Sine Wave Function

Сгенерируйте синусоиду, с помощью внешнего сигнала в качестве источника времени

Библиотека:
Simulink / Математические операции

Описание

Функциональный блок Sine wave выводит синусоидальную форму волны. Блок может действовать в основанном на времени или основанном на выборке режиме.

Примечание

Этот блок совпадает с блоком Sine Wave, который появляется в библиотеке Math Operations. Если вы выбираете Use simulation time для параметра Time в диалоговом окне блока вы получаете блок Sine Wave Function.

Основанный на времени режим

Блок вычисляет выходную форму волны.

$y = a m p l i t u d e \times \sin (f r e q u e n c y \times t i m e + p h a s e) + b i a s .$

В основанном на времени режиме значение параметра Sample time определяет, действует ли блок в непрерывном режиме или дискретном режиме.

0 (значение по умолчанию), заставляет блок действовать в непрерывном режиме.
>0 заставляет блок действовать в дискретном режиме.

Для получения дополнительной информации см. Настройку времени выборки.

Блокируйте поведение в непрерывном режиме

При работе в непрерывном режиме блок Sine Wave может стать неточным из-за потери точности, как время становится очень большим.

Блокируйте поведение в дискретном режиме

Значение параметров Sample time, больше, чем нуль, заставляет блок вести себя, как будто это управляло блоком Zero-Order Hold, шаг расчета которого установлен в то значение.

Таким образом, можно создать модели с источниками синусоиды, которые чисто дискретны, а не модели, которые являются гибридными непрерывными/дискретными системами. Гибридные системы являются по сути более комплексными и в результате занимают больше времени, чтобы симулировать.

В дискретном режиме этот блок использует дифференциальный инкрементный алгоритм вместо одного на основе абсолютного времени. В результате блок может быть полезным в моделях, предназначенных, чтобы запуститься в течение неопределенного отрезка времени, такой как в тестировании усталости или вибрации.

Дифференциальный инкрементный алгоритм вычисляет синус на основе значения, вычисленного в предыдущем шаге расчета. Этот метод использует следующие тригонометрические тождества:

$\begin{array}{l} \sin (t + Δ t) = \sin (t) \cos (Δ t) + \sin (Δ t) \cos (t) \\ \cos (t + Δ t) = \cos (t) \cos (Δ t) - \sin (t) \sin (Δ t) \end{array}$

В матричной форме эти тождества:

$[\begin{matrix} \sin (t + Δ t) \\ \cos (t + Δ t) \end{matrix}] = [\begin{matrix} \cos (Δ t) & \sin (Δ t) \\ - \sin (Δ t) & \cos (Δ t) \end{matrix}] [\begin{matrix} \sin (t) \\ \cos (t) \end{matrix}]$

Поскольку Δt является постоянным, следующее выражение является константой:

$[\begin{matrix} \cos (Δ t) & \sin (Δ t) \\ - \sin (Δ t) & \cos (Δ t) \end{matrix}]$

Поэтому проблема становится одним из умножения матриц значения $\sin (t)$ постоянной матрицей, чтобы получить $\sin (t + Δ t)$ .

Дискретный режим уменьшает, но не устраняет накопление ошибок округления, например, (4*eps). Это накопление может произойти, потому что расчет блока выход на каждом временном шаге зависит от значения выхода на предыдущем временном шаге.

Методы, чтобы обработать ошибки округления в дискретном режиме

Чтобы обработать ошибки округления, когда Sine Wave block будет действовать в основанном на времени дискретном режиме, используйте один из этих методов.

Метод Объяснение

Метод	Объяснение
Вставьте блок Saturation, непосредственно нисходящий из блока Sine Wave.	Путем установления пределов насыщения для блока Sine Wave выход можно удалить перерегулирование из-за накопления ошибок округления.
Настройте блок Sine Wave, чтобы использовать `sin()` математическая библиотечная функция, чтобы вычислить блокирует выход. На диалоговом окне блока Sine wave, набор Time к `Use external signal` так, чтобы входной порт появился на значке блока. Соедините сигнал часов с этим входным портом с помощью блока Digital Clock. Установите шаг расчета сигнала часов к шагу расчета блока Sine Wave.	`sin()` математическая библиотечная функция вычисляет, блокируют выход на каждом временном шаге независимо от выходных значений от других временных шагов, предотвращая накопление ошибок округления.

Вставьте блок Saturation, непосредственно нисходящий из блока Sine Wave.

Путем установления пределов насыщения для блока Sine Wave выход можно удалить перерегулирование из-за накопления ошибок округления.

Настройте блок Sine Wave, чтобы использовать sin() математическая библиотечная функция, чтобы вычислить блокирует выход.

На диалоговом окне блока Sine wave, набор Time к Use external signal так, чтобы входной порт появился на значке блока.
Соедините сигнал часов с этим входным портом с помощью блока Digital Clock.
Установите шаг расчета сигнала часов к шагу расчета блока Sine Wave.

sin() математическая библиотечная функция вычисляет, блокируют выход на каждом временном шаге независимо от выходных значений от других временных шагов, предотвращая накопление ошибок округления.

Основанный на выборке режим

Основанный на выборке режим использует эту формулу, чтобы вычислить выход блока Sine Wave.

$y = A \sin (2 π (k + o) / p) + b$

A является амплитудой синусоиды.
p является количеством выборок времени на период синусоиды.
k является повторяющимся целочисленным значением, которое лежит в диапазоне от 0 до p –1.
o является смещением (сдвиг фазы) сигнала.
b является смещением сигнала.

В этом режиме Simulink^® устанавливает k, равный 0 на первом временном шаге и вычисляет блок выход, с помощью формулы. На следующем временном шаге Simulink постепенно увеличивает k и повторно вычисляет выход блока. Когда k достигает p, Simulink сбрасывает k к 0 прежде, чем вычислить блок выводится. Этот процесс продолжается до конца симуляции.

Основанный на выборке метод вычислительного блока, выход в установленный срок продвигается, не зависит от выхода предыдущих временных шагов. Поэтому этот режим избегает накопления ошибок округления. Основанный на выборке режим поддерживает семантику сброса в подсистемах, которые предлагают его. Например, если блок Sine Wave находится в восстановленной подсистеме, которая получает триггер сброса, повторяющийся целочисленный k сброс и блок выводят сброс к его начальному условию.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Port_1` — Исходный сигнал времени
скаляр

Входной сигнал, представляющий источник времени в вычислении синусоиды.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

`Output 1` — Выведите синусоидальный сигнал
скаляр

Выходной сигнал, который является созданной синусоидой.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`Sine type` — Тип синусоиды
`Time based` (значение по умолчанию) | `Sample based`

Задайте тип синусоиды, которую генерирует этот блок. Некоторые параметры в диалоговом окне появляются в зависимости от того, выбираете ли вы основанный на времени или основанный на выборке.

Программируемое использование

Параметры блоков: SineType

Ввод: символьный вектор

Значения: 'Time based' | 'Sample based'

Значение по умолчанию: 'Time based'

`Time (t)` — Источник переменной времени
`Use external signal` (значение по умолчанию) | `Use simulation time`

Задайте, использовать ли время симуляции в качестве источника значений для переменной времени или внешнего источника. Если вы задаете источник внешнего времени, блок создает входной порт для источника времени.

Программируемое использование

Параметры блоков: TimeSource

Ввод: символьный вектор

Значения: 'Use simulation time' | 'Use external signal'

Значение по умолчанию: 'Use external signal'

`Amplitude` — Амплитуда синусоиды
1 (значение по умолчанию) | скаляр

Задайте амплитуду выходного синусоидального сигнала.

Программируемое использование

Параметры блоков: Amplitude

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '1'

`Bias` — Констант добавил к синусоиде
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Задайте постоянное значение, добавленное к синусу, чтобы произвести выход.

Программируемое использование

Параметры блоков: Bias

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Frequency (rad/sec)` — Частота синусоиды
1 (значение по умолчанию) | скаляр

Задайте частоту в радианах в секунду.

Зависимость

Чтобы включить этот параметр, установите Sine type на Time based.

Программируемое использование

Параметры блоков: Frequence

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '1'

`Phase (rad)` — Сдвиг фазы синусоиды
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Задайте сдвиг фазы синусоиды.

Вы не можете сконфигурировать этот параметр, чтобы появиться в сгенерированном коде как настраиваемая глобальная переменная, если вы устанавливаете Time (t) на Use simulation time. Например, если вы устанавливаете Default parameter behavior на Tunable или примените класс памяти к Simulink.Parameter объект, параметр Phase не появляется в сгенерированном коде как настраиваемая глобальная переменная.

Чтобы сгенерировать код так, чтобы можно было настроить фазу во время выполнения, установите Time (t) на Use external signal. Можно обеспечить собственный входной сигнал времени или использовать блок Digital Clock, чтобы сгенерировать сигнал времени. Для примера смотрите Параметр Фазы Мелодии Блока Sine wave Во время Выполнения кода (Simulink Coder).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sine type на Time based.

Программируемое использование

Параметры блоков: Phase

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Samples per period` — Выборки на период
0 (значение по умолчанию) | `integer`

Задайте количество выборок на период.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sine type на Sample based.

Программируемое использование

Параметры блоков: Samples

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '10'

`Number of offset samples` — Возместите в количестве выборок времени
0 (значение по умолчанию) | `integer`

Задайте смещение (дискретный сдвиг фазы) в количестве шагов расчета.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sine type на Sample based.

Программируемое использование

Параметры блоков: Offset

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Sample time` — Период расчета
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Задайте период расчета в секундах. Значением по умолчанию является 0. Если тип синуса основан на выборке, шаг расчета должен быть больше 0. См. Настройку времени выборки.

Программируемое использование

Параметры блоков: SampleTime

Ввод: символьный вектор

Значение: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Interpret vector parameters as 1-D` — Выведите размерности для матриц с одним столбцом или с одной строкой
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Задайте выходные размерности, чтобы быть 1D векторным сигналом, когда другие параметры будут матрицами с одним столбцом и с одной строкой. Если вы не выбираете это поле, блок выводит сигнал той же размерности как числовые параметры. Смотрите Определяют Выходные Размерности Исходных блоков. Этот параметр не доступен, когда внешний сигнал задает время. В этом случае, если числовые параметры являются столбцом или матричными значениями строки, выход является 1D вектором.

Программируемое использование

Параметры блоков: VectorParams1D

Ввод: символьный вектор

Значения: 'off' | 'on'

Значение по умолчанию: 'on'

Примеры модели

Тепловая модель дома

Используйте Simulink®, чтобы создать тепловую модель дома. Это системные модели наружная среда, тепловые характеристики дома и система отопления дома.

Открытая модель

Simulating Systems with Variable Transport Delay Phenomena

Симуляция систем с переменными транспортными явлениями задержки

Два случая, где можно использовать Simulink®, чтобы смоделировать переменные транспортные явления задержки.

Открытая модель

Точное обнаружение пересечения нулем

Как нулевые пересечения работают в Simulink®. В этой модели три переключенных синусоиды поданы в блок абсолютного значения и блок насыщения. В точно t = 5, выход блока switch изменяется от абсолютного значения до блока насыщения. Нулевые пересечения в Simulink автоматически обнаружат точно, когда блок switch изменит свой выход, и решатель продвинется в точное время, когда случай происходит. Это видно путем исследования выхода в осциллографе.

Открытая модель

Характеристики блока

Типы данных	`double`
Прямое сквозное соединение	`yes`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Зависит от абсолютного времени, когда помещено в иерархии триггируемой подсистемы. Эти блоки не ссылаются на абсолютное время, когда сконфигурировано для основанной на выборке операции. В основанной на времени операции они зависят от абсолютного времени.

Документация

Sine Wave Function

Описание

Основанный на времени режим

Основанный на выборке режим

Порты

Входной параметр

Port_1 — Исходный сигнал времени скаляр

Вывод

Output 1 — Выведите синусоидальный сигнал скаляр

Параметры

Sine type — Тип синусоиды Time based (значение по умолчанию) | Sample based

Программируемое использование

Time (t) — Источник переменной времени Use external signal (значение по умолчанию) | Use simulation time

Программируемое использование

Amplitude — Амплитуда синусоиды1 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Bias — Констант добавил к синусоиде0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Frequency (rad/sec) — Частота синусоиды1 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимость

Программируемое использование

Phase (rad) — Сдвиг фазы синусоиды0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Samples per period — Выборки на период0 (значение по умолчанию) | integer

Зависимости

Программируемое использование

Number of offset samples — Возместите в количестве выборок времени0 (значение по умолчанию) | integer

Зависимости

Программируемое использование

Sample time — Период расчета0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Interpret vector parameters as 1-D — Выведите размерности для матриц с одним столбцом или с одной строкой off (значение по умолчанию) | on

Программируемое использование

Примеры модели

Тепловая модель дома

Симуляция систем с переменными транспортными явлениями задержки

Точное обнаружение пересечения нулем

Характеристики блока

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Документация Simulink

Поддержка

`Port_1` — Исходный сигнал времени
скаляр

`Output 1` — Выведите синусоидальный сигнал
скаляр

`Sine type` — Тип синусоиды
`Time based` (значение по умолчанию) | `Sample based`

`Time (t)` — Источник переменной времени
`Use external signal` (значение по умолчанию) | `Use simulation time`

`Amplitude` — Амплитуда синусоиды
1 (значение по умолчанию) | скаляр

`Bias` — Констант добавил к синусоиде
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Frequency (rad/sec)` — Частота синусоиды
1 (значение по умолчанию) | скаляр

`Phase (rad)` — Сдвиг фазы синусоиды
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Samples per period` — Выборки на период
0 (значение по умолчанию) | `integer`

`Number of offset samples` — Возместите в количестве выборок времени
0 (значение по умолчанию) | `integer`

`Sample time` — Период расчета
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Interpret vector parameters as 1-D` — Выведите размерности для матриц с одним столбцом или с одной строкой
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.