بلوکهای ورودی در سیمولینک | پله، شیب و سینوسی
به نام خدا و سلام.
به جلسه پنجم از سری جلسات آموزش سیمولینک متلب خوش آمدید. آموزش متلب و سیمولینک بصورت رایگان و تخصصی از وبسایت متلبپلاس ارائه میشود. در جلسات قبل اپراتورهای ریاضی، بلوک Mux و Demux و Subsystem معرفی شد. برای دانلود آموزش سیمولینک جلسات قبل، میتوانید روی لینک قرمز 👉 کلیک نمایید. در این جلسه به معرفی بلوکهای ورودی میپردازیم. منظور از بلوکهای ورودی در سیمولینک، انواع مختلف ورودیهایی است که به سیستم وارد میشود. ورودیهایی مثل پله، ورودی شیب، ورودی سینوسی و… ازین موارد اند.
با متلب پلاس همراه باشید.
بلوکهای ورودی در سیمولینک
منظور از بلوک ورودی، توابعی هستند که بعنوان ورودی به سیستم داده شده و رفتار آن را ارزیابی میکنیم. از جمله بلوکهای ورودی میتوان به ورودی پله (Step)، ورودی شیب (Ramp)، ورودیهای مثلثاتی و… اشاره کرد. در ادامه با هریک از این نوع ورودیها و نحوهی پیاده سازی آنها در سیمولینک آشنا میشویم.
ورودی پله در سیمولینک
یکی از مهمترین ورودیها برای بررسی سیستم، تابع پله واحد (Unit Step Function) است. ورودی پله از انتگرال تابع ضربه بدست میآید. مقدار نهایی تابع پله میتواند بطور دلخواه تعیین شود، اما مقدار رایج آن یک (پله واحد) است.
برای اعمال ورودی پله به یک سیستم در سیمولینک، از بلوک Step استفاده میکنیم. برای دسترسی به بلوک Step در سیمولینک، ابتدا به کتابخانه یا Simulink Library Browser میرویم. سپس به آدرس Simulink > Sources رفته و بلوک Step را انتخاب میکنیم.
میدانیم که ورودی پله دو مشخصه بسیار مهم به همراه دارد. زمان اعمال ورودی به سیستم و مقدار آن. برای تعیین این مشخصات، ابتدا روی بلوک Step در مدل دابل کلیک میکنیم. زمان اعمال ورودی در در قسمت Step time وارد میشود. Step time در شکل زیر مشخص شدهاست.
این پارامتر مشخص کننده این است که در چه زمانی از اجرا، ورودی پله به سیستم اعمال شود. برای درک بهتر به دو شکل زیر دقت کنید.
در شکل بالا سمت چپ، مقدار پله در ثانیه اول از مقدار صفر به یک رسیده است. این مورد در شکل سمت راست در زمان 5 ثانیه اعمال شدهاست.
دومین مقداری که در ورودی پله اهمیت دارد، مقدار نهایی یا حداکثر مقدار پله است. این پارامتر در ورودی پله با نام Final Value مشخص شده (مطابق شکل زیر).
برای درک بهتر این مشخص در ورودی پله، به شکل زیر دقت کنید. در این شکل دو ورودی پله روی هم رسم شدهاند. ورودی پله آبی رنگ دارای مقدار نهایی یک و زمان یک است. همچنین ورودی پله قرمز رنگ دارای مقدار نهایی 2 و زمان اعمال 4 است. این تفاوت به وضوح با رسم دو ورودی در یک نمودار قابل مشاهده است.
ورودی شیب (Ramp) در سیمولینک
از نظر ریاضی، ورودی شیب انتگرال ورودی پله است و رفتار آن مانند خط y=ax میباشد. برای دسترسی به بلوک ورودی شیب، به کتابخانه سیمولینک رفته و در سربرگ Sources بلوک Ramp را انتخاب میکنیم.
بلوک ورودی شیب دو پارامتر مهم یعنی زمان شروع و مقدار شیب را نیاز دارد. این پارامترها را با دابل کلیک کردن بر روی بلوک Ramp در مدل سیمولینک تعیین میکنیم. پارامتر شیب در قسمت Slope و زمان شروع نیز در قسمت Start time تعیین میشوند (مطابق شکل زیر).
در شکل زیر دو نمودار با ورودیهای شیب مختلف روی هم رسم شدهاست. خط آبی رنگ، ورودی شیب با مقدار شیب یک و زمان شروع یک است. خط قرمز رنگ نیز ورودی شیب با مقدار شیب 0.5 و زمان شروع 2 ثانیه میباشد.
ورودی سینوسی در سیمولینک
در سیمولینک متلب، ورودی سینوسی نیز ارائه شدهاست. ورودی سینوسی یکی از پرکاربردترین ورودیها برای شبیه سازی در سیمولینک است. بلوک ورودی سینوسی در کتابخانه و سربرگ Sources با نام Sine Wave قرار دارد.
ورودی سینوسی عملا همان تابع سینوس در ریاضیات است که به یک سیستم وارد میشود. به همین دلیل بلوک Sine Wave دارای تمامی پارامترهایی است که یک تابع سینوسی دارد. 3 مشخصه اصلی تابع سینوس مقدار دامنه، فرکانس و فاز تابع است (مطابق فرمول زیر).
با دابل کلیک بر روی بلوک Sine Wave، همه مشخصات فوق قابل تعیین است.
در شکل زیر ورودی سینوس با چند حالت مختلف رسم شدهاست.
ورودی رندوم (تصادفی) در سیمولینک
ورودیهای رندم به ورودیهایی گفته میشود که تصادفی بوده و دارای تابع یا فرمول خاصی نیستند. ورودیهای تصادفی در بررسی سیستمها کاربرد فراوانی دارند. یکی از دلایل استفاده از ورودی تصادفی، این است که میتوانند تمام مودهای سیستم را فعال کنند. در سیمولینک متلب چندین بلوک وجود دارد که ورودی تصادفی را ایجاد میکند. یکی از بهترینهای آنها بلوک Band-Limited White Nose است که در بخش Sources قرار دارد.
بلوک Signal Builder در سیمولینک
اگر بخواهیم به سیستم ورودی خاصی مثل ذوزنقه بدهیم، از بلوک Signal Builder استفاده میکنیم. در واقع بلوک Signal Builder برای ساخت سیگنالهای دلخواه بکار میرود. این بلوک را میتوان در کتابخانه سیمولینک، در بخش Sources پیدا کرد.
با دابل کلیک روی این بلوک پنجره زیر باز میشود. در این پنجره میتوان سیگنال ورودی دلخواه خود را در سیمولینک ایجاد نمود.
شکل فوق بصورت پیشفرض در این بلوک قرار دارد. برای تغییر آن و ایجاد یک سیگنال جدید میتوان از گزینههای موجود در این پنجره استفاده کرد. مثلا برای تغییر نقاط ابتدا و انتهای سیگنال مستطیلی فوق، روی نقاط گوشه کلیک میکنیم. سپس مختصات جدید (دلخواه) را بجای مختصات قبل وارد میکنیم.
همچنین در سربرگ پنجره بلوک چند شکل آماده وجود دارد که در صورت احتیاج میتوانید از آنها استفاده کنید.
جمعبندی
جلسه پنجم از مجموعه جلسات آموزش رایگان سیمولینک در اینجا به پایان رسید. در این جلسه از سری جلسات آموزش رایگان سیمولینک با بلوکهای ورودی آشنا شدیم. سعی کردیم تا مهمترین و پرکاربردترین بلوکهای ورودی مثل پله، رمپ، سینوسی و… را معرفی کنیم. از بلوکهای ورودی برای دادن ورودی به سیستم در سیمولینک استفاده میشود. بلوکهای ورودی در اکثر شبیه سازیهای سیمولینک نقش مهمی ایفا میکنند. به همین دلیل توصیه میشود که مباحث این جلسه را بطور کامل و دقیق مطالعه کنید.
هدف تیم متلب پلاس ارائه محتوای آموزشی درجه یک برای شما عزیزان است.
اگر سوال و ابهامی درباره مباحث این جلسه دارید در بخش نظرات (پایین همین صفحه) به ما بگید. از فهرست سمت راست👉 هم میتونید به محتوای بقیه جلسات آموزش سیمولینک متلب دسترسی داشته باشید.
دیدگاهتان را بنویسید