Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2013
Пакет моделирования гибридных систем StateFlow
жүктеу/скачать 3,21 Mb.
|
5.4.3. Пакет моделирования гибридных систем StateFlowВ разд. 3.3. отмечалось, что особенность исследования динамики гибридных систем состоит в том, что фазовое пространство этих систем разбивается на области с различным поведением, при этом фазовая траектория в зависимости от происходящих событий переходит из одной области фазового пространства в другой. Еще недавно единственным способом изучения гибридных систем было исследование их отдельных фаз или режимов и «склеивание» общего поведения вручную. В настоящее время появились пакеты, позволяющие моделировать глобальное поведение таких объектов [7, 18]. Одним из эффективных и наиболее доступных инструментов численного моделирования систем, управляемых событиями, является пакет Stateflow, входящий в состав среды MathLab. Stateflow используется вместе с пакетом Simulink и позволяет моделировать сложные событийно-управляемые системы, основываясь на теории конечного автомата. При этом MATLAB обеспечивает доступ к данным, программированию высокого уровня и инструментальным средствам визуализации; Simulink поддерживает моделирование непрерывных и дискретных динамических систем в среде графических блок-схем; диаграммы Stateflow расширяют возможности Simulink по моделированию сложных, управляемыми событиями систем. Традиционной формой представления конечного автомата является таблица истинности, описывающая логику поведения системы [Карпов]. Однако с точки зрения визуального моделирования более удобным подходом к проектированию управляемых событиями систем является его описание в терминах переходов между состояниями. На этом подходе основано построение графических представлений – диаграмм переходов. Диаграмма Stateflow (SF-диаграмма) в нотации обозначений конечного автомата, предложенной Дэвидом Харелом [7, 19] – графическое представление конечного автомата, где состояния и переходы формируют базовые конструктивные блоки системы. Графический интерфейс пакета Stateflow позволяет создавать SF-диаграммы динамического типа. Это означает, что в ходе моделирования на SF-диаграмме отражаются все изменения модели: например, показывается, какие переходы реализуются и по каким условиям, изменяются цвета блоков в зависимости от их активности и т.п. Это дает возможность визуально отслеживать поведение системы в ходе моделирования, существенно повышая степень наглядности. Комбинация MATLAB-Simulink-Stateflow является мощным универсальным инструментом моделирования систем, управляемых событиями. Обычно, при моделировании технических систем, SF-диаграмма встроена в Simulink-модель и работает совместно с ней, обмениваясь сигналами (данные, события) через интерфейс. На рис. 5.7. показана схема, в которой источник переменного напряжения подключен к нагрузке – осциллографу через управляемый коммутатор. Переключатель должен работать следующим образом. При положительном напряжении на выходе генератора, он должен подключать это напряжение на вход индикатора. Если напряжение становится меньше нуля, на индикатор должен передаваться сигнал, равный 2. Рис. 5.7. Система управления коммутатором: a – блок-схема модели; b – SF-диаграмма Управление осуществляется SF-диаграммой в функции состояния сигнала источника. На вход диаграммы поступает сигнал от генератора . Выходом диаграммы является сигнал управления переключателем . С точки зрения нотаций StateFlow сигналы и являются данными. При этом – входные данные, – выходные. SF-диаграмма включает два состояния: On – включено и Off – выключено. По умолчанию диаграмма переходит в состояние On, переменной присваивается значение 1 и переключатель подключает источник к индикатору. При выполнении условия переменной присваивается 0 и переключатель подает на вход индикатора сигнал уровня 2. жүктеу/скачать 3,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|