Настройки данного блока Transfer Fcn для моделирования различных звеньев.
Настройки в блоке Transfer function задаются в следующем окне:
Рисунок 11.
Коэффициенты числителя и знаменателя задаются, соответственно, в строках Numerator coefficients и Denominator coefficients.
Необходимые коэффициенты для соответствующих опытов приведены в таблице 2:
| Тип звена | Коэффициенты числителя | Коэффициенты знаменателя |
| Безынерционное | К | 0; 1 |
| Идеальное интегрирующее | К | 1; 0 |
| Дифференцирующее 1-го порядка | Т; 1 | 1e-10(малое число); 1 |
| Апериодическое звено | K | T; 1 |
| Апериодическое звено 2-го порядка | K | T*T; 2*ξ*T; 1 |
Таблица 2.
Важные замечания:
1) При моделировании апериодического звена второго порядка, необходимо рассмотреть два случая:
· 0<ξ<1-колебательный сходящийся процесс,
· ξ>1- апериодический сходящийся процесс.
2) От малости величины в знаменателе зависит, до какой частоты результат будет правдоподобен. В случае 1е-10, правдоподобный диапазон частот составляет интервал примерно от 0 до 109.
3.Получение переходной и весовой характеристики через линейный анализ( Linear Analysis ).
Принцип набора схемы для этого способа:
Создается само типовое звено. В модель вносятся 2 дополнительных элемента: In1 и Out1. Вход типового звена соединяется с In, выход с Out (см. рис.12). Далее выбирается стрелка, идущая к Out1: ПКМ/Linear Analysis points/Open-loop Output. Далее выбирается стрелка, идущая от In1: ПКМ/Linear Analysis points/Open-loop Input (см. рис.13).
Рисунок 12.
Рисунок 13.
Далее, для начала линейного анализа, необходимо выбрать в верхнем меню: Analysis->Control Design->Linear Analysis (см. рис.14):
Рисунок 14.
Открывается меню линейного анализа (см рис.15). Для получения переходной характеристики необходимо открыть вкладку Exact Linearization/ New Step/Linearize. Система выдаст переходную характеристику. Чтобы перевести результат в картинку, необходимо перейти на вкладку Figures/Рrint to figure (кнопка в левом верхнем углу).
Для получения весовой характеристики необходимо выбрать Exact Linearization/New Impulse/Linearize.
Для отображения координатной сетки на графике или каких-либо других изменений отображения результата анализа, необходимо дважды щелкнуть по графику ЛКМ и, таким образом, войти в редактор Property Editor. Для сетки нужно поставить галочку во вкладке Style у отметки Show Grid (см. рис.16).
Рисунок 15.
Рисунок 16.
Возможные проблемы при выполнении линейного анализа:
· В переходной/весовой характеристике ноль. Необходимо проверить, подключен ли блок In1 к типовому звену.
· Simulink выдает ошибку: the result in an empty system cannot be plotted. Необходимо проверить, заданы ли элементы Open-loop Output и Open-loop Input. Через Open-loop Output информация от системы идет в Linear Analysis, через Open-loop Input в систему поступает управляющий сигнал от Linear Analysis.
4.Получение переходной и весовой характеристики через моделирование.
1.Переходная характеристика.
Соединяются последовательно элементы Step, рассматриваемое типовое звено, Scope и То Workspace. Последние два элемента соединяются параллельно и находятся соответственно в директориях Simulink/Commonly used blocks и Simulink/Skins библиотеки симулинка. Пример схемы набора представлен на рисунке ниже (см. рис.17):
Рисунок 17.
Замечание: в имени блока То Workspace необходимо указать имя переменной, выводимой на «печать».
2.Весовая характеристика.
Используются два блока Step. В первом задается параметр Step time=0, во втором Step time=1e-13 (см. рис.18). Из сигнала от первого блока Step вычитается сигнал от второго блока Step (используется сумматор в режиме вычитания). Полученный сигнал проходит через Gain с коэффициентом усиления 1e13 (чтобы площадь импульса была равна 1). Результирующая схема указана ниже (см. рис.19).
Рисунок 18.
Рисунок 19.
Важные замечание:
· при моделировании различных дифференциальных звеньев время симуляции рекомендуется выставлять такое, какое было на графиках в Linear Analysis, иначе процесс моделирования займет слишком много времени.
· при моделировании дифференциального звена 2 порядка, рекомендуется параметр Switch value выставлять равным 1, derivative constant= 100000. В Step ставится время ступеньки Step time=1e-9.
Сам процесс моделирования и получение результатов проводятся таким же образом, как и в предыдущих лабораторных работах.