Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Instytut Politechniczny
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
TECHNIKI REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
Laboratorium nr 1
Podstawy środowiska Matlab/Simulink
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z niektórymi bardziej rozbudowanymi funkcjami i
możliwościami pakietu MATLAB/SIMULINK, a w szczególności poznanie sposobu na
komunikację i wymianę danych pomiędzy Simulinkiem a Matlabem.
2. Podstawowe bloki używane w ćwiczeniu:
Derivative – na wyjściu daje pochodną sygnału podanego na wejście.
Integrator – na wyjściu daje całkę sygnału podanego na wejście.
Dead zone – tworzy pewną strefę nieczułości dla sygnału wejściowego. Wielkość strefy
nieczułości jest regulowana.
Saturation – ogranicza sygnał od góry i od dołu nie pozwalając na przekroczenie ustawionej
wartości.
Relay – wyjście z bloku jest typu załącz/wyłącz, przy czym wartość zał. i wył. Może być
dowolnie ustawiona, a blok przełącza się, kiedy sygnał wejściowy osiągnie ustawioną
wcześniej wartość.
Sign – funkcja „signum” na wyjściu podawane jest 1, -1 lub 0 w zależności od tego, czy sygnał
wejściowy jest dodatni, ujemny czy zerowy.
From workspace – importuje dane z o wybranej nazwie z przestrzeni roboczej Matlaba do
Simulinka. W razie potrzeby można wybrać rodzaj interpolacji danych (rodzaj uzupełnienia
danych pomiędzy wyświetlanymi próbkami).
To workspace – eksportuje dane z Simulinka do przestrzeni roboczej Matlaba pod wybraną
w okienku nazwą. Format danych można wybrać: struktura/tablica/struktura z czasem
To file – zapisuje dane z przebiegu symulacji do pliku o wybranej nazwie.
Stop simulation – zatrzymuję symulację, kiedy na wejście podany jest sygnał różny od zera.
Spectrum scope – wyświetla widmo częstotliwościowe sygnału. W opcjach bloku należy
zaznaczyć buforowanie wejścia (Buffer Input) oraz sygnał przed podaniem na wejście należy
poddać operacji próbkowania blokiem Zero-Order-Hold.
Zero-order hold – blok powoduje próbowanie sygnału z czasem próbkowania ustawianym w
opcjach bloku.
Signal generator – generator sygnałów – umożliwia generowanie podstawowych przebiegów
takich jak piła, sinus oraz prostokąt.
Repeating Sequence – generator arbitralny – pozwala na odtwarzanie uprzednio zapisanej
sekwencji punktów. Punkty zapisuję się jako dwa wektory: wektor czasu oraz odpowiadający
mu wartości próbek.
3. Zadania do wykonania:
Uwaga: każde zadanie wykonać jako osobny model osobnym pliku.
1. Zbudować model złożony ze źródła sygnału sinusoidalnego, bloku Zero-Order Hold i
oscyloskopu. Wykreślić przebieg sygnału przed blokiem Zero-Orded Hold oraz za
blokiem. Opisać różnice oraz wyjaśnić działanie bloku Zero-Order Hold.
2. Wykreślić pochodną i całkę następujących sygnałów:
a) sinusoidalnego
b) kosinusoidalnego
c) prostokątnego
d) piłokształtnego (piła, tzn. jedno zbocze pionowe)
e) trójkątnego (trójkąt, tzn. oba zbocza nachylone)
Wytłumaczyć i opisać krótko w sprawozdaniu uzyskane wyniki.
3. Zaobserwować widmo częstotliwościowe następujących sygnałów:
a) Sinusoida o częstotliwości 600Hz
b) Suma sygnałów sinusoidalnych o następujących częstotliwościach: 0.2kHz, 0.8kHz,
1.5kHz
c) Iloczyn sygnałów o częstotliwościach 2kHz oraz 3kHz
d) Sygnał prostokątny o częstotliwości 1kHz
e) Sygnał piłokształtny
Czas próbkowania ustawić na 1/50000, czas symulacji 0.5[s]
4. Zbudować najprostszy model do modulacji amplitudowej sygnału sinusoidalnego:
Sprawdzić, ja zmienia się sygnał czasowy oraz widmo sygnału przy zmianie współczynnika
głębokości symulacji na następujące wartości: 0 oraz 2
Zapisać do przestrzeni roboczej Matlaba trzy przebiegi zmodulowane (ze współczynnikiem
równym: 0, 1 oraz 2) oraz wykreślić te przebiegi spod poziomu Matlaba używając funkcji
PLOT.
5. Zbudować model układu w Simulinku, który na wyjściu będzie dawał następujący
przebieg.
6. Zapisać w przestrzeni roboczej Matlaba następującą funkcję kwadratową:
Y=(x-NRst.)^2+(x-NRst.)+2,
gdzie:
x – zmienna odpowiadająca czasowi,
y-wartość funkcji,
NRst. – numer stanowiska, na którym student wykonuje ćwiczenie.
Następnie:
Wykreślić przebieg zapisanej funkcji w Matlabie używając funkcji PLOT
Zaimportować dane do Simulinka i w Simulinku wykreślić przebieg tej funkcji
Oba przebiegi przedstawić w sprawozdaniu
Uwaga: Dla prawidłowego zaimportowania przebiegu do przestrzeni roboczej Simulinka
należy dane prawidłowo przygotować. Opis jak to zrobić znajduje się w helpie dot. bloku
„From Workspace”:
Dane należy przygotować jako strukturę w następujący sposób:
simin.time=[KolumnowyWektorCzasu]
simin.signals.values=[WartosciFunkcjiKolumnowo]
simin.signals.dimensions=1;
4. Sprawozdanie
W sprawozdaniu należy umieścić wszystkie zrealizowane w punkcie III zadania. Każde
zadanie powinno być ponumerowane i zatytułowane, zgodnie z numeracją w instrukcji. W
sprawozdaniu umieszczamy wnioski.
UWAGA: Sprawozdanie należy wysyłać na pocztę, na adres wskazany przez prowadzącego
zajęcia w formacie PDF. Do sprawozdania należy dołączać modele Simulinka .mdl
zbudowane w trakcie przebiegu ćwiczenia, przy czym każdy z modeli powinien zawierać w
oknie jako pole komentarza imię i nazwisko autora. Pliki .mdl należy spakować do pliku
.rar.