Sine Wave Function

Сгенерируйте синусоиду, используя внешний сигнал как источник времени

Библиотека:
Simulink/Математические операции

Описание

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

Примечание

Этот блок аналогичен блоку Sine Wave, который появляется в библиотеке Математические операции. 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 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

Вход

расширить все

`Port_1` - Сигнал источника времени
скаляр

Входной сигнал, представляющий источник времени в вычислении синусоиды.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`Output 1` - Выходной сигнал синусоиды
скаляр

Выходной сигнал, который является созданной синусоидой.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

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

Укажите тип синусоиды, которые генерирует этот блок. Некоторые параметры в диалоговом окне появляются в зависимости от того, выбираете ли вы основанные на времени или основанные на выборке.

Программное использование

Параметры блоков: SineType

Тип: Вектор символов

Значения: 'Time based' | 'Sample based'

По умолчанию: 'Time based'

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

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

Программное использование

Параметры блоков: TimeSource

Тип: Вектор символов

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

По умолчанию: 'Use external signal'

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

Задайте амплитуду выходного сигнала синусоиды.

Программное использование

Параметры блоков: Amplitude

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '1'

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

Задайте постоянное значение, добавленное к синусоиду, чтобы получить выход.

Программное использование

Параметры блоков: Bias

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '0'

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

Задайте частоту в радианах в секунду.

Зависимость

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

Программное использование

Параметры блоков: Frequence

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '1'

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

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`

Укажите количество выборок за период.

Зависимости

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

Программное использование

Параметры блоков: Samples

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '10'

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

Задайте смещение (дискретный сдвиг фазы) по количеству шагов расчета.

Зависимости

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

Программное использование

Параметры блоков: Offset

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '0'

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

Задайте период дискретизации в секундах. Значение по умолчанию является 0. Если тип синуса основан на выборке, шаг расчета должно быть больше 0. См. «Задание шага расчета».

Программное использование

Параметры блоков: SampleTime

Тип: Вектор символов

Значение: скаляр

По умолчанию: '0'

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

Задайте выходные размерности, чтобы быть 1-D векторным сигналом, когда другие параметры являются матрицами с одной строкой и одним столбцом. Если вы не выбираете это поле, блок выводит сигнал той же размерности, что и числовые параметры. См. «Определение выходных размерностей исходных блоков». Этот параметр недоступен, когда внешний сигнал задает время. В этом случае, если числовые параметры являются значениями в матрице столбцов или строк, выход является 1-D вектором.

Программное использование

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 Function

Описание

Основанный на времени режим

Основанный на выборке режим

Порты

Вход

Port_1 - Сигнал источника времени скаляр

Выход

Output 1 - Выходной сигнал синусоиды скаляр

Параметры

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

Программное использование

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

Программное использование

Amplitude - Амплитуда синусоидальной волны 1 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

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

Программное использование

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

Зависимость

Программное использование

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

Зависимости

Программное использование

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

Зависимости

Программное использование

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

Зависимости

Программное использование

Sample time - Период дискретизации 0 (по умолчанию) | скаляром

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` - Сигнал источника времени
скаляр

`Output 1` - Выходной сигнал синусоиды
скаляр

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

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

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

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

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

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

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

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

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

`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 ®