Procvičení práce s MATLAB, SIMULINK, SISOTOOL

Cílem cvičení je naučit se základní způsoby práce, klíčová slova a funkční bloky vhodná pro řešení úloh v tomto kurzu.

(příslušná klíčová slova najdete v souboru keywords.m společně s ukázkou jejich základního použití. Další vlastnosti a příbuzné funkce najdete za pomoci helpu způsobem uvedeným na začátku tohoto příkladového souboru).

  1. Je dán RC článek v integračním zapojení – napište jeho diferenciální rovnici a stanovte jeho přenos.

  2. Odvoďte přenos pro případ, kdy jsou dva články z bodu 1 zapojeny v sérii.

  3. Bude se lišit výsledný přenos sériového spojení článků v případě, že budou (integrační články prvního řádu) realizovány pomocí zapojení s operačními zesilovači? V případě, že ano srovnejte výsledky (v následujících bodech).

    V následujícím používejte přenos(y) druhého řádu z bodu 2 (popřípadě srovnání s přenosem z bodu 3)

  4. Spusťte nástavbu MATLABu SIMULINK a zadejte přenos a zobrazte jeho odezvu na jednotkový skok.

    Následující realizujte, jako sekvenci příkazů v souboru “test.m“

  5. Zajistěte, aby se při spuštění test.m smazala všechna grafická okna a vymazaly se všechny použité proměnné (tak by měl začínat každý váš soubor .m – vyvarujete se tím použití nedefinovaných proměnných).

  6. Zadejte přenos v prostředí MATLAB pomocí tvaru polynomů

  7. Zobrazte tvar výsledného přenosu

  8. zadejte přenos v prostředí MATLAB pomocí zápisu s proměnnou ´p´

  9. získejte čitatelový a jmenovatelový polynom daného přenosu

  10. najděte co nejvíce způsoby póly a nuly přenosu

  11. Do obrázku číslo 1 zobrazte impulsovou a přechodovou charakteristiku pro daný přenos (pro časy s krokem 0.1 a s délkou 100)

  12. Pomocí odečtu myší zjistěte čas, kdy přechodová charakteristika dosáhne 90% ustálené hodnoty .

  13. Do obrázku číslo 2 zobrazte frekvenční charakteristiku v komplexní rovině a do obrázku číslo 3 zobrazte charakteristiku v logaritmických souřadnicích. Z obou tvarů určete hodnotu frekvence pro pokles amplitudy o 3dB a frekvenci kdy fázový posun dosáhne hodnoty 90 stupňů.

  14. Zobrazte rozložení nul a pólů obvodu

  15. Přidejte k obvodu dopravní zpoždění 10s. Zobrazte přechodovou charakteristiku se zpožděním do obrázku číslo 1.

  16. Seznamte se s rozšířením bodeho diagramu o asymptotickou náhradu – asy5.m, asymp.m

  17. Spusťte nástavbu programu MATLAB (již mimo test.m) pro vyhodnocování vlastností uzavřených obvodů – SISOTOOL. Seznamte se s možnostmi tohoto nástroje – zadejte přenos soustavy (RC článku) a zobrazte odezvu obvodu, měňte zesílení v obvodu a sledujte změnu v jednotlivých částech (nuly a póly, frekvenční charakteristika, odezva). Zkuste měnit zesílení i v oblasti nul a pólů a frekvenční charakteristiky.

  18. Projděte si (zjistěte co dělají a vyzkoušejte) ostatní příkazy, které jsou uvedeny v “keywords.h“



Pozn.:

Moduly edit (pro psaní funkcí a skriptů), Matlab (jako výpočetní jádro) a SIMULINK (jako simulační program) spolu mohou spolupracovat přes proměnné matlabu. Proměnná definovaná v Edit se po spuštění objeví v matlabu a je použitelná (svým jménem) v blocích SIMULINKU. Pomocí příkazu sim je možné z matlabu spustit simulaci SIMULINKU. Ze SIMULINKU je možné dostat data pomocí výstupního bloku zpět do matlabu.

Úkol: napište skript pro měření frekvenční charakteristiky pomocí spolupráce skriptu Matlabu se SIMULINKem.

Řešení: vytvořte modelovací schema v SIMULINKu tak, aby generátor sinusových kmitů generoval signál pro soustavu. Výstup soustavy nasměrujte do bloku výstupu „to workspace“.
Napište skript tak, aby nejprve nastavil parametry soustavy používané v simulačním schematu (ze zadané soustavy vytvořte čitatelový a jmenovatelový polynom se jménem, které používáte v SIMULINKu). Dále postupně nastavujte amplitudu a frekvenci v generátoru. Příslušný průběh a průběh výstupu zapište do proměnných, které zpracujete ve skriptu. Ve skriptu zjistěte zesílení a fázový posun. Vytiskněte graf velikosti zesílení a fázového posuvu v závislosti na frekvenci.





Poslední změna: 2008-02-19