سیمولینک(مفهوم شبیه سازی سیستم های دینامیکی) در متلب

در ادامه آموزش های سایت همیارپروژه برنامه نویسی متلب ارائه خواهد شد .آموزشها از مقدماتی تا پیشرفته ادامه دارد و ما به شما کدنویسی در نرم افزار متلب را یاد خواهیم داد. با ما همراه باشید.

سیمولینک

امروزه کامپیوترها امکانات ریاضیاتی بسیار وسیعی را در اختیار مهندسین قرار می دهند, که می توان از آنها جهت شبیه سازی سیستم های دینامیکی استفاده نمود, که این مطلب باعث می شود که بدون نیاز به ایجاد و ساخت سیستم حقیقی, بتوان خواص و پاسخ آنرا به تحریکهای مختلف در متلب پیشگویی نمود.

مفهوم شبیه سازی سیستم های دینامیکی

شبیه سازی سیستم های دینامیکی هنگام طراحی سیستم های کنترل بسیار مفید می باشد. زیرا موجب صرفه جویی در زمان و هزینه های مربوط به نمونه سازی سیستم فیزیکی مورد نظر خواهد شد. سیمولینک یک نرم افزار بسیار قدرتمند که به یک نرم افزار متلب ضمیمه شده و بصورت یکی از جعبه  ابزارهای آن در آمده است. نرم افزار متلب با توجه با توجه به قابلیت تحلیلهای عددی وسیعی که دارد, نرم افزار قدرتمند در این زمینه بدل شده است. جعبه ابزار سیمولینک ابزاری جهت شبیه سازی سیستم های دینامیکی ( سیستم هایی که شامل چندین معادله ی دیفرانسیل حاکم بر سیستم می باشند) و نمایش نتایج به صورت گرافیکی می باشد. هر حلقه ی منطقی , یا سیستم کنترلی, مربوط به سیستم های دینامیکی را می توان با استفاده از بلوک آماده ی استاندارد موجود در کتابخانه ی سیمولینک, شبیه سازی نمود. در این نرم افزار , جعبه ابزار های متعددی برای برنامه های مختلف وجود دارد, مثل جعبه ابزار منطق فازی, جعبه ابزار شبکه های عصبی, جعبه ابزار DSP , جعبه ابزهر آمار و … که موجب قدرتمند شدن توانایی پردازش این نرم افزار می شوند. مهمترین مزیت این نرم افزار داشتن بلوکهای آماده می باشد, که نیاز به نوشتن برنامه را برای تحلیل های ریاضیاتی کوتاه از میان می برد.

مفهوم سیگنال و جریان منطقی

در سیمولینک داده ها/ اطلاعات از بلوکهای مختلف توسط خطوط رابط به بلوکهای مرتبط فرستاده می شود. سیگنالهای استاتیکی و دینامیکی را می توان تولید کرده و به عنوان ورودی بلوکها, به آنها انتقال داد.

داده ها را می توان به عنوان ورودی توابع نیز به آنها انتقال داد. پس از انجام عملیات,می توان داده ها ی حاصل را به عنوان ورودی توابع Sink که می تواند اسکوپها باشند, به آنها انتقال داد و یا این داده ها را در فایلی ذخیره نمود.

داده ها می توانند از یک بلوک به بلوک دیگر متصل و یا شاخه شاخه شوند. در شبیه سازی , داده ها پردازش شده و در فواصل زمانی غیر پیوسته ی انتقال داده می شوند. این بدلیل ماهیت یر پیوسته رایانه ها می باشد. بنابراین گام زمانی یک فرآیند شبیه سازی , مساله ای بسیار اساسی و مهم می باشد و انتخاب آن توسط سریعترین دینامیک در سیستم شبیه سازی شده صورت می پذیرد. در بخش های بعدی, بلوک های مختلف که در نرم افزار سیمولینک قابل دسترسی هستند , تشریح خواهند شد. شکل زیر نمای کلی کتابخانه های در دسترس سیمولینک را نشان می دهد.

چگونگی اتصال بلوکها در سیمولینک

جهت اتصال بلوکها, کلیک راست کرده و ماوس را از خروجی یک بلوک به ورودی بلوک دیگر بکشید. شکل زیر چگونگی انجام این عملیات را به صور مرحله به مرحله در سیمولینک متلب نشان می دهد.

چگونگی دسترسی به کتابخانه ی Sources and sinks

کتابخانه ی Sources در متلب شامل منابعی از داده ها یا سیگنالها که کاربر جهت شبیه سازی سیستم های دینامیکی به آنها احتیاج خواهد داشت, ممکن است کاربر بخواهد تا از ورودی ثابت , موج سینوسی, تابع پله, تابع شیب و … استفاده نمایید.

همچنین ممکن است کاربر بخواهد تا تاثیرات اغتشاشات را روی سیستم بیازماید در این صورت می تواند از تابع تولید کننده ی سیگنال تصادفی جهت شبیه سازی اغتشاشات استفاده نماید. از آیکن Clock می توان در مواردی که نیاز به زمان گذاری در ترسیمات باشد, استفاده نمود. همچنین جهت جلوگیری از پیغام های خطای نشان دهنده ی پورتهای استفاده نشده, می توان آنها را به آیکن Ground متصل نمود.

 

کتابخانه ی Sinks در سیمولینک متلب شامل بلوکهایی می شود که سیگنالها در آنها به پایان می رسند. در بیشتر موارد می خواهیم تا نتایج را در یک فایل مجزا و یا ماتریسی از متغیره ها ذخیره کنیم. داده ها می توانند نمایش داده شوند و یا در فایلی ذخیره شوند. بلوک Stop جهت توقف عملیات شبیه سازی در صورتیکه ورودی بلوک مخالف صفر باشد, استفاده می شود. شکل زیر بلوک های قابل دسترس در کتابخانه Source and sinks را نشان می دهد.

سیگنالهای استفاده نشده باید خاتمه داده شوند, تا از دادن هشدارهایی در مورد سیگنالهای قطع شده, جلوگیری کند.

 

در اینجا آشنایی با محیط متلب بخش هشتاد و پنجم به پایان رسیده است و در آموزش های بعدی به مباحث دیگر آموزش متلب می پردازیم. همچنین از شما مخاطبین عزیز سایت همیارپروژه دعوت می کنم که برای انجام پروژه متلب خود آموزش های ما را دنبال نمایید.

 

نویسنده: زهرا رستمی