MATLAB Simulink и его приложения
Для моделирования, имитации и анализа динамических систем применяется интерактивный инструмент MATLAB Simulink, который позволяет при помощи графических блок-диаграмм моделировать динамические системы и исследовать их работоспособность. Simulink, полностью интегрированный с MATLAB, обеспечивает немедленный доступ к широкому спектру инструментов анализа и проектирования. Simulink также интегрируется с приложением MATLAB Stateflow для моделирования поведения, управляемого событиями. Эти преимущества делают Simulink наиболее популярным инструментом для проектирования систем управления и коммуникации, цифровой обработки и других приложений.
Simulink Performance Tools содержит четыре инструмента для пользователей Simulink, проектирующих крупномасштабные, сложные модели: Simulink Accelerator, ускоряющий выполнение кода при имитации моделей от двух до десяти раз; Model Differencing, графически подчеркивающий отличия между двумя моделями; Model Profiler, собирающий данные функционирования и генерирующий HTML-отчет; Model Coverage, выдающий отчет о возможных путях имитации модели.
Для мониторинга сигналов и параметров в Simulink-моделях применяется приложение Dials & Gauges Blockset.
При создании и настраивании отчетов из MATLAB Simulink и Stateflow моделей и данных в различных выходных форматах, включая HTML, RTF, XML и SGML, применяются приложения MATLAB Report Generator и Simulink Report Generator, что обеспечивает возможность автоматического документирования создаваемых систем и включения в них любых данных из рабочей среды MATLAB.
MATLAB Compiler включает в себя MATLAB C/C++ Math and Graphics Libraries и позволяет компилировать w-файлы в коды на С и С++, обеспечивая возможность создания независимых программных продуктов. Компилятор содержит алгоритмы оптимизации, существенно увеличивающие скорость выполнения программы. Модуль для Visual Studio позволяет использовать MATLAB-компилятор из Microsoft Visual Studio.
В MATLAB включены специализированные Toolbox, предназначенные для автоматизации проектирования систем управления (табл. 6.2).
|
Наименование пакета прикладных программ |
Назначение |
|
Control System |
Моделирование, анализ и проектирование как непрерывных, так и дискретных во времени линейных автоматических систем управления |
|
Nonlinefr Control Design (NCD) Blockset |
Проектирование нелинейных систем |
|
Fuzzy Logic |
Проектирование, моделирование и анализ систем с нечеткой логикой. Имеет средства для преобразования входных данных в выходные данные системы правил и связей произвольной сложности, выраженные обычным языком. Системы могут быть имитированы в MATLAB или включены в блочные диаграммы Simulink с возможностью генерации кода для независимого выполнения |
|
LMI Control |
Синтез систем управления на основе линейных матричных неравенств. Содержит функции для проектирования и анализа таких характеристик систем управления, как помехоустойчивость, производительность и др. |
|
Model Predictive Control |
Управление с эталонной моделью. Полезен для управления системами с большим числом входных и выходных переменных, имеющих много связей |
|
(i-Analysis and Synthesis |
(і-анализ и синтез. Содержит набор функций для использования в анализе и проектировании устойчивых линейных систем с многими переменными |
|
Robust Control |
Робастное управление. Содержит специализированный набор инструментов для анализа и синтеза систем управления, устойчивых по отношению к случайным возмущениям |
|
Quantitative Feedback Theory (QFT) Control Design |
Проектирование робастных систем с обратной связью |
|
Neural Network |
Нейронные сети. Применяется в областях, где формальный анализ чрезвычайно труден или невозможен, например при распознавании образов, идентификации и управлении нелинейными системами |
|
System Identification |
Идентификация параметров в системах управления |
|
Frequency Domain System Identification |
Идентификация в частотной области |
|
XPC Target |
Моделирование и тестирование взаимосвязанного оборудования, управляющих систем и систем цифровой обработки сигналов |
|
Communications |
Разработка современных коммуникационных систем, включая моделирование в реальном масштабе времени |
В MATLAB также включены специализированные приложения, предназначенные для автоматизации проектирования в реальном времени (табл. 6.3).
|
Таблица 6.3
|
Для моделирования и исследования электромеханических систем будут полезны библиотеки MATLAB, приведенные в табл. 6.4.
Применение библиотеки Power Systems для расчета и исследования электрических цепей и электрических машин постоянного и переменного тока подробно изложено в [15, 42].
Далее рассмотрим применение Simulink MATLAB для решения различных задач исследования и синтеза ЭК.
