symbolic và simulink

13
 Symbolic và Simulink Bi: unknown SYMBOLIC VÀ SIMULINK MC TIÊU Hiu mt cách cơ bn vhai công cmnh và hu hiu ca Matlab, đó là  Symbolic Simulink , để từđósinh vn có thtmình phát huy các chcnăng cao hơnca hai công cnày trong tính toán và mô phng hthng. THAM KHO [1]. The Mathworks Inc., Matlab Notebook User’s Guide, 2003. [2]. Nguyn Hi Sơn - ĐThanh Vit- Bùi Xuân Lâm, ng dng MATLAB trong tính toán kthut, Tp 1, NXB ĐHQG Tp. HCM, 2000 [3].Ng uy n Chí Ng ôn, i th í ng hi mK thu t môph ng tron g Đ i u kh i ntđộ ng, B môn Vin Thông & Tđộng hóa, khoa Công nghthông tin, Đại hc Cn thơ, 2002. [4]. NguynCông Đnh, Phân tích và tng hp các hthng điu khin bng máy tính,  NXB Khoa hc và Kthut, 2002. [5]. http://www-h.eng.cam.a c.uk/help/tpl/program s/Matlab/Symbolic.htm l THC HÀNH Symbolic  Simulink đu cha thư vin chcnăng rt phong phú, bài thí nghimnày chcó thđcp đến nhng gì gi là cơ bnnht. Từđó, si nh viên có thtmình nghiên cu và phát trin tiếp.  Symbolic Ph iên b nmi nh t ca Sy mbo lic to ol bo x đư c Ma th wo rk s gi i thi u tr ong Ma tlab 6.5 vào tháng 6-2003. Đó là mt thư vin toán hc kiu ký t, đưc phát trintSymbolic Symbolic và Simulink 1/13

Upload: huutri151

Post on 05-Oct-2015

213 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Symbolic and Simulink

TRANSCRIPT

  • Symbolic v SimulinkBi:

    unknown

    SYMBOLIC V SIMULINK

    MC TIU

    Hiu mt cch c bn v hai cng c mnh v hu hiu ca Matlab, l Symbolic vSimulink, t sinh vin c th t mnh pht huy cc chc nng cao hn ca haicng c ny trong tnh ton v m phng h thng.

    THAM KHO

    [1]. The Mathworks Inc., Matlab Notebook Users Guide, 2003.

    [2]. Nguyn Hoi Sn - Thanh Vit - Bi Xun Lm, ng dng MATLAB trongtnh ton k thut, Tp 1, NXB HQG Tp. HCM, 2000

    [3]. Nguyn Ch Ngn, Bi th nghim K thut m phng trong iu khin t ng, Bmn Vin Thng & T ng ha, khoa Cng ngh thng tin, i hc Cn th, 2002.

    [4]. Nguyn Cng nh, Phn tch v tng hp cc h thng iu khin bng my tnh,NXB Khoa hc v K thut, 2002.

    [5]. http://www-h.eng.cam.ac.uk/help/tpl/programs/Matlab/Symbolic.html

    THC HNH

    Symbolic v Simulink u cha th vin chc nng rt phong ph, bi th nghim nych c th cp n nhng g gi l c bn nht. T , sinh vin c th t mnh nghincu v pht trin tip.

    Symbolic

    Phin bn mi nht ca Symbolic toolbox c Mathworks gii thiu trong Matlab 6.5vo thng 6-2003. l mt th vin ton hc kiu k t, c pht trin t Symbolic

    Symbolic v Simulink

    1/13

    www.princexml.comPrince - Non-commercial LicenseThis document was created with Prince, a great way of getting web content onto paper.

  • Maple ca trng i hc Waterloo, Canada. c ci nhn tng qut v cc chc nngca Symbolic, sinh vin hy g:

    >>help symbolic

    Mt s hm thng dng ca Symbolic:

    Tn hm Chc nng Tn hm Chc nng

    diff o hm fourier Bin i Fourier

    int Tch phn ifourier Bin i Fourier ngc

    taylor Khai trin Taylor laplace Bin i Laplace

    det nh thc ca ma trn laplace Bin i Laplace ngc

    numden T v mu ca phn s ezplot V hm, ? plot

    subs Thay bin sym bng tr s ezpolar V hm, ta cc ? polar

    dsolve Gii phng trnh vi phn ezmesh V mt li ? mesh

    solve Gii phng trnh i s ezsurf V mt ? surf

    bin i mt s, mt bin hay mt i tng no thnh kiu Symbolic ta c ths dng mt trong cc cch sau:

    >>s=sym(A)

    >>x=sym(x)

    >>syms x y z % khai bo kt hp x, y v z l bin symbolic

    1. Tnh o hm bng hm diff ca symbolic: Nu S l biu thc symbolic th:

    diff(S) o hm ca S theo bin t do

    diff(S,v) o hm ca S theo bin v

    diff(S,v,n) o hm cp n ca S theo v.

    V d: Tnh o hm ca y = sinx3.

    >> syms x % khai bao x la bien kieu symbolic

    >> y=sin(x^3);

    Symbolic v Simulink

    2/13

  • >> z=diff(y) % dao ham cua y

    z =

    3*cos(x^3)*x^2 % sinh vien kiem tra ket qua

    >>pretty(z) % hien thi dang quen thuoc

    3 cos(x3) x2

    >>ezplot(x,y) % ve y theo x

    Hnh 3.1 V th hm symbolic

    2. Tnh vi phn bng hm int - Nu S l biu thc Symbolic th:

    int(S) tch phn khng xc nh ca S theo bin mc nhin (mun bit bin mc nhinny ta dng hm findsym).

    int(S,v) tch phn khng xc nh ca S theo v.

    int(S,a,b) tch phn xc nh ca S trn cn [a,b]

    int(S,v,a,b) tch phn xc nh ca S theo v trn cn [a,b]

    V d: Tnh10

    2x2(19+12x2)7(x2 + 1)

    dx

    >>syms x

    >>S=2*x^2*(19+12*x^2)/(7*(x^2+1))

    >>y=int(S,x,0,1) % tch phn S theo x trn cn [0,1]

    >>subs(y) % i sang kiu s

    Symbolic v Simulink

    3/13

  • 3. Gii h phng trnh bng hm solve:

    >>help solve

    >>syms x y

    >>[x,y]= solve('x^2*sin(x^2)-3*y=7','x+y=1')

    Sau khi thu c nghim x v y, sinh vin hy thay vo 2 phng trnh trn v nhn xtkt qu.

    4. V mt 3D bng hm ezsurf: V d v mt S = f(x,y) = y1 + x2 + y2

    trn min xc nh:-5S=y/(1+x^2+y^2)

    >>ezsurf(S, [-5 5 2*pi 2*pi])

    Hnh 3.2 V th 3D cho hm s symbolic

    Simulink

    Simulink 5.0 (Simulation and Link - R13) c MatWorks gii thiu vo thng 6 nm2003. N cho php phn tch, m hnh ha v m phng cc h thng ng tuyn tnhv phi tuyn, lin tc v ri rc mt cch trc quan trong mi trng giao tip ha,bng cc thao tc chut n gin. C th ni, khng tn dng c Simulink l mt thitthi ln cho ngi lm cng tc m phng!

    Symbolic v Simulink

    4/13

  • Khi ng Simulink bng mt trong cc cch sau:

    nhp: >>simulink

    hoc nhp chut vo

    trn menubar ca Matlab

    Th vin simulink hin ra nh hnh 3.3:

    Trc tin, sinh vin hy nhp chut vo cc thanh cun ca th vin c ci nhnthn thin v simulink.

    T y, c th to m hnh bng simulink, hy:

    nhp chut vo biu tng

    ca th vin simulink chn: File New Model trong Menu ca th vin Simulink chn: File New Model trong ca s lnh ca Matlab

    Hnh 3.3 Ca s chnh ca th vin Simulink

    Symbolic v Simulink

    5/13

  • Hnh 3.4 Mi trng son tho ca Simulink

    Ca s ny (hnh 3.4) cho php ta nhp - ko - th vo tng khi chc nng trong thvin simulink. V d, t vo y khi Sine Wave trong th vin

    ca

    (hnh 3.5):

    Hnh 3.5 Ly mt khi t th vin

    Sau khi t tt c cc khi cn thit ca m hnh, ta ni chng li bng cch nhp - giv ko mt ng t ng ra ca khi ny n ng vo ca khi khc ri th phm trichut, mt kt ni s c thit lp.

    1. Xy dng m hnh h thng xe ti:

    Symbolic v Simulink

    6/13

  • Hnh 3.6 M hnh xe ti

    cho bi phng trnh: mdvdt = u bv haydvdt =

    1m (u bv).

    Trong m l khi lng xe, u l lc tc ng ca ng c (ng vo ca m hnh), b lh s ma st v v l vn tc t c (ng ra ca m hnh).

    Xut pht im ca vic xy dng cc m hnh h thng t cc phng trnh vi phntng ng l cc khi tch phn (Integrator). Nu trong phng trnh m t h thng cvi phn bc n th ta s t vo m hnh n khi tch phn, do quan h dvdt = v.

    M mt ca s m hnh mi. t vo m hnh khi Integrator t th vin Continuous v k cc ng

    thng ni n ng vo v ng ra ca khi ny. t nhn vdot (dv/dt) cho cho ng ni n ng vo v v cho ng ni

    n ng ra bng cch nhp p chut ngay pha trn cc ng ny.

    T phng trnh h thng ta thy dv/dt (vdot) bng tch ca thnh phn (1/m) v thnhphn tng (u-bv), nn ta thm khi 1/m ngay trc khi tch phn:

    t vo khi Gain trong th vin

    . Nhp p chut vo khi ny thay i li thnh 1/m. t nhn inertia cho khi ny tng trng cho qun tnh ca xe (nhp p

    vo nhn Gain bn di khi).

    By gi ta t khi tng vi 2 ng vo +-, ng vo + s c ni vi u, ng vo -s c ni vi thnh phn bv c (u-bv)

    Symbolic v Simulink

    7/13

  • t vo khi Sum trong th vin

    Nhp p vo khi ny i ng vo t ++ sang +-

    c thnh phn bv ta ch cn t thm khi Gain vi li b:

    t khi Gain c li b t nhn l damping tng trng cho thnh phn lc cn ca xe.

    n y vic xy dng m hnh xe ti vi ng vo u v ng ra v coi nh hon thnh.Tuy nhin, m phng m hnh ny, ta cn t thm khi Step vo u v hin th vtrn khi Scope

    t khi Step trong th vin

    bin u ngay ng vo. t khi Scope trong th vin

    ngay ng ra v.

    Nh rng m, b v u l cc bin cn c gn tr trc khi m phng.

    >>m=1000

    >>b=50

    >>u=500

    Symbolic v Simulink

    8/13

  • Thi gian m phng h thng ty thuc vo thng s Stop time trong menuSimulationSimulation paramrters,gi s t 120 (Hnh 3.7).

    chy m phng, ta c th thc hin bng 1 trong cc cch:

    nhp chut vo biu tng

    trn menubar ca m hnh chn: Simulation Start Ctrl-T

    Nhp p vo Scope xem kt qu m phng.

    Hnh 3.7 Thay i thng s m phng

    2. Xy dng m hnh h thng iu khin v tr motor DC cho bi phng trnh vi phnsau:

    d2dt2

    = 1J (Kti bddt )didt =

    1L ( Ri + V Ke ddt )

    Trong :

    J = 0.01 Kgm2/s2l moment qun tn ca rotor

    Symbolic v Simulink

    9/13

  • b = 0.1 Mms l h s ma st ca cc b phn c kh

    K = Ke = Kt = 0.01 Nm/A l hng s sc in ng

    R = 10 ohm l in tr dy qun

    L = 0.5 H l h s t cm

    V l in p t ln cun dy ca motor

    l v tr trc quay (ng ra ca m hnh)

    i l dng in chy trong cun dy ca motor.

    Hnh 3.8 M hnh ton h iu khin v tr motor DC

    Quan st tng phng trnh m t h thng ta thy cu trc ca chng cng tng tnh phng trnh ca cu ?. Sinh vin ln lt thc hin trn tng phng trnh c(hnh 3.9):

    (Hnh 3.9)

    Kt hp 2 phng trnh:

    Symbolic v Simulink

    10/13

  • (Hnh 3.10)

    t vo m hnh khi Step lm tn hiu tham kho, khi Scope quan st png. Sinh vin hy gn tr cho tt c cc thng s ca m hnh, thc hin m phng vquan st p ng (Hnh 3.11).

    Hy thay i ng vo m hnh bng khi to xung vung. M phng, quan st kt quv nhn xt.

    T CHN

    1. Sinh vin hy tnh o hm cp 2 ca hm y = xe(1 x2) bng tay v kim chng ktqu bng symbolic.

    3. Tnh tch phn sau v kim chng kt qu bng symbolic:0

    e x2

    Symbolic v Simulink

    11/13

  • Hnh 3.11 - M hnh Simulink hon chnh ca h iu khin v tr motor DC

    3. Xy dng m hnh h thng xe la cho bi phng trnh:

    M1d2x1dt2

    = F k(x1 x2) M1gdx1dt

    M2d2x2dt2

    = k(x1 x2) M2gdx2dt

    (Hnh 3.12 Photo courtesy: Dr. Howard Blackburn)

    Trong cc thng s tng trng nh sau:

    M1=1 kg l khi lng toa ko;

    M2=0.5 kg l khi lng toa khch;

    k=1 N/sec l cng l xo kt ni gia 2 toa;

    F=1 N l lc tc ng ca u my (ng vo m hnh);

    =0.002 sec/m l h s ma st ln;

    g = 9.8 m/s^2 l gia tc trng trng

    Symbolic v Simulink

    12/13

  • x1, x2 v tr 2 toa (ng ra).

    Hnh 3.13 M hnh ton ca h thng xe la

    Symbolic v Simulink

    13/13

    Symbolic v SimulinkSYMBOLIC V SIMULINKMC TIUTHAM KHOTHC HNHSymbolicSimulink

    T CHN