آموزش کار با سیمولینک در متلب و طراحی یک مدل

سلام. شروع کار با متلب با سیمولینک : آموزش طراحی یک مدل را آماده کردیم.

شروع کار با نرم افزار متلب

آموزش کامل نرم افزار متلب را آماده کرده ایم. در این قسمت به طراحی یک مدل با Matlab و Simulink میپردازیم.

سیمولینک چیست؟

سیمولینک در چند سال گذشته در بین آکادمی ها و صنایع به پرکاربردترین بسته نرم افزاری مهندسی تبدیل شده است. سیمولینک با نرم افزار MATLAB یکپارچه شده است که برای مدل سازی ، شبیه سازی و تجزیه و تحلیل سیستم های پویا استفاده می شود. سیمولینک یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) را به عنوان نمودارهای بلوک فراهم می کند تا مدل شما را همانطور که می خواهید با استفاده از مداد و کاغذ بسازید ، بسازد.

برای درک سیمولینک می توانید به مثال ساده ی زیر توجه کنید :

در مثال بالا ، ما یک موج سینوسی از بلوکی موج سینوسی تولید می کنیم و آن را با ضریب افزایش که مستقیماً با دوبار کلیک کردن روی دامنه ی بلوکی ، سیمولینک را چک میکنیم ، تقویت میکنیم.

اگر در MATLAB تازه وارد هستید ، ابتدا اصطلاحات استفاده شده در MATLAB را یاد بگیرید و با LED Blinking شروع کنید.

پیشنهاد میکنم آموزش پردازش تصویر در متلب را بخوانید.

راه اندازی سیمولینک در نرم افزار MATLAB

برای باز کردن سیمولینک در MATLAB ، بر روی دکمه سیمولینک از نوار منو MATLAB کلیک کنید،همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است:

در غیر این صورت ، فقط می توانید از پنجره فرمان MATLB استفاده کنید تا سیمولینک را باز کنید. فقط “سیمولینک” را در خط فرمان بنویسید و کلید Enter را فشار دهید

simulink

در تصویر زیر، پس از باز کردن سیمولینک، اولین پنجره نمایش داده شده:

همانطور که در تصویر بالا می بینید گزینه های مختلفی برای انجام کارهای متنوعی وجود دارد، از جمله ایجاد تمپلیت شخصی (Your Templates)، مدل خالی (Blank Model)، کتابخانه خالی (Blank Library) و گزینه‌های دیگر.

هر زمان که نیاز به طراحی یک مدل جدید داشتیم ، با دوبار کلیک کردن، گزینه “Blank Model” را انتخاب می کنیم.  پنجره مدل خالی که می توانیم از آن به عنوان پنجره سیمولینک نیز نام ببریم ، به صورت تصویر زیر است.

مرورگر کتابخانه سیمولینک

مرورگر كتابخانه سیمولینک شامل سینک ها، منابع ، اتصالات،مؤلفه هاي خطي و غير خطي است.سیمولینک به مراتب بهتر از سایر بسته های نرم افزاری قبلی است که فرمول بندی معادلات را در یک برنامه انجام می دادند،در حالی که در سیمولینک می توانید توابع و بلوک ها را انتخاب کنید و مقادیر متغیر معادلات را وارد کنید.

برای باز کردن یک مرورگر کتابخانه سیمولینک،می توانید به سادگی بر روی دکمه Library Browser از منوی سیمولینک کلیک کنید، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است

راه دیگر برای باز کردن مرورگر کتابخانه سیمولینک، نوشتن فرمان زیر در پنجره فرمان است.فرمان نسبت به بزرگ یا کوچک بودن حروف حساس است،پس هنگام نوشتن دقت کنید:

slLibraryBrowser

به این ترتیب به نظر می رسد كه می توانید در مرورگر كتابخانه سیمولینک ، سینك ها ، منابع ، اتصالات ، اجزای خطی و غیر خطی جستجو كنید.

اجرای نسخه آزمایشی مدل با سیمولینک MATLAB

همانطور که در تصویر زیر میبینید،سیمولینک در حال حاضر شامل تعدادی مدل ساده و پیشرفته در انواع مختلف سیستم، مانند صدا ، ارتباطات ، دید رایانه ای ، DSP(پردازش سیگنال دیجیتال)،بازده واقعی و بسیاری موارد دیگر است.

همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده، برای اجرای یک نمونه یا مدل نمایشی،فقط دوبار کلیک کنید، یک پنجره بازشو از مدل سیمولینک ظاهر می شود.

همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، بعد از مدل سازی می توانید مدل را با استفاده از روش ادغام، منوی سیمولینک یا پنجره فرمان شبیه سازی کنید. ساده ترین و راحت ترین راه، استفاده از دکمه RUN از منوی سیمولینک برای اجرای یک مدل است.

در صورت تمایل می توانید مدل نمایشی را استفاده یا ویرایش کنید.

پروژه تشخیص پلاک خودرو ایرانی با متلب را نیز مشاهده کنید.

آموزش اشکال زدایی و دیباگ کردن

اشکال زدایی سیمولینک ابزاری از سیمولینک برای یافتن یا تشخیص اشکالات در یک مدل است. اشکال زدایی به شما کمک می کند تا شبیه سازی را به صورت مرحله به مرحله انجام دهید و همچنین حالت های ورودی ، خروجی و بلوک را نمایش دهید.

برای شروع یک اشکال زدایی ، فقط باید روی مدل اشکال زدایی در نوار منو Simulink کلیک کنید ، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.

حتی می توانید با تایپ کردن دستور زیر ، یک اشکال زدایی را از پنجره فرمان شروع کنید :

sldebug (‘model name’)

ایجاد مدل سیمولینک برای سیگنال تقویت کننده

گام 1: سیمولینک را با کلیک بر دکمه “simulink”یا تایپ سیمولینک در پنجره فرمان باز کنید.

گام 2: همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، مدل خالی (Blank Model) را انتخاب کنید.

گام 3: اکنون، ما فرایند تشکیل مدل “تقویت کننده سیگنال ” را شروع مي کنیم که یک سیگنال ورودی به آن اعمال می شود و با ضریب بهره ای تقویت می گردد.

برای مدل تقویت کننده سیگنال به بلوک های sine wave، Gain وscope نیاز داریم.

گام 4: با تایپ  ‘sl’LibraryBrowser’ در پنجره فرمان، مرورگر کتابخانه را باز کنید و بلوک های مورد نیاز را انتخاب کرده و آنها را از پنجره مرورگر کتابخانه به پنجره سیمولینک می کشانیم یا اصطلاحا درگ می کنیم. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.

گام 5: پس از قرار دادن بلوک ها در پنجره سیمولینک، شما باید مطابق شکل زیر آنها را به یکدیگر متصل کنید.

گام 6: شما باید تنظیمات را برای دریافت 2 ورودی در scope تغییر دهید، بنابراین با دو بار کلیک روی scope و سپس به قسمت تنظیمات رفته و تعداد پورت های ورودی را به 2 تغییر دهید، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.

گام 7: اکنون برای تقویت، می توانید مقدار دامنه sine wave (موج سینوسی) و با دو بار کلیک کردن روی بلوک مربوطه ضریب بهره ای را تنظيم کنید.

گام 8: پس از اتمام این، می توانیم مدل Simulink خود را با کلیک کردن بر روی دکمه Run که در منوی Simulink آورده شده است، اجرا کنیم.

چند لحظه منتظر می مانیم تا اجرای برنامه به اتمام برسد که می توانید در گوشه پایین سمت راست پنجره مشاهده کنید.

گام 9: اکنون برای دیدن نتیجه روی بلوک “scope” دو بار کلیک می کنیم و شما قادر خواهید بود هم ورودی و هم شکل موج تقویت شده را همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، مشاهده کنید.

در نتیجه، اگر شکل موج خروجی را مشاهده کنید، با ضریب 3 تقویت می شود.

گام 10: اکنون شما می توانید مدلتان را ذخیره کنید و همچنین می توانید یک نسخه از آن را چاپ کنید. پسوند طرح سیمولینک “slx.” است. بنابراین زمانی که در حال ذخیره شدن است به پسوند نگاه کنید، بطور کلی، آن به صورت اتوماتیک یک پسوند “slx” می گیرد.

همچنین می توانید ویدئوی داده شده در انتها را برای “ایجاد یک مدل با استفاده از سیمولینک MATLAB” بررسی کنید.

مدل سازی یک سیستم کنترل پویا

سیمولینک برای تجزیه و تحلیل سیستم های پیچیده مختلف براساس زمان واقعی مربوط به اصطکاک ، مقاومت هوا ، لغزش دنده و غیره استفاده می شود. این سیستم بسیار پیچیده است  و طراحی یک الگوی برای آن، خارج از محدوده ی این مقاله است. اما برای یادگیری نحوه ی مدل سازی سیستم کنترل پویا ، MATLAB خود مستندات خوبی را ارائه داده است. شما میتوانید در شروع آموزش MATLAB ، به آن دسترسی پیدا کنید. پس از انتخاب شروع، به “مدل یک سیستم پویا” بروید.

همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است ، به مرورگر راهنما MATLAB تغییر مسیر داده می شوید.

روند کامل برای طراحی یک مدل Simulink ، در فیلم زیر نشان داده شده است :