Концепции в этой теме обеспечивают сопоставимое и общеязыковое для использования программных инструментов Simulink®.
system является группой взаимозависимых физических и функциональных компонентов с измеримыми характеристиками то изменение в зависимости от времени.
Например, транспортное средство является системой с несколькими частями. Измеримые характеристики включают линейную скорость транспортного средства и скорость вращения колес.
system component является частью системы, которая взаимодействует с другими частями system. Взаимодействия между компонентами задают структуру и поведение системы.
Например, модуль круиз-контроля является компонентом системы в системе транспортного средства. Микроконтроллер и оборудование, сопоставленное с ним, задают структуру, в то время как алгоритм программного обеспечения, чтобы контролировать скорость задает поведение.
model является математическим описанием системы, выведенной или из физических законов или из экспериментальных данных. Описание обычно использует набор переменных с набором дифференциальных и разностных уравнений, которые задают отношения между переменными.
В следующем примере для транспортного средства, u(t)
сила (N) перемещение вперед транспортного средства, v(t)
скорость (m/s), b
коэффициент сопротивления (N ׂׂ · s/m), и m
масса транспортного средства (kg).
Транспортное средство является непрерывной системой. Для непрерывных систем дифференциальные уравнения описывают скорость изменения переменных уравнениями, определенными для всех значений времени. Скорость транспортного средства v(t)
и его ускорение v'(t)
заданы с выполняющим дифференциальным уравнением первого приказа.
mv'(t) + bv(t) = u(t)
Можно создать модель Simulink для этого уравнения путем добавления блоков, определения поведения блока и использования сигнальных линий, чтобы соединить блоки друг с другом. Следующий Simulink block diagram реализует дифференциальное уравнение.
model component является частью модели, которая взаимодействует с другими частями через интерфейс вводов и выводов. Simulink реализует компоненты модели с помощью блоков Model и Subsystem. Блок Model ссылки другая модель Simulink, сохраненная в отдельном файле.
В следующем примере модель управления была сохранена в файле модели Simulink control_model.slx
, и затем ссылаемый от блока Model во второй модели Simulink. Блок Subsystem был добавлен для моделирования механики транспортного средства.
Как правило, контроллеры создаются с дискретными системами с помощью компьютера, чтобы реализовать алгоритм управления. Для дискретных систем разностные уравнения описывают скорость изменения переменных, заданных только в конкретные моменты времени. Например, управляющий сигнал для простого дискретного PI (пропорциональный интеграл) контроллер может быть задан со следующим разностным уравнением.
PI[n] = e[n]Kp + (e[n]+integral[n-1])Ki
Где e[n]
ошибка между сигналом, значением которого управляют (скорость) и заданное значение (скорость набора), Kp
постоянная пропорция, Ki
постоянное интегрирование, и n
временной шаг.
Следующий Simulink block diagram реализует разностное уравнение.
Смотрите также: Смоделируйте Непрерывную Систему, Компонентно-ориентированные Руководства по моделированию, Создайте Пользовательскую Библиотеку, Основы Модели - ссылки.
Некоторые системы уравнений содержат дополнительные ограничения, которые включают независимую переменную и вектор состояния в дополнение к дифференциальным уравнениям. Такие системы называются differential algebraic equations (DAEs),
Термин algebraic относится к уравнениям, которые не включают производных.
В моделях Simulink алгебраические циклы являются алгебраическими ограничениями. Модели с алгебраическими циклами задают систему дифференциальных алгебраических уравнений.
Например,
x' = x
0 =-x + u - 2x
система дифференциальных алгебраических уравнений, реализованных в следующей модели Simulink