

Luận văn tốt nghiệp

Tìm hiểu về
SIMULINK trong
MATLAB
, tháng năm
Luận án tốt nghiệp Trang 1
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN


mô phỏng các hệ thống động học một cách nhanh chóng và tiện lợi.
MATLAB 3.5 trở xuống hoạt động trong môi trường MS-DOS.
MATLAB 4.0, 4.2, 5.1, 5.2, … hoạt động trong môi trường WINDOWS. Các version
4.0, 4.2 muốn hoạt động tốt phải sử dụng cùng với WINWORD 6.0. Hiện tại đã có version
5.31 (kham khảo từ Website của công ty). Chương trình Matlab có thể chạy liên kết với
các chương trình ngôn ngữ cấp cao như C, C++, Fortran, … Việc cài đặt MATLAB thật dễ
dàng và ta cần chú ý việc dùng thêm vào các thư viện trợ giúp hay muốn liên kết phần
mềm này với một vài ngôn ngữ cấp cao.

Còn các version MATLAB khác thì làm việc với hệ điều hành UNIX.

Luận án tốt nghiệp Trang 2
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN
Hình 1.3 : Giao diện cửa sổ lệnh của MATLAB khi khởi động xong

- Cửa sổ lệnh dùng để đưa lệnh và dữ liệu vào đồng thời in ra kết quả.
- Cửa sổ đồ thò trợ giúp cho việc truy xuất đồ họa để thể hiện những lệnh hay kết
quả đầu ra dưới dạng đồ họa.



Ctrl + f hoặc →

Ctrl + b hoặc ←

Ctrl + l hoặc Ctrl + →

Ctrl + r hoặc Ctrl + ←

Ctrl + a hoặc HOME

Ctrl + k
Gọi lại lệnh vừa thực hiện trước đó từ của sổ lệnh của
MATLAB

Gọi lại lệnh đã đánh vào trước đó

Chuyển con trỏ sang phải một kí tự

Chuyển con trỏ sang trái một kí tự.

Chuyển con trỏ sang phải một từ

Chuyển con trỏ sang trái một từ

Chuyển con trỏ về đầu dòng.

Xoá cho đến dòng cuối cùng

Các lệnh hệ thống :


help

input

load

pause

save

Demo Edit
Dừng chương trình khi nó rơi vào tình trạng lặp không kết thúc .

Xem trợ giúp

Nhập dữ liệu từ bàn phím.

Tải các biến đã lưu trong một file đưa vào vùng làm việc.

Ngừng tạm thời chương trình.

Lưu giữ các biến vào file có tên là matlab.mat

Lệnh cho phép xem các chương trình mẫu (minh họa khả năng làm việc
của MATLAB).



Hiển thò các biến phụ thuộc vào cách các biến được đònh nghóa trong
chuỗi namestr. Hàm sẽ trả lại giá trò sau:
Nếu namestr là tên của một biến.
Nếu namestr là tên của một file.m.
Nếu namestr là tên của một Mex file
Nếu namestr là tên của hàm dòch bởi Simulink.
Nếu namestr là tên của hàm được đònh nghóa trước bởi Matlab.
Luận án tốt nghiệp Trang 6
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Độ lớn của biến

Độ lớn hay chiều dài của biến vector cũng như ma trận có thể được xác đònh thông
qua một số hàm có sẵn của Matlab. size (A)
[ m n] = size(A) size(A ,p)

size (x)

plot (x,y)

Vẽ đồ thò trong tọa độ (x,y)
plot (x,y,z)

Vẽ đồ thò theo tọa độ ( x,y ,z)
title

Đưa các tiêu đề vào trong hình vẽ.
xlabel

Đưa các nhãn theo chiều x của đồ thò.
ylabel
Đưa các nhãn theo chiều y của đồ thò.

zlabel

Đưa các nhãn theo chiều z của đồ thò.
grid
Hiển thò lưới trên đồ thò
Luận án tốt nghiệp Trang 7
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

plot (y)

Vẽ đồ thò theo y bỏ qua chỉ số theo y.
Nếu y là số phức (complex) thì đồ thò được vẽ là phần thực và phần ảo
của y

plot (x,y,S)

Y: vàng
G : xanh lá cây
M : đỏ tươi
B : xanh lam
C : xanh lá mạ.
W : màu trắng
R : đỏ
K : đen

Ví dụ về đồ họa bề mặt (3D)

Luận án tốt nghiệp Trang 8
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Ngoài các lệnh cơ bản trên còn có các lệnh liên quan đến vẽ đồ thò Vector, vẽ đồ thò
theo hệ trục loga,các lệnh liên quan đến đồ họa bề mặt (3D) ,các lệnh liên quan đến việc
kiểm soát đồ thò…

II.5.2.Files dữ liệu:

Các ma trận biểu diễn thông tin được lưu trữ trong các files dữ liệu. Matlab phân
biệt hai loại file dữ liệu khác nhau Mat- files và ASCII files.
Luận án tốt nghiệp Trang 9
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Mat – files lưu trữ các dữ liệu ở dạng số nhò phân, còn các ASCII- files lưu các dữ
liệu dưới dạng các kí tự. Mat-file thích hợp cho dữ liệu được tạo ra hoặc được sử dụng bởi
chương trình MATLAB. ASCII- files được sử dụng khi các dữ liệu được chia xẻ (export –
import) với các chương trình của MATLAB .

ASCII- files có thể được tạo bởi các chương trình soạn thảo nói chung hay các
chương trình soạn thảo bằng ngôn ngữ máy. Nó có thể được tạo ra bởi chương trình Matlab
bằng cách sử dụng câu lệnh sau đây:

>> save <tên file>.dat <tên ma trận>./ascii;

Nhìn chung Mat lab rất mạnh trong việc mô phỏng cho các bài toán kó thuật. Phần
mềm Matlab hiện nay đã trở nên thông dụng và là công cụ đắc lực cho việc giảng dạy,
ứng dụng trong nghiên cứu ở các trường đại học.

CHƯƠNG II

CÁCH KẾT NỐI VÀ CÁC THUỘC TÍNH CỦA
BLOCKS

I. KHÁI NIỆM VỀ SIMULINK:

Simulink là một phần mềm mở rộng của MATLAB (1 Toolbox của Matlab) dùng để
mô hình hoá, mô phỏng và phân tích một hệ thống động. Thông thường dùng để thiết kế
hệ thống điều khiển, thiết kế DSP, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác.

Simulink là thuật ngữ mô phỏng dễ nhớ được ghép bởi hai từ Simulation và Link.
Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính,hệ phi tuyến, các mô hình trong miền thời
gian liên tục, hay gián đoạn hoặc một hệ gồm cả liên tục và gián đoạn.

Để mô hình hoá, Simulink cung cấp cho bạn một giao diện đồ họa để sử dụng và
xây dựng mô hình sử dụng thao tác "nhấn và kéo" chuột. Với giao diện đồ họa ta có thể
xây mô hình và khảo sát mô hình một cách trực quan hơn. Đây là sự khác xa các phần
mềm trước đó mà người sử dụng phải đưa vào các phương vi phân và các phương trình sai
phân bằng một ngôn ngữ lập trình.

Điểm nhấn mạnh quan trọng trong việc mô phỏng một quá trình là việc thành lập
được mô hình. Để sử dụng tốt chương trình này, người sử dụng phải có kiến thức cơ bản về
điều khiển, xây dựïng mô hình toán học theo quan điểm của lý thuyết điều khiển và từ đó
thành lập nên mô hình của bài toán.

II. TÌM HIỂU VỀ SIMULINK VÀ CÁC BLOCKS LIBRARY:


(Connections)………… Hình 2.6 : Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK

Thư viện của Simulink bao gồm các khối chuẩn trên, người sử dụng cũng có thể thay
đổi hay tạo ra các khối cho riêng mình. Simulink cũng giống như các phần mềm mô
phỏng thiết kế mạch điện tử như : MicroSim Eval, EWB, Circuit Maker….

Để vẽ sơ đồ mô phỏng cũng như xây dựng mô hình như thế nào.Việc xây dựng mô
hình và các thao tác để xây dựng mô hình. Ta thử thiết kế mô phỏng ví dụ sau (Hình 2.7)
để biết được việc vẽ và mô phỏng sơ đồ:
Để vẽ được mô hình này bạn phải làmm các thao tác sau:
1.Từ cửa sổ Matlab đánh lệnh simulink. Cửa sổ thư viện các khối sẽ xuất hiện
2.Từ cửa sổ thư viện ta nhấp chuột vào File/New/Model hoặc nhấn Ctrl+ N.
Luận án tốt nghiệp Trang 12
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN
Màn hình cửa sổ mô hình mới Untitled được mở ra(Hình 8).Từ đó ta bắt đầu xây dựng mô

Trong sơ đồ này chọn các khối từ các thư viện:
+ Thư viện các nguồn tín hiệu (Sources): Chọn Sin wave.
+ Thư viện các khối nhận tín hiệu (Sinks): Chọn Scope.
+ Thư viện các hàm tuyến tính (Linear): Chọn Integrator.
+ Thư viện các đầu nối ( Connections): Chọn Mux.

Để chọn một thư viện trong Simulink ta nhấp kép (Double Click) vào khối (icon)
đó. Simulink sẽ hiển thò một cửa sổ chứa tất cả các khối của thư viện đó. Trong thư viện
nguồn tín hiệu chứa tất các khối đều là nguồn tín hiệu. Thư viện nguồn tín hiệu được trình
bày như hình 2.9.

Luận án tốt nghiệp Trang 13
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Người sử dụng thêm vào sơ đồ của mình bằng cách ghép khối đó từ thư viện hay từ
mô hình bất kì nào khác. Trong ví dụ này ta chọn khối phát sóng hình sin. Đặt con trỏ
chuột lên khối ấn và giữ phím trái chuột, kéo khối tới cửa sổ vẽ sơ đồ Untitled.
Khi di chuyển khối ta có thể thấy khối và tên của nó di chuyển cùng với con trỏ
chuột.
Với tất cả các khối đã chép vào cửa sổ màn hình mô phỏng sẽ được hiển thò như trên
hình 2. 11.

Nếu xem kó từng khối, chúng ta thấy dấu > ở bên phải của khối là dâú đầu nối dành
cho ngõ ra của tín hiệu, còn dấu > ở bên trái là dấu đầu nối dành cho ngõ vào. Tín hiệu
đi từ đầu ra của một khối tới đầu vào của khối khác theo một đường nối giữ hai khối. Khi
một khối đã được nối thì biểu tượng > cũng mất đi.
Hình 2.11. Cửa sổ sơ đồ với các khối đã được copy. Hình 1.12 .Đầu vào - ra của một khối

Từ hình 1.11 ta thấy khối Mux có ba cổng vào nhưng ta cần có hai cổng nên ta phải
thay đổi thông số của Mux, bằng cách nhấp kép lên khối Mux và thay đổi giá trò thông số
"Number of Input" là 2 (hình 2.13).Sau đó nhấn phím Apply và đó cửa cửa sổ Mux.
Hình 2.14. Cửa sổ mô hình trước khi nối dây. Hình 2.15. Cửa sổ mô hình khi đang nối dây.

Bạn có thể nối bằng cách nhả phím chuột khi con trỏ ở bên trong khối. Khi đó đường
nối sẽ nối vào cổng gần vò trí con trỏ nhất. Hình 2.15. Hình khôí Sin đã nối vào trên khối Mux.

nối chính, mà không cần giữ phím Ctrl . Tuy nhiên việc nối dây sẽ bất tiện do mối nối
hình thành không theo ý muốn hoặc không nối được. Hình 2.17.Một đoạn dây không như ý . Luận án tốt nghiệp Trang 17
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN
Kết thúc việc nối dây, mô hình được hiển thò như trên hình 2.19.

Tuy nhiên trong quá trình nối dây có thể có những đưòng nối dây không như ý ta
muốn, ta có thể bỏ đi hoặc sử a chữa lại bằng cách nhấp chuột vào đoạn dây đó, sau đó
ta nhấn phín Delete hoặc di chuyển đoạn dây để sửa lại.


Luận án tốt nghiệp Trang 18
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Hình 2.20 . Hộp hội thoại Parameter của Simulink

Chọn Start trong menu Simulation để chạy mô phỏng và ta Double Click vào khối
Scope để xem dạng sóng ra của tín hiệu.

Muốn dừng mô phỏng thì chọn Stop hay Pause từ menu Simulation. Hình 2.21 . Cửa sổ hiển thò tín hiệu ra của sơ đồ.
Hình 2.23 : Thư viện Đồ thò (SINKS)
Hình 2.24 : : Thư viện Phần Tuyến tính (LINEAR)
Hình 2.26: Thư viện Phần Đầu Nối (CONECTIONS)

Hình 2.27: Thư viện BLOCKSETS và TOOLBOXES

III. THUỘC TÍNH CỦA MỘT BLOCK VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI
BÀI TOÁN TRONG SIMULINK.

Luận án tốt nghiệp Trang 21
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

Như chúng ta đã biết phần tử để xây dựng nên một sơ đồ trong Simulink đó chính
là Block. Một Block được quy đònh bởi hai thuộc tính: Văn phong và cấu trúc.


Bottom/Right
Hiện tên Block
Ẩn tên Block
Tên của Block nằm trên đỉnh block
hay bên trái.
Tên của Block nằm ở dươí block hay
bên phải.

• Font :Đònh dạng Font cho Block
• Color : màu nền, khung màu chữ cho Block.

Thuộc tính về cấu trúc được mô tả trong hộp hội thoại của Block. Mở nó bằng cách
Double Click chuột vào biểu tượng Block.

Trong hộp hội thoại có những thành phần sau:

• Tên khối (block name)
• Mô tả ngắn gọn về đặt điểm của khối (Brief explanation)
Luận án tốt nghiệp Trang 22
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN
• Những mảng thông số (parameters) nếu khối đó cần những thông số.
• Giải thích về đặc điểm của khối. (Help button)

Những mô tả về những cấu trúc thuộc tính của các blocks trong Simulink sẽ được
mô tả trong chương III.


các phương pháp đặc biệt khác. Phương pháp này thích hợp cho cho hệ liên tục
và hệ phi tuyến. Không làm việc với hệ có ma sát.
• Phương pháp Adams :là phương pháp tự chỉnh áp dụng cho hệ không có ma sát.
• Phương pháp Gear : là phương pháp tự chỉnh áp dụng cho hệ có ma sát. Phương
pháp này không làm việc tốt khi hệ bò rối loạn do ngõ vào thay đổi liên tục.
• Phương pháp Adams / Gear : Chọn giữa hai phương phápAdams và Gear.
• Phương pháp LinSim : là phương pháp dùng cho hệ tuyến tính. Nếu hệ mang
tính chất tuyến tính nhưng có vài khối phi tuyến thì hệ cũng làm việc tốt.
Block name
Brief
ex
p
lanation
Parameter
For further information
Luận án tốt nghiệp Trang 23
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN

CHƯƠNG III
BLOCKS LIBRARY

(Các khối chức năng trong thư viện Simulink)

Những khối của SIMULINK được mô tả trong chương này. Những mô tả trong
chương này là những mô tả ngắn gọn giúp ích cho việc tra cứu và sử dụng.

Theo đó, tất cả các khối được xem như có thể làm việc trong môi trường đa biến

2. CONSTANT:
Luận án tốt nghiệp Trang 24
GVHD : NGUYỄN MINH TÂM SVTH :NGUYỄN THANH DUẪN
Phát ra giá trò là hằng số
Những thông số : Giá trò constant.

3. Sine Wave:
Khối phát ra sóng có dạng sin.
Những thông số : Giá trò biên độ, tần số ( rad/s, hezt), pha, thời gian lấy mẫu
(chỉ áp dụng cho hệ gián đoạn). Màn hình cài đặt thông số cho khối sin

4. Signal Generator: