Работа с сигналами в среде SIMULINK

Содержание

Слайд 2

Создаются сигналы с помощью блоков, представляющих источники сигнала. Например, синусоидально меняющийся

Создаются сигналы с помощью блоков, представляющих источники сигнала. Например, синусоидально

меняющийся сигнал можно создать, перетащив блок Sine из библиотеки в модель.
Сигналу может быть присвоено имя двойным щелчком по соответствующей линии.
Требования к синтаксису зависят от того, как предполагается использовать имя сигнала в дальнейшем:
1. Сигнал называется таким образом, чтобы он мог быть преобразован в SIMULINK Signal object. В этом случае имя должно быть идентификатором MATLAB.
2. Сигнал называется именем, которое позволяет распознавать сигнал и обращаться к нему при обработке сигнала. По сравнению с первым вариантом может дополнительно содержать пробелы и подчеркивания.
3. Имя сигнала используется только для пояснения блок-схемы и не используется при вычислениях. Ограничений в этом случае нет.
Слайд 3

Слайд 4

4.2 Дискретные сигналы Модели в среде SIMULINK могут работать как с

4.2 Дискретные сигналы
Модели в среде SIMULINK могут работать как с

дискретными так и с аналоговыми сигналами. Однако необходимо учитывать, что большинсво моделей, создаваемые с использованием Signak Processing Blockset предназначены для обработки только дискретных сигналов.
Дискретный сигнал представляет собой последовательность значений соответствующих определенным моментам времени.
Моменты времени, в которые определен сигнал, называется моментами выработки сигнала, а соответственно значения выработками сигнала.
Как правило, дискретный сигнал считается неопределенными в промежутки времени между моментами выборки.
Для сигнала, выборки которого следуют через равные промежутки времени, вводится понятие периода выборки Ts, соответствующий временному интервалу между двумя выборками.
Скорость выборки Fs – обратно пропорциональна Ts – количество выборок в секунду.
Слайд 5

Слайд 6

При следующих параметрах конфигурации дискретный сигнал немного отличается от классического понятия,

При следующих параметрах конфигурации дискретный сигнал немного отличается от классического

понятия, рассмотренного выше, тем что сохраняет определенное значение между моментами выборки:
Type Fixed-step |Solver: Discrete| Fixed-step size: auto |Tasking mode: Single tasking|
В момент выборки сигнал может менять свое значение, сохраняя его между выборками. Как следствие, SIMULINK допускает такие операции, как сложение сигналов с разными скоростями выборки.
При параметрах конфигурации Fixed-step, Multitasking, дискретные сигналы не определены в интервалах между моментами выборки. SIMULINK выдает сообщение об ошибке, когда производится попытка обратиться к неопределенному участку сигнала, как и при сложении двух сигналов с разными скоростями выборки. При использовании дискретные сигналы остаются определенными между моментами выборки.
При выборе Auto setting, SIMULINK автоматически устанавливает режим, соответствующий задаче, руководствуясь заранее указанным критерием. Как правило, для моделей с несколькими критериями выборки устанавливается Multitasking mode.
Слайд 7

4.3 Аналоговые сигналы Хотя большинство сигналов являются дискретными, многие блоки допускают

4.3 Аналоговые сигналы
Хотя большинство сигналов являются дискретными, многие блоки допускают

работу с аналоговыми сигналами, значения которых непрерывно меняются во времени. Период выборки для таких сигналов равен нулю. Изображаются черным цветом на блок-схеме. Примерами являются Signal Generator и Constant.
Когда блок-источник сигнала подключен к дискретным блокам, необходимо использовать Zero-Order Hold блок для дискретизации сигнала. Необходимое значение периода выборки устанавливается с помощью параметра Sample time в Zero-Order Hold block. Блоки, не являющиеся источниками, как правило, выдают на выходе сигналы того же типа, что и на входе, наследуя период выборки входного сигнала.
Слайд 8

Слайд 9

4.4 Представление сигналов сэмплами Сигналы в среде SIMULINK могут быть представлены

4.4 Представление сигналов сэмплами
Сигналы в среде SIMULINK могут быть представлены

выборками или фреймами, одноканальными или многоканальными.
Если сигнал распространяется по модели последовательно, выборка за выборкой, а не группами выборок, он называется Sample-based. Он так же является одноканальным, поскольку представляет собой одну-единственную независимую последовательность чисел.
Sample-based многоканальные сигналы представляются с помощью матриц. MхN sample-based матрица представляет MхN независимых каналов, каждый из которых содержит одиночное значение. Каждый элемент матрицы представляет собой выборку.
Канал 1 образовывает последовательность
На практике выборки сигнала часто передаются группами, или фреймами, и несколько каналов данных передаются одновременно, для ускорения симуляции. Поэтому большинство сигналов является Frame-based и многоканальными.
Слайд 10

Слайд 11

4.5 Представление сигналов фреймами. Если сигнал распространяется в модели группами выборок,

4.5 Представление сигналов фреймами.
Если сигнал распространяется в модели группами выборок,

он называется frame-based.
В среде Simulink Frame-based сигналы представляются с помощью векторов. Mх1 frame-based вектор представляет М последовательных (смежных) выборок одного канала, каждая строка матрицы представляет собой одну выборку, или моментальный снимок, одного отдельного канала.
Многоканальные frame-based сигналы представляются с помощью матриц. Матрица MхN представляет М последовательных выборок каждого из N независимых каналов. Каждая строка матрицы представляет собой одну выборку, или моментальный снимок, N независимых каналов, и каждый столбец матрицы представляет M последовательных выборок одного канала.
Слайд 12

Слайд 13

Представление сигналов фреймами позволяет ускорить процесс обработки сигнала, как в режиме

Представление сигналов фреймами позволяет ускорить процесс обработки сигнала, как в

режиме реального времени, так и при симуляции.
Аппаратура сбора данных часто работает по принципу накопления большого количества выборок в систему обработки в реальном массиве времени в виде блока данных. В результате возрастает эффективность обработки: короткие интервалы выборки разделяются длительными интервалами обработки прерывания не через каждую выборку, а через каждый фрейм, содержащий много выборок.
Возможное количество выборок определяется допустимым запаздыванием исходя из особенностей конкретной системы.
Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17