Документация

Чисто дискретные системы

Чисто дискретная система состоит исключительно из дискретных блоков и может быть смоделирована с использованием либо решателя с фиксированным шагом, либо решателя с переменным шагом. Моделирование дискретной системы требует, чтобы имитатор делал шаг моделирования при каждом попадании образца. Для многоскоростной дискретной системы - системы, которая блокирует выборки ^Simulink ® с различными скоростями - шаги должны выполняться с целыми кратными временами каждой выборки системы. В противном случае симулятор может пропустить ключевые переходы в состояниях системы. Размер шага, выбираемый программой Simulink, зависит от типа решателя, используемого для моделирования многоскоростной системы, и от основного времени выборки.

Основное время выборки многоскоростной дискретной системы является наибольшим двойником, который является целочисленным делителем фактического времени выборки системы. Например, предположим, что система имеет время выборки 0,25 и 0,50 секунды. Основное время выборки в этом случае составляет 0,25 секунды. Предположим, что вместо этого время выборки составляет 0,50 и 0,75 секунды. Время фундаментальной выборки снова составляет 0,25 секунды.

Важность основного времени выборки напрямую связана с тем, что вы направляете программное обеспечение Simulink на использование дискретного решателя с фиксированным или переменным шагом для решения многоскоростной дискретной системы. Решатель с фиксированным шагом устанавливает размер шага моделирования равным времени основной выборки дискретной системы. Напротив, решатель с переменным шагом изменяет размер шага таким образом, чтобы он был равен расстоянию между фактическими временными ударами выборки.

Следующая диаграмма иллюстрирует разницу между решателем с фиксированным шагом и решателем с переменным шагом.

На диаграмме стрелки обозначают шаги моделирования, а круги представляют совпадения по времени выборки. Как показано на диаграмме, решатель с переменным шагом требует меньшего количества этапов моделирования для моделирования системы, если время основной выборки меньше, чем любое фактическое время выборки моделируемой системы. С другой стороны, решатель с фиксированным шагом требует меньше памяти для реализации и является более быстрым, если одно из времени выборки системы является фундаментальным. Это может быть преимуществом в приложениях, которые предполагают генерацию кода из модели Simulink (с использованием Simulink Coder™). В любом случае дискретный решатель, предоставляемый Simulink, оптимизирован для дискретных систем; однако можно смоделировать чисто дискретную систему с помощью любого из решателей и получить эквивалентные результаты.

Рассмотрим следующий пример простой многоскоростной системы. Для этого примера Дискретная Передача DTF1 блок Fcn Типовое время установлено в [1 0.1] [], что дает ему смещение 0.1. Время выборки блока DTF2 Discrete Transfer Fcn устанавливается равным 0.7 , без смещения. Решатель устанавливается в дискретный решатель с переменным шагом.

Выполнение моделирования и печать выходных данных с помощью stairs функция

set_param(bdroot,'SolverType','Variable-Step','SolverName','VariableStepDiscrete','SaveFormat','Array');
simOut = sim(bdroot,'Stoptime','3');
stairs(simOut.tout,simOut.yout,'-*','LineWidth',1.2);
xlabel('Time (t)');
ylabel('Outputs (out1,out2)');
legend('t_s = [1, 0.1]','t_s = 0.7','location','best')

создает следующий график.

(Для получения информации о sim команда. см. раздел Программное моделирование.)

Как показано на рисунке, поскольку блок DTF1 имеет 0.1 смещение, DTF1 блок не имеет выхода до t = 0.1. Аналогично начальные условия передаточных функций равны нулю; следовательно, выход DTF1, y (1), равен нулю до этого времени.

Гибридные системы

Гибридные системы содержат как дискретные, так и непрерывные блоки и, таким образом, имеют как дискретные, так и непрерывные состояния. Однако решатели Simulink рассматривают любую систему, которая имеет как непрерывное, так и дискретное время выборки, как гибридную систему. Сведения о моделировании гибридных систем см. в разделе Моделирование гибридных систем.

В блок-схемах термин «гибрид» применяется как к гибридным системам (смешанным непрерывным-дискретным системам), так и к системам с несколькими временами выборки (многоскоростным системам). Такие системы становятся желтыми при выполнении диаграммы обновления с включенными цветами отображения времени образца 'on'. В качестве примера рассмотрим следующую модель, которая содержит атомарную подсистему «Discrete Cruise Controller» и виртуальную подсистему «Car Dynamics». (см. ex_execution_order.)

Если для параметра Sample Time установлено значение All, диаграмма обновления выделяет виртуальную подсистему желтым цветом, указывая, что она является гибридной подсистемой. В этом случае подсистема является подлинной гибридной системой, поскольку она имеет как непрерывное, так и дискретное время выборки. Как показано ниже, дискретный входной сигнал D1 комбинируется с непрерывным сигналом v скорости для получения непрерывного входного сигнала интегратора.

Теперь рассмотрим многоскоростную подсистему, которая содержит три блока источников синусоидальной волны, каждый из которых имеет уникальное время выборки - 0,2, 0,3 и 0,4 соответственно.

Диаграмма обновления окрашивает подсистему в желтый цвет, поскольку подсистема содержит более одной выборки времени. Как показано на блок-схеме, блоки синусоидальной волны имеют дискретные моменты времени выборки D1, D2 и D3, и выходной сигнал фиксируется на малом шаге.

При оценке системы для нескольких времен выборки Simulink не учитывает ни постоянное [inf, 0], ни асинхронное [-1, -n] время выборки. Таким образом, подсистема, состоящая из одного блока, который выводит постоянное значение, и одного блока с дискретным временем выборки, не будет обозначаться как гибридная.

Гибридная аннотация и раскраска очень полезны для оценки того, унаследовали ли подсистемы в модели правильное или ожидаемое время выборки.