Sine Wave

Сгенерируйте синусоиду, используя время симуляции как источник времени

Библиотека:
Simulink/Источники

Описание

Блок Sine Wave выводит синусоидальную форму волны. Блок может работать в основанном на времени или основанном на выборке режиме.

Примечание

Этот блок аналогичен блоку Sine Wave Function, который появляется в библиотеке Математические операции. Если вы выбираете Use external signal для параметра Time в диалоговом окне блока вы получаете блок Sine Wave Function.

Основанный на времени режим

Блок вычисляет выход сигнал.

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

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

0 (по умолчанию) заставляет блок работать в непрерывном режиме.
>0 заставляет блок работать в дискретном режиме.

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Задание шага расчета».

Поведение блоков в непрерывном режиме

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

Поведение блоков в дискретном режиме

Sample time значения параметров больше нуля заставляет блок вести себя так, как будто он управлял блоком Zero-Order Hold, шаг расчета которого задан это значение.

Таким образом, можно создавать модели с источниками синусоид, которые являются чисто дискретными, а не с моделями, которые являются гибридными непрерывными/дискретными системами. Гибридные системы по своей сути более комплексны и в результате требуется больше времени для моделирования.

В дискретном режиме этот блок использует дифференциальный инкрементный алгоритм вместо него, основанного на абсолютном времени. В результате блок может быть полезен в моделях, предназначенных для работы в течение неопределенного периода времени, таких как вибрационная или усталостная проверка.

Дифференциальный инкрементный алгоритм вычисляет синус на основе значения, вычисленного на 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:

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

Из-за того, что Β t является постоянным, следующее выражение является константой:

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

Поэтому задача становится одним из матричного умножения 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 выходного сигнала блока на каждом временном шаге зависит от значения выхода на предыдущем временном шаге.

Методы обработки ошибок округления в дискретном режиме

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

Метод Объяснение

Метод	Объяснение
Вставьте Saturation блок непосредственно после блока Sine Wave.	Путем установки пределов насыщения на выходе блока Sine Wave, можно удалить перерегулирование из-за накопления ошибок округления.
Настройте блок Sine Wave, чтобы использовать `sin()` функция математической библиотеки для вычисления выхода блоков. На диалоговое окно блока синусоидальной волны установите Time равным `Use external signal` так, чтобы на значке блока появился вход порт. Подключите синхросигнал к этому входному порту с помощью блока Digital Clock. Установите шаг расчета синхросигнала во шаг расчета блока Sine Wave.	The `sin()` Функция математической библиотеки вычисляет выход блоков в каждом временном шаге независимо от выхода значений из других временных шагов, предотвращая накопление округления ошибок.

Вставьте Saturation блок непосредственно после блока Sine Wave.

Путем установки пределов насыщения на выходе блока Sine Wave, можно удалить перерегулирование из-за накопления ошибок округления.

Настройте блок Sine Wave, чтобы использовать sin() функция математической библиотеки для вычисления выхода блоков.

На диалоговое окно блока синусоидальной волны установите Time равным Use external signal так, чтобы на значке блока появился вход порт.
Подключите синхросигнал к этому входному порту с помощью блока Digital Clock.
Установите шаг расчета синхросигнала во шаг расчета блока Sine Wave.

The sin() Функция математической библиотеки вычисляет выход блоков в каждом временном шаге независимо от выхода значений из других временных шагов, предотвращая накопление округления ошибок.

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 - амплитуда синусоиды.
p - количество выборок времени на период синусоиды.
k является повторяющимся целым числом значения, которое варьируется от 0 до p -1.
o - смещение (сдвиг фазы) сигнала.
b - смещение сигнала.

В этом режиме Simulink^® устанавливает k равной 0 на первом временном шаге и вычисляет выход блока, используя формулу. На следующем временном шаге Simulink шагов k и пересчитывает выход блока. Когда k достигает p, Simulink сбрасывает k на 0 перед вычислением вывода блока. Этот процесс продолжается до конца симуляции.

Основанный на выборке способ вычисления выхода блоков в установленный временной шаг не зависит от выхода предыдущих временных шагов. Поэтому этот режим избегает накопления ошибок округления. Основанный на выборке режим поддерживает сброс семантики в подсистемах, которые предлагают его. Например, если блок Sine Wave находится в сбрасываемой подсистеме, которая получает триггер сброса, повторяющееся целое число k сбрасывается, и выход блока сбрасывается до его начального условия.

Порты

`Frequency (rad/sec)` - Частота синусоидальной волны
`1` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Задайте частоту в рад/сек.

Зависимости

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

Программное использование

Параметры блоков: Frequency

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '1'

`Phase (rad)` - Сдвиг фазы синусоиды
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Задайте сдвиг фазы синусоиды.

Вы не можете сконфигурировать этот параметр, чтобы он появился в сгенерированном коде как настраиваемая глобальная переменная, если вы задаете Time (t) Use simulation time. Для примера, если вы задаете Default parameter behavior Tunable или применить класс памяти к Simulink.Parameter объект, параметр Phase не отображается в сгенерированном коде как настраиваемая глобальная переменная.

Чтобы сгенерировать код, чтобы можно было настроить фазу во время выполнения, установите Time (t) на Use external signal. Вы можете предоставить свой собственный входной сигнал времени или использовать блок Digital Clock, чтобы сгенерировать сигнал времени. Для получения примера смотрите Настройте Параметр Фазы Sine wave Блока во время Кода Выполнения (Simulink Coder).

Зависимости

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

Программное использование

Параметры блоков: Phase

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '0'

`Samples per period` - Выборки за период
`0` (по умолчанию) | `integer scalar` | `integer vector`

Укажите количество выборок за период.

Зависимости

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

Программное использование

Параметры блоков: Samples

Тип: Вектор символов

Параметры блоков: VectorParams1D

Тип: Вектор символов

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'on'

Примеры моделей

Тепловая модель дома

Используйте Simulink ®, чтобы создать тепловую модель дома. Эта система моделирует наружное окружение, тепловые характеристики дома и системы отопления дома.

Откройте модель

Simulating Systems with Variable Transport Delay Phenomena

Симуляция систем с переменными явлениями задержки транспорта

Два случая, когда можно использовать Simulink ® для моделирования переменных явлений задержки транспорта.

Откройте модель

Точное обнаружение пересечения нулем

Как работают пересечения нуля в Simulink ®. В этой модели три сдвинутые синусоиды подаются в блок абсолютных значений и блок насыщения. В точности t = 5 выход блока switch изменяется с абсолютного значения на блок насыщения. Пересечения нуля в Simulink автоматически обнаружат, когда именно блок switch изменит свой выход, и решатель перейдет к точному времени, когда произойдет событие. Это можно увидеть, исследуя выходы в возможности.

Откройте модель

Характеристики блоков

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

Расширенные возможности

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

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

Документация

Sine Wave

Описание

Основанный на времени режим

Основанный на выборке режим

Порты

Выход

Port_1 - выходной сигнал Sine wave скалярный вектор |

Параметры

Sine type - Тип синусоидальной волны Time based (по умолчанию) | Sample based

Программное использование

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

Программное использование

Amplitude - Амплитуда синусоидальной волны 1 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Программное использование

Bias - Константа, добавляемая к синусоиде 0 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Программное использование

Frequency (rad/sec) - Частота синусоидальной волны 1 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Зависимости

Программное использование

Phase (rad) - Сдвиг фазы синусоиды 0 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Зависимости

Программное использование

Samples per period - Выборки за период 0 (по умолчанию) | integer scalar | integer vector

Зависимости

Программное использование

Number of offset samples - Смещение в количестве временных выборок 0 (по умолчанию) | integer scalar | integer vector

Зависимости

Программное использование

Sample time - Период дискретизации 0 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Программное использование

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

Программное использование

Примеры моделей

Тепловая модель дома

Симуляция систем с переменными явлениями задержки транспорта

Точное обнаружение пересечения нулем

Характеристики блоков

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simulink

Поддержка

`Port_1` - выходной сигнал Sine wave
скалярный вектор |

`Sine type` - Тип синусоидальной волны
`Time based` (по умолчанию) | `Sample based`

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

`Amplitude` - Амплитуда синусоидальной волны
`1` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Bias` - Константа, добавляемая к синусоиде
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Frequency (rad/sec)` - Частота синусоидальной волны
`1` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Phase (rad)` - Сдвиг фазы синусоиды
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Samples per period` - Выборки за период
`0` (по умолчанию) | `integer scalar` | `integer vector`

`Number of offset samples` - Смещение в количестве временных выборок
`0` (по умолчанию) | `integer scalar` | `integer vector`

`Sample time` - Период дискретизации
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

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

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