 |
Основные возможности Simulink.
|
|
|
|
Simulink (сопутствующая MATLAB программа) - это интерактивная система для моделирования нелинейных динамических систем. Она представляет собой среду, управляемую мышью, которая позволяет моделировать процесс путем перетаскивания блоков диаграмм на экране и их манипуляцией. Simulink работает с линейными, нелинейными, непрерывными, дискретными, многомерными системами.
Blocksets – это дополнения к Simulink, которые обеспечивают библиотеки блоков для специализированных приложений, таких как связь, обработка сигналов, энергетические системы.
Real-Time Workshop – это программа, которая позволяет генерировать C код из блоков диаграмм и запускать их на выполнение на различных системах реального времени.
3) Работа с пакетом MATLAB.
Как и большинство других языков программирования, MATLAB представляет возможность использования математических выражений, но в отличие от многих из них, эти выражения в MATLAB включают матрицы. Основные составляющие выражения:
· переменные
· числа
· операторы
· функции
Переменные
В MATLAB нет необходимости в определении типа переменных или размерности. Когда MATLAB встречает новое имя переменной, он автоматически создает переменную и выделяет соответствующий объем памяти. Если переменная уже существует, MATLAB изменяет ее состав и если это необходимо выделяет соответствующий объем памяти. Если переменная уже существует, MATLAB изменяет ее состав и если это необходимо выделяет дополнительную память. Например,
num_students = 25
создает матрицу 1x1 с именем num_students и сохраняет значение 25 в ее единственном элементе.
Имена переменных состоят из букв, цифр или символов подчеркивания. MATLAB использует первые 31 символов имени переменной. MATLAB чувствителен к регистрам, он различает заглавные и строчные буквы. Поэтому A и a – не одна и та же переменная. Чтобы увидеть матрицу связанную с переменной, просто введите название переменной.
|
|
|
Числа
МATLAB использует принятую десятичную систему счисления, с необязательной десятичной точкой и знаками плюс-минус для чисел. Научная система счисления использует букву e для определения множителя степени десяти. Мнимые числа используют i или j как суффикс. Некоторые примеры правильных чисел приведены ниже
3 -99 0.0001
9.6397238 1.60210e-20 6.02252e23
1i -3.14159j 3e5i
Все числа для хранения используют формат long, определенный стандартом плавающей точки IEEE. Числа с плавающей точкой обладают ограниченной точностью – приблизительно 16 значащих цифр и ограниченным диапазоном – приблизительно от
10-308 до 10308.
Операторы
Выражения используют обычные арифметические операции и правила старшинства.
+ сложение
- вычитание
* умножение
/ деление (но не \)
^ степень
‘ комплексное сопряженное транспонирование
() определение порядка вычисление
Функции
MATLAB предоставляет большое количество элементарных математических функций, таких как abs, sqrt, exp, sin. Вычисление квадратного корня или логарифма отрицательного числа не является ошибкой: в этом случае результатом является соответствующее комплексное число. MATLAB также предоставляет и более сложные функции, включая Гамма функцию и функции Бесселя. Большинство из этих функций имеют комплексные аргументы. Чтобы вывести список всех элементарных математических функций, наберите
help elfun
Для вывода более сложных математических и матричных функций, наберите
help specfun
help elmat
соответственно.
Некоторые функции, такие как sqrt и sin, - встроенные. Они являются частью MATLAB, поэтому они очень эффективны, но их вычислительные детали трудно доступны. В то время как другие функции, такие как gamma и sinh, реализованы в M-файлах. Поэтому вы можете легко увидеть их код и, в случае необходимости, даже модифицировать его.
|
|
|
Несколько специальных функций предоставляют значения часто используемых констант.
pi 3.14159265…
i мнимая единица, √-1
j то же самое, что и I
eps относительная точность числа с плавающей точкой, 2-52
realmin наименьшее число с плавающей точкой
realmax наибольшее число с плавающей точкой
Inf бесконечность
NaN не число
Бесконечность появляется при делении на нуль или при выполнении математического выражения, приводящего к переполнению, т.е. к превышению realmax. Не число (NaN) генерируется при вычислении выражения типа 0/0 или Inf - Inf, которые не имеют определенного математического значения.
Имена функций не являются зарезервированными, поэтому возможно изменять их значения на новые, например
eps=1.e-6
и далее использовать это значение в последующих вычислениях. Начальное значение может быть восстановлено следующим образом
clear eps
Выражения
Ниже приведено несколько примеров с результатами:
>> rho = (1+sqrt(5))/2
rho = 1.6180
>> a = 3 + 4
a = 7
>> z = sin(0)
z = 0
4) Создание графики в MATLAB.
Функция plot имеет различные формы, связанные с входными параметрами, например plot(y) создает кусочно-линейный график зависимости элементов y от их индексов. Если вы задаете два вектора в качестве аргументов, plot(x,y) создаст график зависимости y от x (рис. П1.1).
Например, для построения графика значений функций sin от нуля до 2π, сделаем следующее
» t = 0: pi/100: 2*pi
» y = sin(t)
» plot(t,y)
Рис. П1.1
Вызов функции plot с многочисленными парами x-y создает многочисленные графики. MATLAB автоматически присваивает каждому графику свой цвет (исключая случаи, когда это делает пользователь), что позволяет различать заданные наборы данных (рис. П1.2). Например, следующие три строки отображают график близких функций, и каждой кривой соответствует свой цвет:
» t=0:pi/100:2*pi
» y=sin(t)
» y2=sin(t-.25)
» y3=sin(t-.5)
» plot(t,y,t,y2,t,y3)
Рис. П1.2
Возможно изменение цвета, стиля линий и маркеров, таких как знаки плюс ли кружки, следующим образом
plot (x, y, ’цвет_стиль_маркер’)
цвет_стиль_маркер это 1-, 2-, 3- символьная строка (заключенная в одинарные кавычки), составленная из типов цвета, стиля линий и маркеров:
|
|
|
· Символы, относящиеся к цвету: ‘с’,‘m’,‘y’,‘r’,‘g’,‘b’,‘w’ и ‘k’. Они обозначают голубой, малиновый, желтый, красный, синий, белый и черный цвета соответственно.
· Символы, относящиеся к типу линий: ‘-’ для сплошной, ‘--’ для разрывной, ‘:’ для пунктирной, ‘-.’ для штрихпунктирной линии и ‘none’ для её отсутствия.
· Наиболее часто встречающиеся маркеры ‘+’, ‘o’, ‘*’ и ‘ x ’.
Например, выражение plot(x, y, ‘ y:+’) строит желтый пунктирный график и помещает маркеры ‘+’ в каждую точку данных. Если вы определяете только тип маркера, но не определяете тип стиля линий, то MATLAB выведет только маркеры.
При работе с графикой может потребоваться несколько окон для вывода графики.
Для открытия нового окна и выбора его по умолчанию, наберите
figure.
Для того, чтобы сделать существующее окно текущим, наберите
figure(n),
где n – это номер в заголовке окна. В этом случае результаты всех последующих команд будут выводиться в это окно.
С помощью команды hold on вы можете добавлять несколько графиков в одно окно.
Приложение 3
|
|
|
