CHƯƠNG III.CÁC KHỐI CHỨC NĂNG TRONG THƯ VIỆN SIMULINK

GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



I. 1. Constant.

Khối Constant tạo nên một hằng số (không phụ

thuộc vào thời gian) thực hoặc phức. Hằng số đó có thể

là scalar, vector, hay ma trận tuỳ theo cách ta khai báo

tham số Constant Value và ô interpret vector parameters

as 1-D có được chọn hay không. Nếu ô đó được chọn, ta

có thể khai báo tham số constant value là vector hàng

hay cột với kích cở dưới dạng ma trận. Nếu ô đó không

được chọn, các vector hàng hay cột đó chỉ được sử dụng

như vector với chiều dài n, tức là tín hiệu 1-D.

I. 2. Step và Ramp.

Nhờ hai khối Step và Ramp ta có thể tạo nên các

tín hiệu dạng bậc thang hay dạng dốc tuyến tính, dùng

để kích thích các mô hình Simulink. Trong hộp thoại

block parameters của khối Step ta có thể khai báo giá trị

đầu/ giá trị cuối và cả thời điểm bắt đầu của tìn hiệu

bước nhảy. Đối với Ramp ta có thể khai báo đô dốc,

thời điểm và giá trị xuất phát ở đầu ra.

I. 3. Signal Generator và Pulse Generator.

Bằng Signal Generator ta có thể tạo ra các tín

hiệu kích thích khác nhau (ví dụ: hình sin, hình răng

cưa), còn Pulse Generator tạo ra chuổi xung hình chử

nhật. Biên độ và tần số có thể khai báo tuỳ ý. Đối với

Pulse Generator ta còn có khả năng chọn tỷ lệ cho bề

rộng xung (tính bằng % cho cả chu kỳ). Đối với cả hai

khối (giống như khối constant), ta có thể sử dụng tham

số tuỳ chọn Interpret vector parameters as 1-D để quyết

định các tín hiệu có giá trị scalar hay vector hay ma trận.

I. 4. Repeating Sequence.

Khối này cho phép ta tạo nên tín hiệu tuần hoàn

tuỳ ý. Tham số Time value phải là một vector thời gian

với các giá trị đơn điệu tăng. Vector biến ra output value

phải có kích cở phù hợp với chiều dài của tham số Time

Value. Giá trị lớn nhất của vector thời gian quyết định

chu kì lặp lại (chu kì tuần hoàn) của vector biến ra.

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang21



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



I. 5. Sine Wave.

Khối Sine Wave được sử dụng để tạo tín hiệu

hình sin cho cả hai loại mô hình: Liên tục và gián đoạn.

Những thông số: giá trị biên độ, tần số, pha, thời gian

lấy mẫu (chỉ áp dụng cho hệ gián đoạn).

I. 6. From Workspace.

Khối From Workspace đọc dữ liệu từ Matlab

Workspace để cung cấp cho mô hình Simulink. Các số

liệu lấy vào phải có dạng của biểu thức Matlab, khai báo

tại dòng Data. Ma trận này phải chứa ít nhất hai cột, cột

đầu tiên phải là vector thời gian (nó phải là giá trị tăng

đơn điệu). Nếu giá trị ngõ ra cần thời gian tại giữa hai

giá trị đã chọn thì ngõ ra phải là nội suy tuyến tính giữa

hai giá trị thời gian yêu cầu đặt trong ngoặc.

I. 7. From File.

Khối From File đọc dữ liệu từ một file MATFILE có sẵn. Mat-File có thể là kết qủa từ một lần mô

phỏng trước đó, đã được tạo nên và cách đi nhờ khối to

File trong sơ đồ Simulink. Số liệu cất trong Mat-File

phải có định dạng một ma trận. Mỗi cột phải phải có giá

trị của n ngõ vào tại thời điểm cho trước (yếu tố đầu tiên

của cột). Sau đó, hàng thứ nhất là một vector thời gian

(so với From Workspace hàng và cột ngược nhau).

I. 8. Clock :

Khối Clock cung cấp vector theo thời gian. Mở

trong suốt thời gian mô phỏng, hiển thị thời gian liên tục

mà cuộc mô phỏng đang xảy ra. Điểm quan trọng là

Clock không phải là khối phát thời gian, mà chỉ là khối

hiển thị thời gian mô phỏng. Được phép nối với To

Workspace để chuyển vector thời gian vào trong

Matlab.

I. 9. Digital Clock:

Khối Digital Clock cung cấp thời gian cho hệ rời

rạc. Xác định thông số của thời gian lấy mẫu. Không

giống khối Clock.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang22



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



II. THƯ VIỆN SINKS:

Thư viện con Sink bao gồm các khối xuất chuẩn của Simulink. Bên cạnh khả

năng hiển thị đơn giản bằng số, còn có các khối dao đông ký để biểu diển các tín

hiệu phụ thuộc thời gian hay biểu diễn hai tín hiệu trên hệ toạ độ x-y. ngoài ra còn

có khả năng xuất số liệu vào cửa sổ Matlab Workspace hay cất dưới dạng File.



Hình 3.2.Thư viện SINKS.

II. 1 Scope

Nhờ khối Scope ta có thể hiển thị các tín hiệu của

quá trình mô phỏng. Nếu mở cưa sổ Scope sẵn từ trước

khi bắt đầu mô phỏng, ta có thể theo dõi trực tiếp diễn

biến của tín hiệu. Ý nghĩa của các nút trên cửa sổ được

minh hoạ ở hình 3. 3.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang23



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



1

2

3

4

5

6

7

8



9



Hình 3. 3. Đồ thị khối scope.

1. Biểu tương của máy in dung để in tín hiệu cuả quá trình mô phỏng.

2. Biểu tượng khai báo thông số của khối.

3, 4, 5. Dùng để zoom tín hiệu hiển thị.

6. Tự động giản đồ thị.

7. Lưu tín hiệu hiện hành.

8. Tìm lại tín hiệu trước đó.

9. Kết nối hay không kết nối ( khoá tín hiệu vào) khối scope.

II.2. To Workspace:

Khối To Workspace gửi số liệu ở đầu vào của

khối tới môi trường MATLAB Workspace dưới dạng

ma trận.

Thông số: Tên ma trận, giá trị giới hạn để xuất ra.

Mỗi một cột ma trận đại diện cho mỗi giá trị khác nhau

dữ liệu được truyền đến MATLAB cho đến khi kết thúc

mô phỏng.

Nếu sự mô phỏng cần số bước lớn hơn giá trị

limit một đơn vị thì khối này chỉ lưu giá trị n cuối cùng,

với n là giá trị lấy mẫu limit đã quy định.

Thông số thứ hai cuả hàng trong limit là tuỳ ý

(timestep: buớc thời gian), Matlab chỉ lưu giá trị n

chung. Thường vector thời gian không cần khoảng cách

đều; thông số thứ ba của limit cũng tuỳ ý nhưng có đặc

điểm là phải phù hợp với thời gian lấy mẫu với dữ liệu

được thu thập.

Ví dụ nếu bạn cài đặt thông số cho limit data points to last: [100, 3, 0. 4]

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang24



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Ngõ ra của ma trận gồm 100 hàng (số cột tương ứng với chiều của khối vào)

mà giá trị mỗi lần tích trữ T =3∗ 0. 4 giây (s) có nghĩ là tạiT o =0, T1=1∗3∗0. 4

=1. 2, T2=2∗3∗0. 4 =2. 4, T3 =3∗3∗0. 4 = 3. 6…Tk = k ∗3∗0.4 (s).

II. 3.To File .

Khối To File lưu trữ dữ liệu dưới dạng Mat-file.

Số liệu mà To File cất có thể được From File đọc trực

tiếp mà không cần xử lý hay chế biến gì.



II. 4. XY Graph.

Hai đồ thị của hai tín hiệu sẽ được vẽ trên cửa sổ

đồ họa của Matlab. Đầu vào thứ nhất ứng với trục x, đầu

vào thứ 2 ứng với trục y. Trong hộp thoại Block

parameters ta có thể đặt giới hạn cho hai trục.

II. 5. Stop Simulation:

Khối Stop Simulation ngừng cuộc mô phỏng

ngay lậy tức khi ngõ vào bằng không. Khi nhiều tín hiệu

vào là đa biến nếu có một thành phần ngõ vào bằng

không thì cuộc mô phỏng cũng sẽ ngừng ngay lập tức.

II. 6. Display.

Khối display đưa tín hiệu ra là giá trị thực hoặc

phức tại thời điểm kết thúc mô phỏng.

III. THƯ VIỆN MATH OPERATIONS.

Thư viện con MATH OPERATIONS có một số khối với chức năng ghép

toán học các tín hiệu khác nhau. Bên cạnh các khối đơn giản nhằm cộng hay nhân

tín hiệu, trong Math còn có nhiều hàm (toán, lượng giác và logic) được chuẩn bị

sẵn. Sau đây ta chỉ mô tả ngắn một số khối quan trọng nhất.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang25



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Hình 3.4.Thư viện MATH OPERATIONS.

III. 1. Sum.

Đầu ra của khối sum là tổng các tín hiệu đầu vào.

Nếu tín hiệu vào là vô hướng, tín hiệu tổng cũng vô

hướng. Nếu đầu vào là tín hiệu hỗn hợp, Sum tính tổng

từng phần tử. Nếu khối Sum chỉ có một đầu vào dạng

vector, khi ấy các phần tử của vector sẽ được cộng thành

vô hướng. Tại ô List of signs ta có thể khai báo cực tính

và số lượng đầu vào bằng cách viết một chuỗi các kí hiệu

+ và -.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang26



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



III. 2. Product và Dot Product.

Khối product thực hiện phép nhân từng phần tử

hay nhân ma trận, cũng như phép chia các tín hiệu vào

(dạng 1-D hay 2-D) của khối, phụ thuộc vào giá

trị của tham số Multiplication và number of inputs.



III. 3. Math Function và Trigonometric Funtion.

Khối Math Funtion có một lượng khá lớn các

hàm toán đã được chuẩn bị sẵn tại ô Funtion, cho phép ta

lựa chọn theo nhu cầu sử dụng.

Tương tự, khối Trigonometric Funtion có tất cả

các hàm lượng giác quan trọng. Cả hai khối đều có thể

xử lý tín hiệu 2-D.

III. 4. Gain, Slider Gain, Matrix Gain.

Khối Gain có tác dụng khuyếch đại tín hiệu đầu

vào bằng biểu thức khai báo tại ô Gain. Biểu thức đó chỉ

có thể là một số hay một biến. Nếu là biến, biến đó phải

tồn tại trong môi trường Matlab Workspace, chỉ khi ấy

Simulink mới có thể tính toán với biến. Phép nhân của

biến vào với Gain được thực hiện theo phương thức nhân

ma trận hay nhân từng phần tử.

Khối Slider Gain cho phép người sử dụng thay

đổi hệ số khuếch đại vô hướng trong quá trình mô

phỏng.

Khối Matrix Gain cũng giống như khối Gain,

điểm khác chỉ là: phải khai báo các tham số thích hợp để

thực hiện phép nhân giữa ma trận Gain với đầu vào.

III. 5. Logical Operator và Relational Operater.

Khối Logical Operator thực hiện kết hợp các biến

vào của khối theo hàm logic đã chon tại ô Operator. Biến

ra sẽ nhận ra các giá trị 1 (True) hay 0 (False). Nếu các

biến vào có định dạng vector (tính hiệu 1- D) hay ma

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang27



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



trận (tính hiệu 2- D), các phần tử của chúng sẽ được kết

hợp theo hàm Logic đã chọn, và ở đầu ra sẽ xuất hiện

một vector hay ma trận. Khi các tín hiệu không thuộc

loại Boolean (không có giá trị 0 hoặc 1, ví dụ : double)

được đưa tới đầu vào của Logical Operator, cần phải chú

ý: Tham số Boolean logic signals (trang Advanced của

hộp thoại Simulation Parameter) phải được chọn là off.

Khi ấy, các tín hiệu khác không được coi là True, còn

bằng 0 là False.

Khối Relation Operator thực hiện kết hợp hai tín

hiệu đầu vào theo toán tử so sánh đã chọn tại ô operator.

Biến ra sẽ nhận giá trị 1 (True) hay 0 (False).

III. 6. Algebraic Constraint.

Khối Algebraic Constraint cưỡng tín hiệu đầu

vào của khối về 0 và xuất ơ đầu ra của khối giá trị của

biến z (là giá trị ứng với khi đầu vào là 0). Tuy nhiên,

biến ra phải có tác động ngược lại đầu vào thông qua

một vòng thích hợp.

Tại ô giành cho tham số intial guess ta có thể

khai báo giá trị khởi đầu cho thuật toán giải vòng quẩn

đại số. Bằng cách lựa chọn khéo léo thông số này, ta có

thể cải thiện độ chính xác, thậm chí là cách làm duy

nhất trong vài trường hợp.

III. 7. Abs.

Khối Abs tính giá trị tuyệt đối của thông số ở cổng

vào.

III. 8. Combinatorial Logic.

Khối Combinatorial Logic thực thi một bảng tổ

hợp logic. Thông số của khối này là bảng thật.



IV. THƯ VIỆN CONTINUOUS.

Đây là nhóm các khối tuyến tính trong miền thời gian.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang28



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Hình 3.5.Thư viện CONTINUOUS.

IV. 1. Integrator.

Khối Integrator lấy tích phân tính hiệu vào của

khối. Giá trị ban đầu được khai báo hoặc trực tiếp tại

hộp thoại Block parameters, hoặc thông qua chọn giá trị

internal tai ô initial condition source để sau đó điền giá

trị ban đầu vào dòng viết của ô initial condition.

IV. 2. Derivative.

Phép tính đạo hàm tín hiệu vào được thực hiện nhờ

khối này. Giá trị ban đầu của biến ra là 0.

IV. 3. State-space.

Khối state-space là mô hình trạng thái của một hệ

tuyến tính. Thông số cuả khối là hệ ma trận của phương

trình và điều kiện ban đầu.

IV. 4. Transfer Function và Zero-pole.

Nhờ Transfer Fcn ta có thể mô hình hoá hàm truyền

đạt hệ tuyến tính. Thông số của khối là các hệ của đa

thức tử số và mẫu số. khai báo theo thứ tự số mũ của S

giảm dần.

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang29



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Khối Zero-pole thực hiện hàm truyền dưới dạng cực

và zero.

IV. 5.Transport Delay và Variable Tran Sport Delay.

Khối Transfer Funtion làm cho tín hiệu vào bị trể

một thời gian cho trước. Thông số của khối là thời gian

trễ và điều kiện đầu.

Khối Variable Tran Sport Delay giới thiệu một

biến thời gian trễ: Ngõ vào thứ hai trễ một khoảng thời

gian so với ngõ vào thứ nhất. Những thông số của khối là

thời gian trễ, số mẫu được lưu trữ.



V. THƯ VIỆN DISCOTINUITIES.



Hình 3.6.Thư viện DISCOTINUITIES.

V. 1 Backlash

Khối Backlash phỏng lại đặc tính của một hệ

thống có độ dơ. Những thông số của khối: Độ rộng

Dead Zone, giá trị đầu của ngõ ra và vào. Ngõ ra là

hằng số khi ngõ vào nằm trong đoạn Dead Zone.

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang30



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



V. 2.. Dead Zone.

Ngõ ra có giá trị là Zero khi ngõ vào nằm trong

khoảng liệt (tắt). Ngoài ra ngõ ra sẽ bằng ngõ vào khi

ngõ vào không nằm trong đoạn Dead Zone. Những thông

số của khối: Giá trị đầu và cuối của đoạn Dead Zone.

V. 3. Coulomb & Viscous Friction.

Khối Coulomb &Viscous Friction mô phỏng một

hệ có ma sát dính và ma sát trượt. Những thông số của

khối là giá trị offset ban đầu, tỉ số ma sát thẳng. Lực ma

sát có giá trị là zero ở tại thời điểm đặt giá trị offset.

V. 4. Relay.

Mô phỏng một relay. Tín hiệu ra có hai trạng

thái: ON hoặc OFF phụ thuộc vào giới hạn tín hiệu vào.

Sự chuyển đổi của ngõ ra giữa hai giá trị đặc biệt. Khi

rơle ở vị trí ON, nó giữ nguyên khi giá trị ngõ vào hạ

xuống thấp hơn ngưỡng OFF, ngược lại thì rơle ở vị trí

OFF.

V. 5. Quantizer.

Khối Quantizer chuyển tín hiệu ở đầu vào thành

tín hiệu bậc thang mô phỏng bộ lượng tử. Thông số của

khối là khoảng thời gian lượng tử.

V. 6. Rate Limiter và Saturation.

Khối Rate Limiter giới hạn tốc độ thay đổi của

tính hiệu ngõ vào. Thông số của khối là giá trị tối đa của

sự thay đổi.

Khối Saturation tính toán một khâu bão hòa,

nghĩa là giới hạn biên độ của ngõ ra. Thông số của khối

là giá trị trên và dưới của ngõ ra.

VI. THƯ VIỆN DISCRETE:



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang31