Раздел Sinks – блоки визуализации сигналов

 

Блоки, собранные в разделе Sinks (Блоки приема и отображения сигналов), имеют только входы и не имеют выходов. После перехода к разделу Sinks на экране появляетсяокно,изображенное на рис. 1.26. В этом разделе размещены три группы блоков, неимеющихвыходов:

 

Рис. 1.24. Настройки блока Umform Random Number	Рис. 1.25. Сигнал с блока Umform Random Number

 

· блоки, которые при моделировании играют роль смотровых окон, к ним относятся:

– блок Scope (осциллограф) с одним входом, который выводит график зависимости величины, подаваемой на его вход, отмодельноговремени;

– блок XY Graph с двумя входами, обеспечивающий построение графика зависимости одной моделируемой величины (один вход) от другой (второй вход);

– блокDisplay с одним входом, предназначенный для отображения численных значений входной величины; · блоки для сохранения результатов: – блокТо Eile, обеспечивающий сохранение результатов моделирования в mat–файле; – блокТо Workspace, сохраняющий результаты в рабочем пространстве, – блок управления моделированиемStop Simulation, который по­зволяет прервать моделирование при выполнении некоторых условий, блок срабатывает в случае, когда на его вход поступает ненулевой сигнал; · блок Terminator, используемый как заглушка для неиспользуемых выходов блоков, предотвращая таким образом появ-

Рис. 1.26. Окно раздела Sinks

ление в командном окне сообщения о неиспользуемых выходах блоков;

· блок Outport для создания выходного порта подсистем илимодели верхнего уровня;

· блок Floating Scope (изменяющийся осциллограф) для построения графиков исследуемых процессов.

 

Блок Display

Предназначен для вывода на экран численных значений величин, фигурирующих в блок–схеме. Он имеет 4 параметра настройки. Список Format задает формат вывода чисел и содержит 5 пунктов: short – 5 цифр, включая десятичную точку; long – 15 цифр с фиксированной точкой; short_e – 5 цифр с плавающей точкой; long_e – 15 цифр с плавающей точкой, bank – банковский формат.

Поле ввода Decimation позволяет задать периодичность (через сколько дискретов времени) вывода значений в окне Display. При Decimation = 1 выводится каждое значение сигнала, подаваемого на Display, при Decimation = 2 отображается каждое второе значение сигнала и т.д.

Опция Floating display позволяет определять блок Display как блок без входа, обрывая его связи. Выбор сигнала для отображения выполняется щелчком левой клавиши на соответствующей линии связи. В этом режиме значение параметра Signal storage reuse должно быть установлено равным off (вкладка Advanced в окне Simulation parameteres).

Блок Display может использоваться для вывода как скалярных, так и векторных величин. Если отображаемая величина является вектором, то исходный вид блока изменяется автоматически, о чем свидетельствует появление маленького черного треугольника в правом нижнем углу блока. Для каждого элемента вектора создается свое мини–окно, но чтобы они стали видимы, необходимо растянуть изображение блока. Для этого следует выделить блок, подвести курсор к одному из его углов, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, растянуть изображение блока так, чтобы черный треугольник исчез.

Рис. 1.27. Настройки блока Constant	Рис. 1.28. Отображение данных с помощью блока Display

Для примера создадим блок–схему из двух элементов: блока–источника Constant и блока–приемника Display. Откроем окно настройки блока Constant (рис. 1.27) и установим в нем значение константы–вектора, состоящее из четырех элементов [1 2 3 4 pi sin(pi/2)]. Затем вызовем окно настройки блока Display и установим с его помощью формат вывода чисел short_e. После активизации команды Start из меню Simulation и растягивания изображения Display блок–схема будет иметь вид, показанный на рис. 1.28.

 

Блок Scope

Блок Scope (Осциллограф) позволяет наблюдать моделируемые процессы. Для настройки параметров блока следует, как и ранее, дважды щелкнуть мышью на его изображении. В результате появится окно Scope (рис. 1.29).

Размер и пропорции этого окна можно изменять произвольно, используя мышь. По горизонтальной оси откладываются значения модельного времени, а по вертикальной – значения входной вели­чины, соответствующие этим моментам времени. Если входная величина блока Scope представляет собой вектор, в окне строятся графики изменения всех элементов этого вектора, т. е. столько кривых, сколько элементов во входном векторе, причем каждая – своего цвета. Одновременно в окне может отображаться до 30 кривых.

Для управления параметрами графиков и выполнения над ними различных действий в окне имеется панель инструментов, содер­жащая 11 пиктограмм (рис 1.25) со следующим назначением (слева направо):

1) Print – печать содержимого окна Scope; 2) Parameters – окно настройки параметров блока Scope; 3) Zoom – изменение масштаба осей графика; 4) Zoom X-axis изменение масштаба по оси Х; 5) Zoom Y-axis изменение масштаба по оси Y; 6) Autoscale – автоматическая установка оптимального масштаба осей; 7) Save current axes settings – сохранение установленного масштаба осей; 8) Restore saved axes settings –

Рис. 1.29. Блок Scope для визуализации результатов моделирования

восстановление установленного масштаба осей;

9) Floating scope – изменяющийся режим осциллографа;

10) Lock/Unlock axes selection – установить/разорвать связь между текущей координатной системой и отображаемым сигналом. Опция доступна, если включен режим Floating scope;

11) Signal selection – выбор сигналов для отображения. Опция доступна, если включен режим Floating scope.

Окно настройки параметров (свойств) Properties Scope (рис.1.30) имеет две вкладки: General (Общие параметры) и Data history (Параметры сохранения сигналов в рабочей области).

Рис. 1.30. Настройки блока Scope

В нижней части окна расположены кнопки Apply (Применить), Cancel (Отмена), Help (Справка) и OK.

На вкладке General можно изменять настройки блока Scope:

· Number of axes –число входов (систем координат) осциллографа. При числе входов больше 1 на изображении блока появляются дополнительные входы;

· Time range – длительность временного интервала, в течение которого визуализируются графики. Если длительность интервала моделирования (T_м) не превышает установленного в поле Time range значения (т.е. весь процесс вмещается в окне Scope), то под графиком в строке Time offset выводится значение 0. В случае, когда интервал моделирова­ния превышает значение в поле Time range,в окне Scope отобра­жается только последний отрезок времени, меньший чем Time range и равный Т_м – n ×Time range, где n – целое число. При этом в строке Time offset выводится величина скрытого интервала времени, т.е. n ×Time range.

Например, если значение в поле Тime range равно 3, а длительность интервала моделирования установлена равной 17, то в окне Scope будет выведен график моделируемого процесса за последние 2 еди­ницы времени, а строка под графиком будет содержать число 15. При установке параметра auto длительность временного интервала выбирается равной времени моделирования;

· Tick labels –вывод/скрытие осей и меток осей. Значения параметра выбираются из списка:

ü all - подписи для всех осей;

ü nоne - отсутствие всех осей и подписей к ним;

ü bottom axis only - подписи горизонтальной оси только для нижнего гра­фика.

· Sampling –установка параметров вывода графиков в окне. Задает режим вывода рас­четных точек на экран. Значения параметра выбираются из списка:

ü Decimation – периодичность вывода рас­четных точек в окне осциллографа. Например, при значении параметра, равном 2, на экран выводится каждая вторая расчетная точка;

ü Sample time - шаг модельного времени. Значение параметра определяет интервал квантования при отображении сигнала;

· Floating scope – изменяющийся режим. Установкой флажка осциллограф переводится в изменяющийся режим.

На вкладке Data history задаются следующие параметры:

· Limit data points to last – максимальное количество отображаемых расчетных точек графика. При превышении этого числа начальная часть графика обрезается. В том случае, если флажок параметра Limit data points to last не установлен, то Simulink автоматически увеличит значение этого параметра для отображения всех расчетных точек;

· Save data to workspace –сохранять значения сигналов в рабочей области MATLAB;

· Variable name – имя переменной для сохранения сигналов в рабочей области MATLAB;

· Format –формат данных для сохранения в рабочей области MATLAB. Может при­нимать следующие значения:

ü Array – массив;

ü Structure - структура (массив записей);

ü Structure with time - структура (массив записей) с дополнительным по­лем "Время".

Любые произведенные в окне Scope parameters изменения оказывают влияние на окно Scope лишь в случае, если после их ввода нажата кнопка Apply в нижней части окна Scope parameters.

 

Блок XY Graph

Блок XY Graph, ранее неоднократно упоминавшийся, имеет настройки, показанные на рис. 1.31.При подключении к входам этого блока двух источников Sine Wave с начальными фазами, различающимися на p /4, получается фигура Лиссажу, показанная на рис. 1.32.

 

Блок То File

Этот блок обеспечивает запись значений величины, поданной на его вход, в mat–файл для использования их в других S–моделях.

Блок имеет следующие параметры настройки:

· File name – имя mat–файла, в который будут записываться значения входной величины; по умолчанию – untitled.mat; имя файла выводится на изображении блока в блок–схеме;

Рис. 1.31. Настройки блока XY Graph	Рис. 1.32. Фигура Лиссажу, полученная с помощью XY Graph

· Variable name – имя переменной, по которому можно будет обращаться к данным, записанным в файле (для того чтобы просмотреть или изменить их в командном окне MATLAB); по умолчанию используется системное имя ans;

· Decimation – периодичность (в количестве дискретов времени) записи данных в файл;

· Sample Time – величина дискреты времени для данного блока.

 

Блок То Workspace

Этот блок предназначен для сохранения данных в рабочем пространстве MATLAB. Данные записываются в виде матрицы, структура которой отличается от структуры данных в mat–файле тем, что:

- значения сохраняемых величин расположены по строкам, а не по столбцам;

- не записываются значения модельного времени.

Блок имеет следующие параметры настройки:

· Variable name – имя, под которым данные сохраняются в рабочем пространстве (по умолчанию – simout);

· Limit data points to last –максимальное количество сохраняемых расчетных точек по времени (по умолчанию inf – в рабочей области сохраняются все данные);

· Decimation –периодичность (в количестве дискретов времени) записи данных в рабочее пространство;

· Sample Time – имеет тот же смысл, что и ранее.

 

Блок Terminator

Подключается к неиспользуемому выходу какого-либо блока и применяется для предотвращения появления предупреждения о неиспользованных выходах блоков. Параметров настройки не имеет.

 

Блок Outport

Создает выходной порт для подсистемы (субблока) или для модели верхнего уровня. Имеет следующие параметры настройки:

· Port number – номер порта;

· Output when disabled – вид сигнала на выходе подсистемы, в случае если подсистема выключена. Используется для подсистем, управляемых внешним сигналом. Может при­нимать следующие значения (выбираются из списка):

ü held - выходной сигнал подсистемы равен последнему рассчитанному значению;

ü reset - выходной сигнал подсистемы равен значению, задаваемому пара­метром Initial output.

ü Initial output –начальное значение. Значение сигнала на выходе подсистемы до начала ее работы и в случае, если подсистема выключена. Используется для подсис­тем, управляемых внешним сигналом.

Блоки Outport подсистемы являются ее выходами. Сигнал, подаваемый в блок Outport внутри подсистемы, передается в модель (или подсистему) верхнего уровня. Название выходного порта будет показано на изображении подсистемы как метка порта.

При создании подсистем и добавлении блока Outport в подсистему Simulink использует следующие правила:

- при создании подсистемы с помощью команды Edit/Create subsystem выходные порты создаются и нумеруются автоматически начиная с единицы;

- если в подсистему добавляется новый блок Outport, то ему присваивается следующий по порядку номер;

- если какой-либо блок Outport удаляется, то остальные порты переименовываются таким образом, чтобы последовательность номеров портов была непрерывной;

- если в последовательности номеров портов имеется разрыв, то при выполнении моделирования Simulmk выдаст сообщение об ошибке и остановит расчет. В этом случае необходимо вручную переименовать портытаким образом, чтобы последовательная нумерация портов не нарушалась.

Для передачи сигнала в рабочее пространство MATLAB требуется не только установить в модели выходные порты, но и выполнить установку параметров вывода на вкладке Workspace I/O окна диалога Simulation pa­rameters... (должен быть установлен флажок для параметра Output и задано имя переменной для сохранения данных). Тип сохраняемых данных - Array массив, Structure (Структура) или Structure with time (Структура с полем "Время") - задается на этой же вкладке.