II. 2 Hộp thoại Simulation parameters:

GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Simulink cung cấp cho ta một số thuật toán (Solver) khác nhau để giải bằng

số phương trình vi phân, đáp ứng một phổ khá rộng các bài toán đặt ra. Đối với hệ

gián đoạn ta có thể chọn thuật toán Discrete với bước tích phân linh hoạt

(variablestep) hay cố định (Fix- Step). Đối với hệ liên tục ta có các thuật toán

variable-step khác nhau như ode45, ode23, ode 2, ode1. ngoài ra, SIMULINK còn

có các thuật toán Variable-Step dùng để mô phỏng hệ thống cứng (hệ có tồn tại tần

số cao hơn động học của hệ rất nhiều. Ví dụ: các hệ thống cơ với trục kích cở lớn và

cứng nhưng có cộng hưởng).

Solver với thuật toán variable-step làm việc với bước tích phân linh hoạt.

Việc giải các phương trình vi phân được bắt đầu với bước khai báo tại Initial step

size. Nếu ngay khi mới bắt đầu đạo hàm của các biến trạng thái quá lớn, Solver sẽ

chọn giá trị bé hơn giá trị ghi tại ô Initial step size. Trong quá trình mô phỏng,

Simulink sẽ cố gắng giải phương trình vi phân bằng bước cho phép lớn nhất ghi tại

Max step size. Kích cỡ Max step size có thể tính như sau:

Maxstepsize =



Stoptime − startime

50



Hình 2.10. Trang Solver.

Do có khả năng thích nghi bước tích phân, thuật toán Solver với variable

step có thể giám sát biến thiên của các biến trạng thái từ thời điểm vừa qua đến thời

điểm hiện tại. Thêm vào đó thuật toán có thể nhận biết các vị trí không liên tục của

hàm như các đột biến dạng bước nhảy.

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang17



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Solver với Fixed-step hoạt động với bước cố định và việc giám sát, phát hiện

các điểm không liên tục là không thể.

II. 2. 2 Workspace I/O.

Nhờ khai báo tại Workspace I/O ta có thể gửi số liệu vào. Hoặc đọc từ môi

trường MATLAB Workspace mà không cần sử dụng các khối như ToWorkspace,

From Workspace trong mô hình Simulink. Ngoài ra, ta có thể khai báo giá trị ban

đầu cho các biến trạng thái ở đây.



Hình 2. 11 . Trang WorkSpace I/O.

Nếu chọn ô Input, ta có thể khai báo tên các tập số liệu cần đọc từ

Workspace. Để đặt giá trị cho biến trạng thái, ta phải chọn ô initial State : tên của

biến đang giữ giá trị ban đầu. Trong ô Final State : khai báo để có giữ giá trị của lần

mô phỏng trước đó.

Biến ra của mô hình Simulink được cất bằng cách điền tên biến ra vào phân

điền của ô output. Sau khi đã kích hoạt output. Ô state: cất giữ biến trạng thái đó

vào Workspace. Trong ô format dùng để định dạng dữ liệu cất vào.

II. 2. 3 Diagnostics

Gồm hai ô khai báo dữ liệu: Consistency checking và Bounds checking.

Consistency checking chỉ cần khi sơ đồ Simulink có chứa các khối tự viết, đảm bảo

tính năng giống các khối thông thường. Bounds checking khống chế để không có số

liệu nào của khối bị ghi ra ngoài vùng nhớ dành riêng cho khối.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang18



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



Hình 2.12 . Trang Diagnostics.

II. 2. 4 Advanced

Việc kích hoạt ô Inline Parameters sẽ phủ định khả năng thay đổi thông số

của các khối trong quá trình mô phỏng. Duy nhất chỉ có các thômg số liệt kê trong

danh sách Global Parameters là vẫn có thể thay đổi được. Vì các thông số không

thể thay đổi được bị coi là hằng số nên thời gian tính toán sẽ giảm đáng kể.

Tại ô Optimization ta có thêm vài khả năng khai báo tác động đến khối lượng

tính toán.



Hình 2.13 . Trang Advanced.

SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang19



GVHD: TS. Phan Văn Hiền.



Đồ án tốt nghiệp.



CHƯƠNG III.CÁC KHỐI CHỨC NĂNG TRONG THƯ VIỆN

SIMULINK

Những khối chức năng của Simulink được mô tả trong chương này nhằm

việc sử dụng Simulink được dễ dàng hơn.

Theo đó, tất cả các khối được xem như có thể làm việc trong môi trường đa

biến (có hướng) và vô hướng.

I. THƯ VIỆN SOURCES:

Khi nháy chuột kép vào kí hiệu Sources, cửa sổ của thư viện con với các

khối chức năng sẽ mở ra. Các khối chuẩn trong đó bao gồm các nguồn phát tín hiệu,

các khối cho phép nhập số liệu từ một file, hay từ Matlab Workspace. Sau đây ta lần

lượt điểm qua ý nghĩa của từng khối.



Hình 3.1.Thư viện SOURCES.



SVTH: Nguyễn Quốc Thành.



Lớp: 01D3A.

Trang20



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