Introdução ao Simulink e Modelagem de Sistemas Dinâmicos em Matlab, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Elétrica

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Matlab

Simulink

Prof José Luiz de Oliveira

Simulink

• O Simulink é um pacote de software para

modelar, simular e analisar sistemas dinâmicos.

• É mais poderoso do que o ltiview, uma vez que

o Simulink pode também analisar sistemas não-

lineares e variantes no tempo.

• Suporta sistemas lineares e não-lineares,

modela no tempo contínuo, no tempo amostrado

ou num híbrido dos dois.

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Simulação da termodinâmica de uma casa

O demo modela a termodinâmica de uma casa. O termostato é ajustado para 70 graus Fahrenheit pelo Set Point e é afetado pela temperatura exterior Text , que varia pela aplicação de uma onda senoidal ( Daily Temp Variation ) com amplitude de 15 graus numa temperatura base ( Avg Outdoor Temp ) de 50 graus. Isto simula as flutuações diárias de temperatura.

O modelo usa subsistemas para simplificar o modelo do diagrama e cria sistemas que podem ser reutilizados. Um subsistema é um grupo de blocos que é representado por um bloco Subsystem. Este modelo contém cinco subsistemas: um nomeado House , outro Thermostat , e três subsistemas conversores de temperatura (dois convertem Fahrenheit para Celsius e um converte Celsius para Fahrenheit)..

Quando a simulação terminar as temperaturas interna e externa aparecerão no plot Indoor vs. Outdoor Temp do osciloscópio Thermo Plots como sinais amarelo e magenta, respectivamente. O custo cumulativo do aquecimento aparece no plot Heat Cost ($).

Grupo: Sources

Alguns blocos comumente usados em controle:

Chirp Signal gera uma onda senoidal cuja freqüência aumenta numa taxa linear com tempo.

Clock determina o tempo atual da simulação para cada etapa da simulação. Este bloco é útil para outros blocos que necessitem do tempo da simulação.

Constant gera um valor constante real ou complexo..

From Workspace lê dados do espaço de trabalho do MATLAB. Ramp gera um sinal que começa num tempo e valor especificados e muda segundo uma taxa especificada.

Sine Wave fornece uma senoidal. O bloco pode operar na modalidade baseada no tempo ou baseada em amostras. Step fornece um degrau entre dois níveis definíveis num tempo especificado.

Grupo: Math Operations

Alguns blocos comumente usados em controle:

Nota: Muitas outras funções matemáticas estão disponíveis. Certifique-se

da descrição precisa de cada bloco antes de usá-lo.

Gain multiplica a entrada por um valor constante (ganho).

Product executa a multiplicação ou a divisão de suas entradas.

Sum executa a adição ou a subtração de suas entradas.

Trigonometric Function executa numerosas funções trigonometricas comuns. Tais como: sin, cos, tan, asin, acos, atan, atan2, sinh, cosh, tanh, asinh, acosh, e atanh.

Grupo: Sinks

• Pode-se salvar dados do bloco Scope no workspace (pode-se fazer isto com o bloco “Save to workspace” no grupo “Sinks”)
• Pode-se visualizar mais que um sinal no Scope no mesmo eixo ou em eixos separados.

Usando-se o bloco Scope

Grupo: Sinks

Usando-se o bloco Scope

• Setando o número de

eixos para o Scope

• Salvando os dados para

o espaço de trabalho

(workspace)

Grupo: Signal Routing

Alguns blocos comumente usados em controle:

Bus Creator combina um conjunto de sinais em um bus (barra- ônibus), isto é, um grupo de sinais representados por uma única linha em um diagrama de bloco.

Bus Selector recebe sinal de um bus ou de um multiplexador e separa-o em seus sinais originais.

Mux combina suas entradas em um único vetor de saída.

Demux extrai os componentes de um sinal de entrada e fornece os componentes como sinais separados.

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Grupo: Continuous

Alguns blocos comumente usados em controle:

Derivative aproxima a derivada de sua entrada computando onde du é a mudança no valor da entrada e dt é a mudança do tempo desde o passo precedente do tempo de simulação.

Integrator fornece a integral da entrada no tempo atual. A seguinte equação representa a saída do bloco y em função de sua entrada u de uma condição inicial y0 , onde y e u são funções vetor do tempo de simulação atual t.

State-Space Implementa um sistema linear de espaço de estados.

Transfer Fcn modela um sistema linear por uma função de transferência no domínio s.

Transport Delay atrasa a entrada por uma quantidade de tempo especificada.

Zero-Pole modela um sistema especificado pelos zeros, pólos e ganho de uma função de transferência no domínio s que define o relacionamento entre a entrada do sistema e as suas saídas.

Iniciando um novo modelo

• O Simulink Library Browser

é o toolbox para criação do

modelo.

• Inicie criando uma nova

janela de trabalho.

• Arraste o bloco Constant do grupo

Sources do Simulink para a janela

de trabalho, depois arraste o

bloco Scope do grupo Sinks.

• Clique agora, na saída do bloco (o

pequeno triângulo á direita do

bloco) Constant e enquanto

mantém o botão do mouse

abaixado, arraste o mouse para a

entrada do bloco (a pequena seta

á esquerda do bloco) Scope e

então libere-o. Será visto uma

seta apontada sendo

desenhada.

• Dê um duplo clique no bloco

Constant para abrir sua janela de

parâmetros.

• Mude o Constant value para 5.

Iniciando um novo modelo

Iniciando um novo modelo

• Pode-se configurar os parâmetros da

simulação através do Configuration

Parameters … do menu Simulation.

• Assim, por exemplo, podemos mudar os

limites do tempo para a simulação.

Iniciando um novo modelo

• Clique Start do menu Simulation (alternativamente pressione Ctrl + T,

ou ainda clique o botão na barra de ferramentas) para iniciar a

simulação.