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 (Рис. 1).
Рис. 1. Структурная схема системы управления с обратной связью и ПИД-регулятором.
где KP, KI, KD – 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 (Рис. 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".
Рис. 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 (Рис. 3).
Рис. 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…" (Рис. 4).
Рис. 4. Главное окно SimInTech с выделенным пунктом "Конвертировать файл модели
Simulink…".
Откроется окно проводника с выбором проекта Simulink (Рис. 5). Выбрать проект и нажать на
кнопку "Открыть".
Рис. 5. Окно проводника с выбором проекта Simulink с выделенной кнопкой "Открыть".
Начнется конвертация проекта Simulink в SimInTech. По завершению откроется преобразованный
проект (Рис. 6).
Рис. 6. Рабочая область преобразованного проекта.
Изменить расположение и размер блоков, а также линий связей согласно рисунку (Рис. 7).
Рис. 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.
Рис. 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 (Рис. 9).
Рис. 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 (Рис. 10).
Рис. 10. Результаты моделирования преобразованного проекта.
Таким образом, результаты моделирования спроектированного проекта в Simulink совпадают с
результатами преобразованного проекта в SimInTech.
Блоки, конвертирующиеся из Simulink
На данный момент не все блоки из Simulink могут быть конвертированы в SimInTech. В
представленном модуле доступны следующие преобразования:
Блок в Simulink
Блок в SimInTech
Источники
Clock
Часы
Constant
Константа
Step
Ступенька
Sin
Синусоида
Discrete Pulse Generator
Меандр
Repeating Sequence Stair
Циклограмма
Signal Generator
sine
Синусоида
square
Меандр
sawtooth
Обратная пила
random
Равномерный шум
Операторы
Sum
Сумматор
Product
Перемножитель
Gain
Усилитель
Abs
Абсолютное значение
Signum
Знак
Stop
Стоп-расчет
Rounding
Целочисленные округления
Radians to Degrees
Перевод радиан в градусы
Degrees to Radians
Перевод градусов в радианы
Complex to Magnitude-Angle
Комплексные модуль и угол
Векторные
Mux, Concatenate
Мультиплексор
Demux
Демультиплексор
Selector
Выборка из вектора
Dot Product
Скалярное произведение векторов
Transpose
Транспонирование матрицы
Субструктуры
SubSystem
Субмодель
Inport
Порт входа
Outport
Порт выхода
Goto
В память
From
Из памяти
Ground
Уровень неподсоединенных портов
Вывод
данных
Scope
Временной график
MultiPlot Graph
Временной график
Функции
Sqrt
sqrt
Корень квадратный
rSqrt
Степенная функция
signedSqrt
Язык программирования
Math
sqrt
Корень квадратный
exp
Экспоненциальная функция
log
Логарифм натуральный
log10
Логарифм десятичный
square
Параболическая функция
pow
Показательная функция с переменной амплитудой
10^u
Показательная функция
2^u
Показательная функция
magnitude^2
Комплексные модуль и угол
reciprocal
Степенная функция
Trigonometry
sin
Синусоидальная функция
cos
tan
asin
Арксинус
acos
Арккосинус
atan
Арктангенс
atan2
Арктангенс от двух аргументов
sinh
Гиперболический синус
cosh
Гиперболический косинус
tanh
Гиперболический тангенс
sincos
Синус с косинусом
Нелинейные
Dead Zone
Линейное с зоной нечувствительности
Relay
Релейное неоднозначное (гистерезис)
Rate Limiter
Ограничитель скорости изменения сигнала
MinMax Running Resettable
Нижний или верхний предел
MinMax
Минимум по входам
Backlash
Зазор
Quantizer
Квантователь по уровню
Saturate
Ограничитель
Wrap To Zero
Сброс до нуля
Memory, Unit Delay (SampleTime =
-1)
Задержка на шаг интегрирования
Интерполяция
Lookup
Интерполяция одномерной кривой
Lookup2D
Интерполяция двумерной поверхности
Lookup_n-D
1-D
Интерполяция одномерной кривой
2-D
Интерполяция двумерной поверхности
3-D
Интерполяция многомерной поверхности
4-D
Интерполяция многомерной поверхности
Lookup Table Dynamic
Интерполяция одномерной кривой
Динамические
Fcn
Язык программирования
S-Function
Язык программирования
Integrator
Интегратор
WrapState = "on"
Круговой интегратор
LimitOutput = "on"
Интегратор с ограничением
Delay
Идеальное транспортное запаздывание
TransferFcn
Передаточная функция общего вида
Derivative
Производная
Initial Condition (IC)
Начальное состояние
Ключи
Manual Switch
Ключ ручной перекидной
Switch
Ключ-3
Multiport Switch
Коммутатор входных сигналов по номеру порта
Логические
Logic
AND, NAND
Оператор И
OR, NOR
Оператор ИЛИ
NOT
Оператор НЕ
XOR
XOR
NXOR
NOT XOR
Relational Operator
==
Операция РАВНО
~=
Операция НЕ РАВНО
<
Операция МЕНЬШЕ
<=
МЕНЬШЕ ИЛИ РАВНО
>=
БОЛЬШЕ ИЛИ РАВНО
>
Операция БОЛЬШЕ
Compare To Constant
Сравнение с константой
Compare To Zero
Сравнение с константой
Дискретные
Unit Delay
Запаздывание на период квантования
Zero-Order Hold
Экстраполятор
Discrete Integrator
Дискретный интегратор
Discrete Transfer Fcn
Дискретная передаточная ф-я общего вида
Динамика
ЛА
DCM2Ang
Перевод матрицы направляющих косинусов в углы поворота
DCM2Quaternion
Перевод матрицы направляющих косинусов в кватернионы
Quaternion2DCM
Перевод кватернионов в матрицу направляющих косинусов
Quat2Ang
Перевод кватернионов в углы поворота
Ang2DCM
Перевод углов поворота в матрицу направляющих косинусов
