Материал: MATLAB 5. Анализ технических систем. Слепокуров Ю.С

как их совокупность. При этом любое ненулевое значение входного сигнала соответствует значению «истина».

Блок имеет единственный параметр настройки — Truth table (таблица истинности), который представляет собой список возможных выходных значений автомата. При задании таблицы истинности необходимо соблюдать два основных правила:

число строк таблицы должно быть равно 2n, где п число элементов (размерность) входного сигнала;

входы таблицы считаются заданными.

Например, если на вход блока Combinatorial Logic подается векторный сигнал с п=2, то параметр Truth table представляет собой список из четырех элементов, например такой: [0;1;0;1].

Сформированный выходной сигнал может быть или выведен в какоелибо «смотровое окно», или передан на другие блоки S-модели.

Следующие четыре блока можно рассматривать как вариант модификации блока Combinatorial Logic для непрерывного входного сигнала.

Dead Zone (Мертвая зона) заменяет значение входного сигнала, лежащее в заданном диапазоне, нулем;

Look-up Table (Таблица поиска) выполняет линейную интерполяцию входного сигнала в соответствии с заданной табличной функцией.

Look-up Table(2D) производит линейную интерполяцию двумерного входного сигнала;

Hit Crossing (Обнаружено пересечение) позволяет идентифицировать момент времени, когда входной сигнал «пересекает» некоторое значение: при появлении такой ситуации на выходе блока формируется единичный сигнал.

Блок Hit Crossing во многих случаях оказывается весьма удобным средством управления логикой работы S-модели, поэтому остановимся на нем немного подробнее. Блок имеет три параметра настройки:

Hit crossing offset определяет значение, «пересечение» которого необходимо идентифицировать;

Hit crossing direction позволяет указать направление «пересечения», которое интересует разработчика модели; значение этого параметра выбирается с помощью «выпадающего» меню, которое содержит три пункта:

rising (возрастание), falling (убывание),

either (в обоих направлениях);

Show output port (показать выходной порт) флажок, с помощью которого можно выбрать формат использования блока.

При одновременном выполнении условий, задаваемых параметрами Hit crossing offset и Hit crossing direction, на выходе блока формируется единичный импульс. Его длительность определяется значением параметра Sample time блока, предшествующего в модели блоку Hit crossing. Если этот параметр

отсутствует, то единичный сигнал на выходе блока Hit crossing существует до его следующего срабатывания.

В третью группу можно объединить блоки, реализующие функцию задержки входного сигнала. Таких блоков в разделе Nonlinear три:

Memory (Память);

Transport Delay (Задержка передачи)

Variable Transport Delay (Изменяемая задержка передачи).

Блок Memory является наиболее «слабым» из них по своим возможностям. Он выполняет задержку входного сигнала только на один шаг модельного времени. Блок имеет два параметра настройки:

Initial condition (Начальное состояние) — задает значение амплитуды входного сигнала на момент инициализации блока; в большинстве случаев целесообразно принимать это значение равным нулю; флажок Inherit sample time (наследование шага времени) позволяет выбрать величину шага, на который будет производиться задержка сигнала:

если флажок снят, то используется минимальный шаг, равный 0.1 единицы модельного времени;

если флажок установлен, то величина шага определяется значением Sample time блока, предшествующего блоку Memory.

Блок Transport Delay обеспечивает задержку сигнала на заданное количество шагов модельного времени; причем необязательно целое. Настройка блока производится с помощью трех параметров:

Time delay (Время задержки) количество шагов модельного времени, на которое задерживается сигнал; может вводиться либо в числовой форме, либо в форме вычисляемого выражения;

Initial input (Начальный ввод) значение амплитуды входного сигнала в момент инициализации блока (по умолчанию равно 0);

Initial buffer size (Начальный размер буфера) объем памяти (в байтах),

выделяемой в рабочей области MATLAB для хранения параметров задержанного сигнала; значение параметра должно быть кратно 8 (по умолчанию 1024).

Блок Variable Transport Delay позволяет задавать управляемую извне величину задержки. С этой целью блок имеет дополнительный вход. Подаваемый на него сигнал определяет длительность задержки информационного сигнала, поступающего на основной вход блока.

Данный блок, как и предыдущий, имеет 3 параметра настройки:

Maximum delay (Максимальная задержка), Initial input и Buffer size.

Назначение двух последних параметров идентично назначению одноименных параметров блока Transport delay.

Параметр Maximum delay определяет наибольшую допустимую величину задержки информационного сигнала. Если величина задержки, определяемая

управляющим сигналом, превышает этот порог, то она принудительно устанавливается равной параметру Maximum delay. Его значение измеряется числом шагов модельного времени, может иметь дробное значение и вводиться либо в числовой форме, либо в форме вычисляемого выражения.

Четвертую группу образуют «блоки-переключатели», то есть блоки, управляющие направлением передачи сигнала. Таких блоков четыре:

Switch (Переключатель);

Manual Switch (Ручной переключатель);

Multiport Switch (Многовходовый переключатель)

Relay (Реле).

Блок Switch имеет три входа: два информационных (1-й и 3-й) и один управляющий (2-й). Логика работы блока состоит в следующем. Если амплитуда сигнала, поступающего на 2-й вход, не меньше заданного порогового значения то на выход блока передается сигнал с 1-го входа, в противном случае - сигнал с 3-го входа. Блок имеет единственный параметр настройки - (Порог) Он может задаваться либо как числовая константа, либо как вычисляемое выражение. Периодичность срабатывания блока Switch определяется значением параметра Sample time блока, подсоединенного к его управляющему входу.

На рис. 2.22 показан пример использования блока Switch (значение параметра Threshold равно 5).

Рис. 2.22

Необходимо иметь в виду, что при изменении направления передачи сигнала положение «перемычки» на иконке блока не изменяется.

Блок Manual Switch не имеет параметров настройки и позволяет «вручную» выбирать один из двух входных портов, сигнал с которого будет передаваться на выход блока. Для перемещения «перемычки», соединяющей выходной порт блока Manual Switch с входным, необходимо дважды щелкнуть ЛКМ на изображении блока (предварительно, конечно, блок должен быть помещен в поле блок-диаграммы разрабатываемой модели).

Блок Multiport Switch обеспечивает передачу на выход сигнала, поступающего на один из информационных входов. Номер коммутируемого входа равен значению сигнала, подаваемого на управляющий вход блока. Если это значение является дробным числом, то оно округляется до целого по

стандартным арифметическим правилам. Исключение составляют 2 случая: если значение управляющего сигнала меньше 1, то оно считается равным 1; если значение управляющего сигнала превышает число информационных входов, то оно принимается равным наибольшему номеру (входы нумеруются сверху вниз).

Блок имеет один параметр настройки Number of inputs (Число входов), который устанавливает число информационных входов. Значение параметра может вводиться в форме числовой константы или в форме вычисляемого выражения.

Блок-диаграмма, поясняющая работу блока, приведена на рис. 2.23.

Рис. 2.23

Блок Relay работает по аналогии с обычным реле: если входной сигнал превышает некоторое пороговое значение, то на выходе блока формируется «разрешающий» сигнал.

Блок имеет 4 параметра настройки:

Switch on point (Точка включения) задает пороговое значение, при превышении которого происходит «включение» реле;

Switch off point (Точка выключения) задает уровень сигнала, при котором реле «выключается»;

Output when on (Выход при включенном состоянии) определяет значение амплитуды «разрешающего» сигнала;

Output when off (Выход при выключенном состоянии) уровень сигнала на выходе реле, когда оно находится в состоянии «выключено».

Значения всех параметров блока могут вводиться либо в форме числовых констант, либо в форме вычисляемых выражений.

Остальные блоки раздела традиционно используются при моделировании систем автоматического регулирования и не требуют дополнительных пояснений.

2.2.6. Раздел Connections (Соединительные узлы)

Большинство блоков данного раздела предназначено для разработки S- моделей, содержащих модели более низкого уровня (подсистемы). Состав блоков раздела показан на рис. 2.24.

Технология создания и использования подсистем будет описана ниже, поэтому пока ограничимся только краткой характеристикой блоков, относящихся к этой группе.

1.Блоки In (Входной порт) и Out (Выходной порт) обеспечивают

«линейную» связь между подсистемами модели по информации.

2.Блоки Goto Tag Visibility (Признак видимости), From (принять) и

Goto (передать) используются совместно и предназначены для обмена данными между различными компонентами S-модели с учетом доступности

(видимости) этих данных.

3.Блоки Data Store Memory (Память данных),'Data Store Read (чтение данных) и Data Store Write (Запись данных) также используются совместно и обеспечивают не только передачу данных, но и их хранение на интервале моделирования.

4.Блоки Enable (Разрешить) и Trigger (в

данном случае уместен буквальный перевод этого

слова защелка) предназначены для логического управления работой подсистем S-модели.

5. Блок Subsystem (Подсистема)

представляет собой «заготовку» для создания подсистемы. Подсистема это достаточно самостоятельная S-модель более низкого уровня, которая, в свою очередь, может содержать подсистемы произвольного уровня вложенности.

Наряду с перечисленными выше, раздел Connections содержит еще несколько элементов, которые имеют самостоятельное значение и могут оказаться весьма полезными при создании многих практических приложений.

Блок Mux выполняет объединение входных величин в один линейный вектор. При этом входные величины могут быть как скалярными, так и векторными. Размерность

результирующего вектора равна суммарному количеству элементов, поступающих на входные порты блока. Например, если на 1-й вход блока подается матрица размером 2Х2, содержащая четыре элемента:[[1,4],[6,7]], на