моделирование, то в окне сообщений появится ошибка связанная с алгебраической петлей. Это происходит потому, что при моделировании в Simulink автоматически добавляется задержка на шаг интегрирования для алгебраической петли на произвольной линии связи. Это может привести к ошибкам или расхождениям в вычислениях, связанным с отсутствием или неправильной установкой задержки, при переходе к реальным устройствам. Таким образом, SimInTech приближает проектирование систем к реальной жизни и предупреждает о наличии алгебраической петли при запуске проекта на моделирование.

Рисунок 8. Вывод ошибки при запуске проекта на моделирование.

Для решения данной ошибки необходимо на обратную связь установить блок «Задержка на шаг интегрирования». Установить блок «Задержка на шаг интегрирования» из вкладки «Нелинейные» на схему согласно рисунку (Рисунок 9).

Рисунок 9. Рабочая область преобразованного проекта с добавлением блока задержки.

Запустить проект на моделирование и дождаться окончания процесса моделирования. Открыть результаты моделирования, которые находятся в блоке «Временной график». Результаты моделирования должны соответствовать рисунку (Рисунок 10).

Рисунок 10. Результаты моделирования преобразованного проекта.

Таким образом, результаты моделирования спроектированного проекта в Simulink совпадают с результатами преобразованного проекта в SimInTech.

Блоки, конвертирующийся из Simulink

На данный момент не все блоки из Simulink могут быть сконвертированы в SimInTech. В представленном модуле доступны следующие преобразования:

Блок в Simulink	Блок в SimInTech
SubSystem	Субмодель
Scope	Временной график
TransferFcn	Передаточная функция общего вида
Constant	Константа
DeadZone	Линейное с зоной нечувствительности
Derivative	Производная
Gain	Усилитель
Integrator	Интегратор
Mux	Мультиплексор
Demux	Демультиплексор
Inport	Порт входа
Outport	Порт выхода
Product	Делитель или Перемножитель
Saturate	Ограничитель
Signum	Знак
Step	Ступенька
Sum	Сравнивающее устройство или Сумматор
Switch	Ключ-3
Abs	Абсолютное значение
Goto	В память
From	Из памяти
Repeating Sequence Stair	Циклограмма
MultiPlot Graph	Временной график

«Math» - функция по выбору:

«Корень квадратный».
«Экспоненциальная функция».
«Логарифм натуральный».
«Логарифм десятичный».
«Параболическая функция».
«Показательная функция с переменной амплитудой».
«Показательная функция».