Điều khiển tự động

CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU SÔ LÖÔÏC VEÀ MATLAB I.TÌM HIEÅU VEÀ COÂNG TY MATHWORKS: Coâng ty MathWorks ñöôïc thaønh laäp vaøo naêm 1984 laø moät coâng ty haøng ñaàu veà vieäc cung caáp vaø phaùt trieån phaàn meàm kó thuaät cho maùy tính. Coâng ty coù hôn 500 nhaân vieân ñang laøm vieäc cho hai vaên phoøng chính ôû Myõ vaø Anh quoác. Moïi chi tieát veà vieäc toå chöùc, nhaân söï vaø ñaøo taïo phaùt trieån xin xem theâm taïi ñiaï chæ WebSite : http:/ www.Mathworks.com/ II.GIÔÙI THIEÄU CÔ SÔÛ MATLAB: II.1. Giôùi thieäu chöông trình MATLAB: Chöông trình MATLAB laø moät chöông trình vieát cho maùy tính PC nhaèm hoã trôï cho caùc tính toaùn khoa hoïc vaø kó thuaät vôùi caùc phaàn töû cô baûn laø ma traän treân maùy tính caù nhaân do coâng ty "The MATHWORKS" vieát ra. Thuaät ngöõ MATLAB coù ñöôïc laø do hai töø MATRIX vaø LABORATORYgheùp laïi. Chöông trình naøy hieän ñang ñöôïc söû duïng nhieàu trong nghieân cöùu caùc vaán ñeà tính toaùn cuûa caùc baøi toaùn kó thuaät nhö: Lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng, kó thuaät thoáng keâ xaùc suaát, xöû lyù soá caùc tín hieäu, phaân tích döõ lieäu, döï baùo chuoåi quan saùt, v.v… MATLAB ñöôïc ñieàu khieån bôûi caùc taäp leänh, taùc ñoäng qua baøn phím. Noù cuõng cho pheùp moät khaû naêng laäp trình vôùi cuù phaùp thoâng dòch leänh – coøn goïi laø Script file. Caùc leänh hay boä leänh cuûa MATLAB leân ñeán soá haøng traêm vaø ngaøy caøng ñöôïc môû roäng bôûi caùc phaàn TOOLS BOX( thö vieän trôï giuùp) hay thoâng qua caùc haøm öùng duïng ñöôïc xaây döïng töø ngöôøi söû duïng. MATLAB coù hôn 25 TOOLS BOX ñeå trôï giuùp cho vieäc khaûo saùt nhöõng vaán ñeà coù lieân quan treân. TOOL BOX SIMULINK laø phaàn môû roäng cuûa MATLAB, söû duïng ñeå moâ phoûng caùc heä thoáng ñoäng hoïc moät caùch nhanh choùng vaø tieän lôïi. MATLAB 3.5 trôû xuoáng hoaït ñoäng trong moâi tröôøng MS-DOS. MATLAB 4.0, 4.2, 5.1, 5.2, … hoaït ñoäng trong moâi tröôøng WINDOWS. Caùc version 4.0, 4.2 muoán hoaït ñoäng toát phaûi söû duïng cuøng vôùi WINWORD 6.0. Hieän taïi ñaõ coù version 5.31 (kham khaûo töø Website cuûa coâng ty). Chöông trình Matlab coù theå chaïy lieân keát vôùi caùc chöông trình ngoân ngöõ caáp cao nhö C, C++, Fortran, … Vieäc caøi ñaët MATLAB thaät deã daøng vaø ta caàn chuù yù vieäc duøng theâm vaøo caùc thö vieän trôï giuùp hay muoán lieân keát phaàn meàm naøy vôùi moät vaøi ngoân ngöõ caáp cao. Coøn caùc version MATLAB khaùc thì laøm vieäc vôùi heä ñieàu haønh UNIX. Hình 1.1 : Khôûi ñoäng MATLAB töø moâi tröôøng WINDOWS Hình 1.2 : Giao dieän bieåu töôïng cuûa MATLAB (Version 5.1) Vieäc khôûi ñoäng MATLAB treân moãi heä thoáng khaùc nhau. Trong moâi tröôøng WINDOWS hay MACINTOSH, chöông trình thöôøng ñöôïc khôûi ñoäng thoâng qua vieäc nhaép chuoät treân caùc icon hay coøn goïi laø bieåu töôïng. Coøn vôùi moâi tröôøng UNIX, MS-DOS ,vieäc khôûi ñoäng thoâng qua doøng leänh: :\ MATLAB ¿ Giao dieän cuûa MATLAB söû duïng hai cöûa soå: cöûa soå leänh (command window) vaø cöûa soå ñoà thò (Figure window). Hình 1.3 : Giao dieän cöûa soå leänh cuûa MATLAB khi khôûi ñoäng xong Cöûa soå leänh duøng ñeå ñöa leänh vaø döõ lieäu vaøo ñoàng thôøi in ra keát quaû. Cöûa soå ñoà thò trôï giuùp cho vieäc truy xuaát ñoà hoïa ñeå theå hieän nhöõng leänh hay keát quaû ñaàu ra döôùi daïng ñoà hoïa. Hình 1.4 : Giao dieän cöûa soå ñoà thò cuûa MATLAB Vieäc ngaét chöông trình ñang thöïc hieän hoaëc caùc chöông trình khoâng ñuùng theo yeâu caàu ñeàu ñöôïc thoâng qua phím noùng Ctrl + C. Ñeå thoaùt khoûi chöông trình MATLAB ta coù theå duøng leänh >> exit ¿ hoaëc >> quit ¿ ( ¿ : nhaán ENTER) hoaëc töø menu thaû xuoáng hoaëc nhaán vaøo treân goùc phaûi maøn hình cuûa cöûa soå chính MATLAB. MATLAB ñöôïc ñieàu khieån baèng nhöõng caâu leänh ñöôïc keát hôïp theo moät traät töï nhaát ñònh vaø goïi ñoù laø chöông trình. Chöông trình chöùa nhieàu caâu leänh vaø nhöõng haøm chöùc naêng ñeå giaûi nhöõng baøi toaùn lôùn hôn. Caùc caâu leänh trong MATLAB raát maïnh vaø coù nhöõng vaán ñeà chæ caàn moät caâu leänh laø ñuû giaûi quyeát baøi toaùn. Moâ phoûng trong MATLAB seõ cho ta hình aûnh toïa ñoä khoâng gian hai chieàu (2D) vaø ba chieàu(3D). II.2. Caùc phím chöùc naêng ñaët bieät (chuyeân duøng) vaø caùc leänh duøng cho heä thoáng: Ctrl + P hoaëc ­ Ctrl + n hoaëc ¯ Ctrl + f hoaëc ® Ctrl + b hoaëc ¬ Ctrl + l hoaëc Ctrl + ® Ctrl + r hoaëc Ctrl + ¬ Ctrl + a hoaëc HOME Ctrl + k Goïi laïi leänh vöøa thöïc hieän tröôùc ñoù töø cuûa soå leänh cuûa MATLAB Goïi laïi leänh ñaõ ñaùnh vaøo tröôùc ñoù Chuyeån con troû sang phaûi moät kí töï Chuyeån con troû sang traùi moät kí töï. Chuyeån con troû sang phaûi moät töø Chuyeån con troû sang traùi moät töø Chuyeån con troû veà ñaàu doøng. Xoaù cho ñeán doøng cuoái cuøng Caùc leänh heä thoáng : Caùc leänh treân cuõng nhö sau naøy ñöôïc vieát töø cöûa soå leänh cuûa MATLAB Casesen off Casesen on Clc Clf computer exit hoaëc quit Ctrl + C help input load pause save Demo Edit Boû thuoäc tính phaân bieät chöõ hoa vaø chöõ thöôøng Söû duïng thuoäc tính chöõ hoa vaø chöõ thöôøng. Xoùa cöûa soå doøng leänh Xoù cöûa soå ñoà hoïa Leänh in ra moät xaâu kí töï cho bieät loaïi maùy tính. Thoaùt khoûi chöông trình MATLAB Döøng chöông trình khi noù rôi vaøo tình traïng laëp khoâng keát thuùc . Xem trôï giuùp Nhaäp döõ lieäu töø baøn phím. Taûi caùc bieán ñaõ löu trong moät file ñöa vaøo vuøng laøm vieäc. Ngöøng taïm thôøi chöông trình. Löu giöõ caùc bieán vaøo file coù teân laø matlab.mat Leänh cho pheùp xem caùc chöông trình maãu (minh hoïa khaû naêng laøm vieäc cuûa MATLAB). Leänh ñeå vaøo cöûa soå soaïn thaûo (duøng ñeå vieát moät chöông trình) II.3.Bieán trong Matlab : Teân caùc bieán trong MATLAB coù theå daøi 19 kí töï bao goàm caùc chöõ caùi cuøng caùc chöõ soá cuõng nhö moät vaøi kí töï ñaëc bieät khaùc nhöng luoân phaûi baét ñaàu baèng chöõ caùi. Teân caùc haøm ñaõ ñöôïc ñaët cuõng coù theå ñöôïc söû duïng laøm teân cuûa bieán vôùi ñieàu kieän haøm naøy seõ khoâng ñöôïc söû duïng trong suoát quaù trình toàn taïi cuûa bieán cho ñeán khi coù leänh clear xoaù caùc bieán trong boä nhôù hay clear + teân cuûa bieán. Bình thöôøng Matlab coù söï phaân bieät caùc bieán taïo bôûi chöõ caùi thöôøng vaø chöõ caùi hoa.Caùc leänh trong Matlab noùi chung thöôøng söû duïng chöõ caùi thöôøng. Vieäc phaân bieät ñoù coù theå ñöôc boû qua neáu chuùng ta thöïc hieän leänh. >> casensen off % boû thuoäc tính phaân bieät chöõ hoa vaø chöõ thöôøng. Vieäc kieåm tra söï toàn taïi cuûa caùc bieán trong boä nhôù thoâng boä qua leänh. who whos who global exist(namesrt) Hieån thò danh saùch caùc bieán ñaõ ñöôïc ñònh nghóa. Hieån thò caùc bieán ñaõ ñöôïc ñònh nghóa cuøng kích thöôùc cuûa chuùng vaø thoâng baùo chuùng coù phaûi laø soá phöùc khoâng. Hieån thò caùc bieán cuïc boä. Hieån thò caùc bieán phuï thuoäc vaøo caùch caùc bieán ñöôïc ñònh nghóa trong chuoãi namestr. Haøm seõ traû laïi giaù trò sau: Neáu namestr laø teân cuûa moät bieán. Neáu namestr laø teân cuûa moät file.m. Neáu namestr laø teân cuûa moät Mex file Neáu namestr laø teân cuûa haøm dòch bôûi Simulink. Neáu namestr laø teân cuûa haøm ñöôïc ñònh nghóa tröôùc bôûi Matlab. Ñoä lôùn cuûa bieán Ñoä lôùn hay chieàu daøi cuûa bieán vector cuõng nhö ma traän coù theå ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua moät soá haøm coù saün cuûa Matlab. size (A) [ m n] = size(A) size(A ,p) size (x) lengh(x) lengh(A) Cho ra moät vector chöùa kích thöôùc ma traän A. Phaàn töû ñaàu tieân cuûa vector laø soá haøng cuûa ma traän, phaàn töû thöù hai laø soá coät cuûa matraän. Traû giaù trò ñoä lôùn cuûa ma traän A vaøo vector xaùc ñònh bôûi hai bieán m vaø n . Ñöa ra soá haøng cuûa ma traän A neáu p=1 vaø soá coät cuûa A neáu p³ 2 Ñöa ra vector moâ taû ñoä lôùn cuûa vector x. Neáu x laø vector haøng m phaàn töû thì giaù trò ñaàu cuûa vector laø m vaø giaù trò thöù hai laø 1. Tröôøng hôïp x laø vector coät n thì giaù trò thöù nhaát seõ laø 1 vaø thöù hai laø n. Traû giaù trò chieàu daøi cuûa vector x Traû giaù trò chieàu daøi cuaû ma traän A . Giaù trò thu ñöôïc seõ laø m neáu m>n vaø ngöôïc laïi seõ laø n neáu n>m. II.4.Caùc leänh thoâng duïng trong ñoà hoïa Matlab: Matlab raát maïnh trong vieäc xöû lyù ñoà hoïa, cho hình aûnh minh hoïa moät caùch sinh ñoäng vaø tröïc quan trong khoâng gian 2D vaø 3D maø khoâng caàn ñeán nhieàu doøng leänh. plot (x,y) Veõ ñoà thò trong toïa ñoä (x,y) plot (x,y,z) Veõ ñoà thò theo toïa ñoä ( x,y ,z) title Ñöa caùc tieâu ñeà vaøo trong hình veõ. xlabel Ñöa caùc nhaõn theo chieàu x cuûa ñoà thò. ylabel Ñöa caùc nhaõn theo chieàu y cuûa ñoà thò. zlabel Ñöa caùc nhaõn theo chieàu z cuûa ñoà thò. grid Hieån thò löôùi treân ñoà thò plot (y) Veõ ñoà thò theo y boû qua chæ soá theo y. Neáu y laø soá phöùc (complex) thì ñoà thò ñöôïc veõ laø phaàn thöïc vaø phaàn aûo cuûa y plot (x,y,S) Veõ theo x,y ; S: laø caùc chæ soá veà maøu saéc vaø kieåu ñöôøng theo bieán str cuûa caùc ñöôøng treân ñoà thò ñöôïc lieät keâ ôû döôùi. plot(x,y,z…,S) Veõ theo x,y,z…; S: laø caùc chæ soá veà maøu saéc vaø kieåu ñöôøng theo bieán str cuûa caùc ñöôøng ñöôïc lieät keâ ôû döôùi. polar (x,y) Veõ ñoà thò theo heä truïc toïa ñoä cöïc bar Veõ ñoà thò daïng coät Caùc chæ soá veà maøu saéc: Giaù trò cuaû bieán Str trong haøm plot veà maøu saéc hay kieàu daùng cuûa ñöôøng ñöôïc lieät keâ theo baûng döôùi ñaây. Kieåu ñöôøng Maøu saéc . : Ñieåm * : Sao X : Chöõ caùi x O : Chöõ caùi o + : Daáu coäng - : Ñöôøng lieàn neùt -- : Ñöôøng ñöùt neùt -. : Ñöôøng chaám gaïch : : Ñöôøng chaám Y: vaøng G : xanh laù caây M : ñoû töôi B : xanh lam C : xanh laù maï. W : maøu traéng R : ñoû K : ñen Ví duï veà ñoà hoïa beà maët (3D) Ngoaøi caùc leänh cô baûn treân coøn coù caùc leänh lieân quan ñeán veõ ñoà thò Vector, veõ ñoà thò theo heä truïc loga,caùc leänh lieân quan ñeán ñoà hoïa beà maët (3D) ,caùc leänh lieân quan ñeán vieäc kieåm soaùt ñoà thò… II.5 .Caùc daïng file söû duïng trong MATLAB: II.5 .1. Script file (M-files): Caùc chöông trình do ngöôøi söû duïng soaïn thaûo ra ñöôïc löu tröõ trong caùc file coù phaàn môû roäng laø *.m. File daïng naøy coøn ñöôïc goïi laø Script file. File ñöôïc döôùi daïng kí töï ASCII vaø coù theå söû duïng trong caùc chöông trình soaïn thaûo noùi chung ñeå taïo noù. Ta coù theå chaïy caùc file gioáng nhö caùc leänh, thuû tuïc cuûa MATLAB. Töùc laø goõ teân file khoâng caàn coù phaàn môû roäng sau ñoù Enter. Khi söû duïng noäi dung cuûa file khoâng ñöôïc hieån thò treân maøn hình. Trong Simulink sô ñoà moâ phoûng cuõûng ñöôïc löu döôùi daïng *.m (trong caùc version 5.x trôû leân thì ñöôïc löu döôùi daïng * .mdl) nhöng ñöôïc goïi laø S-function. Moät soá leänh heä thoáng töông taùc vôùi *.m files thöôøng gaëp echo Leänh cho pheùp xem caùc leänh coù trong *.m files khi chuùng ñöôïc thöïc hieän. type Leänh cho pheùp xem noäi dung,ngaàm ñònh file ôû daïng M-file what Leänh naøy cho bieát taát caû caùc file M –file vaø Mat-file coù trong vuøng laøm vieäc hieän haønh hay khoâng. Moät ví duï veà Script file: II.5.2.Files döõ lieäu: Caùc ma traän bieåu dieãn thoâng tin ñöôïc löu tröõ trong caùc files döõ lieäu. Matlab phaân bieät hai loaïi file döõ lieäu khaùc nhau Mat- files vaø ASCII files. Mat – files löu tröõ caùc döõ lieäu ôû daïng soá nhò phaân, coøn caùc ASCII- files löu caùc döõ lieäu döôùi daïng caùc kí töï. Mat-file thích hôïp cho döõ lieäu ñöôïc taïo ra hoaëc ñöôïc söû duïng bôûi chöông trình MATLAB. ASCII- files ñöôïc söû duïng khi caùc döõ lieäu ñöôïc chia xeû (export –import) vôùi caùc chöông trình cuûa MATLAB . ASCII- files coù theå ñöôïc taïo bôûi caùc chöông trình soaïn thaûo noùi chung hay caùc chöông trình soaïn thaûo baèng ngoân ngöõ maùy. Noù coù theå ñöôïc taïo ra bôûi chöông trình Matlab baèng caùch söû duïng caâu leänh sau ñaây: >> save .dat ./ascii; Nhìn chung Mat lab raát maïnh trong vieäc moâ phoûng cho caùc baøi toaùn kó thuaät. Phaàn meàm Matlab hieän nay ñaõ trôû neân thoâng duïng vaø laø coâng cuï ñaéc löïc cho vieäc giaûng daïy, öùng duïng trong nghieân cöùu ôû caùc tröôøng ñaïi hoïc. CHÖÔNG II CAÙCH KEÁT NOÁI VAØ CAÙC THUOÄC TÍNH CUÛA BLOCKS I. KHAÙI NIEÄM VEÀ SIMULINK: Simulink laø moät phaàn meàm môû roäng cuûa MATLAB (1 Toolbox cuûa Matlab) duøng ñeå moâ hình hoaù, moâ phoûng vaø phaân tích moät heä thoáng ñoäng. Thoâng thöôøng duøng ñeå thieát keá heä thoáng ñieàu khieån, thieát keá DSP, heä thoáng thoâng tin vaø caùc öùng duïng moâ phoûng khaùc. Simulink laø thuaät ngöõ moâ phoûng deã nhôù ñöôïc gheùp bôûi hai töø Simulation vaø Link. Simulink cho pheùp moâ taû heä thoáng tuyeán tính,heä phi tuyeán, caùc moâ hình trong mieàn thôøi gian lieân tuïc, hay giaùn ñoaïn hoaëc moät heä goàm caû lieân tuïc vaø giaùn ñoaïn. Ñeå moâ hình hoaù, Simulink cung caáp cho baïn moät giao dieän ñoà hoïa ñeå söû duïng vaø xaây döïng moâ hình söû duïng thao taùc "nhaán vaø keùo" chuoät. Vôùi giao dieän ñoà hoïa ta coù theå xaây moâ hình vaø khaûo saùt moâ hình moät caùch tröïc quan hôn. Ñaây laø söï khaùc xa caùc phaàn meàm tröôùc ñoù maø ngöôøi söû duïng phaûi ñöa vaøo caùc phöông vi phaân vaø caùc phöông trình sai phaân baèng moät ngoân ngöõ laäp trình. Ñieåm nhaán maïnh quan troïng trong vieäc moâ phoûng moät quaù trình laø vieäc thaønh laäp ñöôïc moâ hình. Ñeå söû duïng toát chöông trình naøy, ngöôøi söû duïng phaûi coù kieán thöùc cô baûn veà ñieàu khieån, xaây döïïng moâ hình toaùn hoïc theo quan ñieåm cuûa lyù thuyeát ñieàu khieån vaø töø ñoù thaønh laäp neân moâ hình cuûa baøi toaùn. II. TÌM HIEÅU VEÀ SIMULINK VAØ CAÙC BLOCKS LIBRARY: II.1 CAÙCH KHÔÛI TAÏO SIMULINK VAØ VEÕ SÔ ÑOÀ MOÂ PHOÛNG: II.1.1 Khôûi taïo SIMULINK: Ñeå vaøo Simulink trong Matlab, ta töø cöûa soå leänh cuûa Matlab ñaùnh doøng leänh: >> simulink ¿ Khi khôûi ñoäng Simulink xong ta ñöôïc maøn hình cöûa soå Simulink. Cöûa soå naøy hoaït ñoäng lieân keát vôùi cöûa soå leänh MATLAB. Ta thaáy cöûa soå Simulink coù nhieàu khoái chöùc naêng (blocks library), trong ñoù coù nhieàu khoái chöùc naêng cuï theå. Hình 2.5 : Caùch vaøo toolbox SIMULINK trong MATLAB Töø cöûa soå leänh ta thaáy ñöôïc caùc khoái thö vieän: Khoái nguoàn (Sources), khoái ñaàu ño (Sinks), khoái phi tuyeán (nonlinear), khoái tuyeán tính (linear), khoái ñaàu noái (Connections)………… Hình 2.6 : Maøn hình cöûa soå thö vieän SIMULINK Thö vieän cuûa Simulink bao goàm caùc khoái chuaån treân, ngöôøi söû duïng cuõng coù theå thay ñoåi hay taïo ra caùc khoái cho rieâng mình. Simulink cuõng gioáng nhö caùc phaàn meàm moâ phoûng thieát keá maïch ñieän töû nhö : MicroSim Eval, EWB, Circuit Maker…. Ñeå veõ sô ñoà moâ phoûng cuõng nhö xaây döïng moâ hình nhö theá naøo.Vieäc xaây döïng moâ hình vaø caùc thao taùc ñeå xaây döïng moâ hình. Ta thöû thieát keá moâ phoûng ví duï sau (Hình 2.7) ñeå bieát ñöôïc vieäc veõ vaø moâ phoûng sô ñoà: Ñeå veõ ñöôïc moâ hình naøy baïn phaûi laømm caùc thao taùc sau: 1.Töø cöûa soå Matlab ñaùnh leänh simulink. Cöûa soå thö vieän caùc khoái seõ xuaát hieän 2.Töø cöûa soå thö vieän ta nhaáp chuoät vaøo File/New/Model hoaëc nhaán Ctrl+ N. Maøn hình cöûa soå moâ hình môùi Untitled ñöôïc môû ra(Hình 8).Töø ñoù ta baét ñaàu xaây döïng moâ hình. 3 . Choïn caùc block ôû caùc thö vieän thích hôïp: Hình 2.7 : Moâ hình phaân tích soùng hình sin Hænh 2.8 : Choïn veõ moät Model (Scheme) môùi Trong sô ñoà naøy choïn caùc khoái töø caùc thö vieän: + Thö vieän caùc nguoàn tín hieäu (Sources): Choïn Sin wave. + Thö vieän caùc khoái nhaän tín hieäu (Sinks): Choïn Scope. + Thö vieän caùc haøm tuyeán tính (Linear): Choïn Integrator. + Thö vieän caùc ñaàu noái ( Connections): Choïn Mux. Ñeå choïn moät thö vieän trong Simulink ta nhaáp keùp (Double Click) vaøo khoái (icon) ñoù. Simulink seõ hieån thò moät cöûa soå chöùa taát caû caùc khoái cuûa thö vieän ñoù. Trong thö vieän nguoàn tín hieäu chöùa taát caùc khoái ñeàu laø nguoàn tín hieäu. Thö vieän nguoàn tín hieäu ñöôïc trình baøy nhö hình 2.9. Ngöôøi söû duïng theâm vaøo sô ñoà cuûa mình baèng caùch gheùp khoái ñoù töø thö vieän hay töø moâ hình baát kì naøo khaùc. Trong ví duï naøy ta choïn khoái phaùt soùng hình sin. Ñaët con troû chuoät leân khoái aán vaø giöõ phím traùi chuoät, keùo khoái tôùi cöûa soå veõ sô ñoà Untitled. Khi di chuyeån khoái ta coù theå thaáy khoái vaø teân cuûa noù di chuyeån cuøng vôùi con troû chuoät. Hình 2.9 : Cöûa soå thö vieän Phaààn Nguoàn tín hieäu. (SOURCES) Hình 2.10 : Khoái vaø teân di chuyeån cuøng khoái . Khi con troû chuoät di chuyeån tôùi nôi baïn caàn ñaët khoái trong sô ñoà baèng caùch nhaû phím chuoät, moät baûn copy cuûa khoái ñaõ ôû trong maøn hình moâ phoûng. Khi ta khoâng vöøa yù choã ñaët ta coù theå di chuyeån khoái baèng caùch nhö treân. Theo caùch naøy cheùp nhöõng khoái coøn laïi vaøo trong maøn hình moâ phoûng ñeå tieáp tuïc xaây döïng sô ñoà. Muoán copy tieáp moät khoái Sin nöõa trong moät moät sô ñoà, ta laøm baèng caùch giöõ phím Ctrl + phím traùi chuoät vaø di chuyeån tôùi ñieåm caàn ñaët khoái, luùc ñoù moät khoái ñaõ ñöôïc copy. Vôùi taát caû caùc khoái ñaõ cheùp vaøo cöûa soå maøn hình moâ phoûng seõ ñöôïc hieån thò nhö treân hình 2. 11. Neáu xem kó töøng khoái, chuùng ta thaáy daáu > ôû beân phaûi cuûa khoái laø daâuù ñaàu noái daønh cho ngoõ ra cuûa tín hieäu, coøn daáu > ôû beân traùi laø daáu ñaàu noái daønh cho ngoõ vaøo. Tín hieäu ñi töø ñaàu ra cuûa moät khoái tôùi ñaàu vaøo cuûa khoái khaùc theo moät ñöôøng noái giöõ hai khoái. Khi moät khoái ñaõ ñöôïc noái thì bieåu töôïng > cuõng maát ñi. Hình 2.11. Cöûa soå sô ñoà vôùi caùc khoái ñaõ ñöôïc copy. OUTPUT PORT INPUT PORT Hình 1.12 .Ñaàu vaøo - ra cuûa moät khoái Töø hình 1.11 ta thaáy khoái Mux coù ba coång vaøo nhöng ta caàn coù hai coång neân ta phaûi thay ñoåi thoâng soá cuûa Mux, baèng caùch nhaáp keùp leân khoái Mux vaø thay ñoåi giaù trò thoâng soá "Number of Input" laø 2 (hình 2.13).Sau ñoù nhaán phím Apply vaø ñoù cöûa cöûa soå Mux. Simulink seõ ñieàu chænh soá coång vaøo theo giaù trò ñaõ nhaäp. Hình 2.13. Cöûa soå thoâng soá khoái Mux. Baây giôø ta coù theå noái caùc khoái laïi vôùi nhau. Ñaàu tieân haõy noái ñaàu ra khoái phaùt Sin tín hieäu tôùi ñaàu vaøo treân khoái Mux. Coâng vieäc thöïc hieän noái caùc khoái, noùi chung khoâng theo thöù töï baét buoäc naøo caû. Coâng vieäc thöïc hieän noái caùc sô ñoà cuõng gioáng nhö caùc phaàn meàm thieát keá ñieän töû naøo ñoù laø ñaët con troû chuoät taïi ñaàu noái (ra) cuûa khoái naøy (con troû chuoät bieán thaønh daáu coäng), giöõ troû chuoät vaø keùo tôùi ñaàu noái (vaøo) cuûa khoái khaùc. Trong quaù trình noái, ñöoøng noái coù hình neùt ñöùt vaø con troû seõ thay ñoåi thaønh daáu coäng keùp khi laïi gaàn khoâí caàn noái. Hình 2.14. Cöûa soå moâ hình tröôùc khi noái daây. Hình 2.15. Cöûa soå moâ hình khi ñang noái daây. Baïn coù theå noái baèng caùch nhaû phím chuoät khi con troû ôû beân trong khoái. Khi ñoù ñöôøng noái seõ noái vaøo coång gaàn vò trí con troû nhaát. Hình 2.15. Hình khoâí Sin ñaõ noái vaøo treân khoái Mux. Phaàn lôùn caùc ñöôøng noái ñi töø ñaàu ra cuûa moät khoái tôùi ñaàu vaøo cuûa moät khoái khaùc. Coù ñöôøng noái töø moät ñöôøng naøo ñoù ñi tôùi ñaàu vaøo cuûa moät khoái ta goïi ñoù laø ñöôøng reõ nhaùnh. Vieäc veõ ñöôøng reõ nhaùnh coù söï khaùc bieät so vôùi veõ ñöôøng noái chính. Ñeå veõ ñöôïc reõ nhaùnh ta thöïc vieäc nhö sau: Ñaët con troû vaøo ñieåm caàn veõ ñöôøng reõ nhaùnh. Hình 2.16. Con troû ñaët vaøo ñieåm caàn reõ nhaùnh. Aán phím Ctrl + giöõ phím traùi chuoät ,keùo con troû chuoät tôùi ñaàu vaøo cuûa khoái. Nhaû phím chuoät, Simulink seõ veõ moät ñöôøng töø ñieåm baét ñaàu tôùi coång vaøo cuûa khoái. Tuy nhieân chuùng ta cuõng coù theå noái daây töø ñaàu vaøo (ñaàu ra) cuûa moät khoái tôùi ñöôøng noái chính, maø khoâng caàn giöõ phím Ctrl . Tuy nhieân vieäc noái daây seõ baát tieän do moái noái hình thaønh khoâng theo yù muoán hoaëc khoâng noái ñöôïc. Hình 2.17.Moät ñoaïn daây khoâng nhö yù . Keát thuùc vieäc noái daây, moâ hình ñöôïc hieån thò nhö treân hình 2.19. Tuy nhieân trong quaù trình noái daây coù theå coù nhöõng ñöoøng noái daây khoâng nhö yù ta muoán, ta coù theå boû ñi hoaëc söû a chöõa laïi baèng caùch nhaáp chuoät vaøo ñoaïn daây ñoù, sau ñoù ta nhaán phín Delete hoaëc di chuyeån ñoaïn daây ñeå söûa laïi. Hình 2.18. Moät ñoaïn daây ñaõ ñöôïc choïn. Hình 2. 19. Cöûa soå moâ hình ñaõ ñöôïc veõ xong. Baây giôø ta môû khoái Scope ñeå hieån thò tín hieäu ra vaø chaïy moâ phoûng trong 10s. Ñaàu tieân ta phaûi ñaët thoâng soá moâ phoûng baèng leänh Parameter trong menu Simulation. Ñaët thôøi gian moâ phoûng (Stop time) laø 10.0. Sau ñoù nhaán vaøo Apply ñeå Simulink aùp duïng caùc thoâng soá do ta ñaët vaø ñoùng hoäp hoäi thoaïi baèng caùch nhaán vaøo Close. Hình 2.20 . Hoäp hoäi thoaïi Parameter cuûa Simulink Choïn Start trong menu Simulation ñeå chaïy moâ phoûng vaø ta Double Click vaøo khoái Scope ñeå xem daïng soùng ra cuûa tín hieäu. Muoán döøng moâ phoûng thì choïn Stop hay Pause töø menu Simulation. Hình 2.21 . Cöûa soå hieån thò tín hieäu ra cuûa sô ñoà. Ñeå löu sô ñoà naøy ta choïn Save töø menu File, nhaäp teân file. File naøy seõ chöùa moâ hình ñaõ veõ. II.2 CAÙC BLOCKS LIBRARY: Sau ñaây laø caùc BLOCK LIBRARY cuûa Simulink. Giuùp cho coù caùch nhìn khaùi quaùt thö vieän cuûa Simulink. Hình 2.22: Thö vieän Phaàn Rôøi Raïc (DISCRETE) Hình 2.23 : Thö vieän Ñoà thò (SINKS) Hình 2.24 : : Thö vieän Phaàn Tuyeán tính (LINEAR) Hình 2.24:Thö vieän Phaàn Phi Tuyeán (NONLINEAR) Hình 2.26: Thö vieän Phaàn Ñaàu Noái (CONECTIONS) Hình 2.27: Thö vieän BLOCKSETS vaø TOOLBOXES III. THUOÄC TÍNH CUÛA MOÄT BLOCK VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIAÛI BAØI TOAÙN TRONG SIMULINK. Nhö chuùng ta ñaõ bieát phaàn töû ñeå xaây döïng neân moät sô ñoà trong Simulink ñoù chính laø Block. Moät Block ñöôïc quy ñònh bôûi hai thuoäc tính: Vaên phong vaø caáu truùc. Thuoäc tính veà vaên phong ñöôïc moâ taû trong baûn Style: Style Drop Shadows Orientation Title Font… Foreground Color Background Color Screen Color Bao goàm : Drop Shadows : Baät taét boùng cuûa Block. Orientation : Ñònh höôùng choïn Block. Söï ñònh höôùng naøy coù theå choïn phím noùng Ctrl +R ñeå xoay 900 hoaëc Ctrl + F ñeå xoay 1800 Title : Ñaët teân cho Block. Displayed Hidden Top/Left Bottom/Right Hieän teân Block AÅn teân Block Teân cuûa Block naèm treân ñænh block hay beân traùi. Teân cuûa Block naèm ôû döôí block hay beân phaûi. Font :Ñònh daïng Font cho Block Color : maøu neàn, khung maøu chöõ cho Block. Thuoäc tính veà caáu truùc ñöôïc moâ taû trong hoäp hoäi thoaïi cuûa Block. Môû noù baèng caùch Double Click chuoät vaøo bieåu töôïng Block. Trong hoäp hoäi thoaïi coù nhöõng thaønh phaàn sau: Teân khoái (block name) Moâ taû ngaén goïn veà ñaët ñieåm cuûa khoái (Brief explanation) Nhöõng maûng thoâng soá (parameters) neáu khoái ñoù caàn nhöõng thoâng soá. Giaûi thích veà ñaëc ñieåm cuûa khoái. (Help button) Nhöõng moâ taû veà nhöõng caáu truùc thuoäc tính cuûa caùc blocks trong Simulink seõ ñöôïc moâ taû trong chöông III. Block name Brief explanation For further information Parameter Hình 2.28: Thuoäc tính caáu truùc cuûa moät Block III.2 .Caùc phöông phaùp giaûi baøi toaùn moâ phoûng trong Simulink : Trong Simulink vieäc giaûi caùc baøi toaùn moâ phoûng coù nhieàu phöông phaùp giaûi khaùc nhau. Sau ñaây laø caùc caùch giaûi ñöôïc aùp duïng trong Simulink. Phöông phaùp Euler : laø phöng phaùp coå ñieån vôùi bieán laø böôùc. Phöông phaùp naøy khaû thi cho baát cöù heä thoáng naøo coù nhöõng böôùc nhoû. Do ñoù nhöõng baøi toaùn coù lieân quan ñeán vieäc tính toaùn quaù nhieàu thì khoâng bao giôø chính xaùc. Phöông phaùp naøy chæ neân duøng cho vieäc kieåm tra keát quaû. Phöông phaùp Runge-Kutta 3 vaø Runge-Kutta 5: Ñaây laø phöông phaùp thoâng duïng aùp duïng cho moïi loaïi baøi toaùn vaø noù coù theå ñaït chæ tieâu chaát löôïng so vôùi caùc phöông phaùp ñaëc bieät khaùc. Phöông phaùp naøy thích hôïp cho cho heä lieân tuïc vaø heä phi tuyeán. Khoâng laøm vieäc vôùi heä coù ma saùt. Phöông phaùp Adams :laø phöông phaùp töï chænh aùp duïng cho heä khoâng coù ma saùt. Phöông phaùp Gear : laø phöông phaùp töï chænh aùp duïng cho heä coù ma saùt. Phöông phaùp naøy khoâng laøm vieäc toát khi heä bò roái loaïn do ngoõ vaøo thay ñoåi lieân tuïc. Phöông phaùp Adams / Gear : Choïn giöõa hai phöông phaùpAdams vaø Gear. Phöông phaùp LinSim : laø phöông phaùp duøng cho heä tuyeán tính. Neáu heä mang tính chaát tuyeán tính nhöng coù vaøi khoái phi tuyeán thì heä cuõng laøm vieäc toát. CHÖÔNG III BLOCKS LIBRARY (Caùc khoái chöùc naêng trong thö vieän Simulink) Nhöõng khoái cuûa SIMULINK ñöôïc moâ taû trong chöông naøy. Nhöõng moâ taû trong chöông naøy laø nhöõng moâ taû ngaén goïn giuùp ích cho vieäc tra cöùu vaø söû duïng. Theo ñoù, taát caû caùc khoái ñöôïc xem nhö coù theå laøm vieäc trong moâi tröôøng ña bieán (coù höôùng) vaø voâ höôùng. III. 1 . SOURCES: Ñaây laø nhoùm bao goàm caùc khoái phaùt vaø nhaän tín hieäu . Maøn hình hieån thò 1.CLOCK : Cung caáp vector theo thôøi gian Môû trong suoát thôøi gian moâ phoûng, hieån thò thôøi gian lieân tuïc maø cuoäc moâ phoûng ñang xaûy ra. Ñieåm quan troïng laø Clock khoâng phaûi laø khoái phaùt thôøi gian, maø chæ laø khoái hieån thò thôøi gian moâ phoûng. Ñöôïc pheùp noái vôùi To Workspace ñeå chuyeån vector thôøi gian vaøo trong Matlab. Maøn hình caøi ñaët thoâng soá laø haèng soá 2. CONSTANT: Phaùt ra giaù trò laø haèng soá Nhöõng thoâng soá : Giaù trò constant. 3. Sine Wave: Khoái phaùt ra soùng coù daïng sin. Nhöõng thoâng soá : Giaù trò bieân ñoä, taàn soá ( rad/s, hezt), pha, thôøi gian laáy maãu (chæ aùp duïng cho heä giaùn ñoaïn). Maøn hình caøi ñaët thoâng soá cho khoái sin 4. Signal Generator: Cung caáp cho 4 daïng soùng khaùc nhau (gioáng nhö maùy phaùt soùng): + Soùng Sin + Soùng vuoâng (square) + Soùng raêng cöa (sawtooth) + Soùng ngaåu nhieân ( random). Nhöõng thoâng soá : Daïng soùng, giaù trò bieân ñoä (giaù trò ñænh), taàn soá, ñôn vò taàn soá. Nhuõng giaù trò naøy coù theå thay ñoåi trong quaù trình moâ phoûng. 5. Repeating sequency: Laëp laïi daïng soùng ñaõ cho moät caùch tuaàn töï Nhöõng thoâng soá : vector thôøi gian vaø quan heä giaù trò cuûa haøm vector (cuøng chieàu) Khi moâ phoûng thôøi gian rôi vaøo trong phaïm vi cuûa vector thôøi gian cuûa ngoõ ra thì noù ñöôïc xem nhö From Workspace. Noùi caùch khaùc, haøm naøy laø phaàn môû roäng bôûi moät daïng soùng cô baûn coù chu kì laëp. Tín hieäu ñöôïc phaùt ra vôùi chu kì tuaàn hoaøn coù bieân ñoä baèng vector. 6. Step input: Phaùt ra daïng soùng coù tính chaát haøm böôùc: Nhöõng thoâng soá : Thôøi gian chuyeån ñoåi (Steptime), giaù trò ñaàu, giaù trò cuoái. Thôøi gian chuyeån ñoåi coù theå aâm vaø ñieàu kieän ñaàu coù theå lôùn hôn giaù trò cuoái 1 ñôn vò. 7. Chirp Signal: Phaùt ra moät tín hieäu maø taàn soá taêng tuyeán tính theo thôøi gian . Nhöõng thoâng soá : Taàn soá ban ñaàu (Hz), thôøi gian ñích caàn ñaët (s),taàn soá taïi thôøi gian ñích. Khoái naøy ñöôïc duøng trong vieäc phaân tích phoå cuûa heä khoâng tuyeán tính. Taàn soá ñaët ban ñaàu coù theå lôùn hôn taïi taàn soá ñaët cuoái cuøng. Nhöng sau thôøi gian ñích ñaõ ñaët taàn soá baét ñaàu taêng leân. 8. Pulse Generator : Phaùt ra moät chuoåi xung tuaàn töï vôùi khoaûng thôøi gian oån ñònh. Nhöõng thoâng soá : Chu kì xung, ñoä roäng xung (heä soá chu kì), bieân ñoä xung, thôøi gian baét ñaàu phaùt xung. 9.Random Number: Boä phaùt soá ngaãu nhieân (yù nghiaõ Zero) phaân boá chuaån (Phaân boá Gauss). Nhöõng thoâng soá: Giaù trò trung bình, khoaûng bieán ñoåi, giaù trò baét ñaàu phaùt sinh (seed), thôøi gian laáy maãu. Ñieåm khaùc bieät cuaû khoái naøy söï khaùc nhau cuûa giaù trò "seed". Giaù trò naøy coù theå laø moät vector. Trong heä rôøi raïc (phuï thuoäc vaøo thôøi gian) lieân quan ñeán vaán ñeà soá noù thöôøng ñöôïc duøng hôn khoái Band –Limited White Noise. 10.From Workspace: Ñoïc döõ lieäu töø ma traän MATLAB. Nhöõng thoâng soá: baûng ma traän . Ma traän naøy phaûi chöùa ít nhaát hai coät, coät ñaàu tieân phaûi laø vector thôøi gian (noù phaûi laø giaù trò taêng ñôn ñieäu). Neáu giaù trò ngoõ ra caàn thôøi gian taïi giöõa hai giaù trò ñaõ choïn thì ngoõ ra phaûi laø noäi suy tuyeán tính giöõa hai giaù trò thôøi gian yeâu caàu ñaët trong ngoaëc. 11. From File: Ñoïc döõ lieäu töø moät file. Nhöõng thoâng soá : Teân file. Döõ lieäu phaûi gioáng nhö moät ma traän. Moãi coät phaûi phaûi coù giaù trò cuûa n ngoõ vaøo taïi thôøi ñieåm cho tröôùc (yeáu toá ñaàu tieân cuûa coät). Sau ñoù, haøng thöù nhaát laø moät vector thôøi gian (so vôùi From Workspace haøng vaø coät ngöôïc nhau). 12. Digital Clock: Cung caáp thôøi gian cho heä rôøi raïc. Nhöõng thoâng soá: thôøi gian maãu. Khoái naøy khoâng gioáng khoái Clock . 13. Band –Limited White Noise: Phaùt ra moät daõy tín hieäu oàn traéng. Nhöõng thoâng soá : Phoå naêng löôïng, thôøi gian maãu, giaùtrò "seed". III.2 .SINKS: 1. Scope: Hieån thò daïng tín hieäu trong suoát thôøi gian moâ phoûng (gioáng nhö Oscilloscope) Nhöõng thoâng soá : Phaïm vi truïc ngang (thôøi gian) vaø truïc doïc. Truïc ngang coù theå cuoän ôû moãi phaïm vi. Nhaáp chuoät vaøo ñaây ñeå thay ñoåi thuoäc tính cuûa Scope( truïc ngang vaø doïc) Maøn hình cuûa Scope vaø baûn thuoäc tính cuûa noù 2. To Workspace: Löu tröõ döõ lieäu döôùi daïng moät ma traän. Nhöõng thoâng soá:Teân ma traän, soá maãu toái ña(maximum) ñeå xuaát ra. Moãi moät coät ma traän ñaïi dieän cho moãi giaù trò khaùc nhau döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñeán MATLAB cho ñeán khi keát thuùc moâ phoûng. Neâuù söï moâ phoûng caàn soá böôùc lôùn hôn giaù trò maximum moät ñôn vò thì khoái naøy chæ löu giaù trò n cuoái cuøng ,vôùi n laø giaù trò laáy maãu maximum ñaõ quy ñònh. Thoâng soá thöù hai cuaû haøng trong maximum laø tuyø yù (timestep: buôùc thôøi gian), Matlab chæ löu giaù trò n chung. Thöôøng thöôøng vector thôøi gian khoâng caàn khoaûng caùch ñeàu; thoâng soá thöù ba cuûa maximum cuõng tuyø yù nhöng coù ñaëc ñieåm laø phaûi phuø hôïp vôùi thôøi gian laáy maãu vôùi döõ lieäu ñöôïc thu thaäp. Ví duï neáu baïn caøi ñaët thoâng soá cho maximum… [ 100, 3, 0.4] Ngoõ ra cuûa ma traän goàm 100 haøng (soá coät töông öùng vôùi chieàu cuûa khoái vaøo) maø giaù trò moãi laàn tích tröõ T =3* 0.4 giaây (s) coù nghó laø taïi To =0 ,T1=1*3*0.4 =1.2._.