2015-05-13
1012
Назначение: Выполняют умножение входного сигнала на постоянный коэффициент.
Параметры:
1. Gain – Коэффициент усиления.
2. Multiplication – Способ выполнения операции. Может принимать значения (из списка):
- Element-wise K*u– Поэлементный.
- Matrix K*u – Матричный. Коэффициент усиления является левосторонним операндом.
- Matrix u*K – Матричный. Коэффициент усиления является правосторонним операндом.
3. Saturate on integer overflow (флажок) – Подавлять переполнение целого. При установленном флажке ограничение сигналов целого типа выполняется корректно.
Блоки усилителей Gain и Matrix Gain есть один и тот же блок, но с разными начальными установками параметра Multiplication.
Параметр блока Gain может быть положительным или отрицательным числом, как больше, так и меньше 1. Коэффициент усиления можно задавать в виде скаляра, матрицы или вектора, а также в виде вычисляемого выражения.
В том случае если парметр Multiplication задан как Element-wise K*u, то блок выполняет операцию умножения на заданный коэффициент скалярного сигнала или каждого элемента векторного сигнала. В противном случае блок выполняет операцию матричного умножения сигнала на коэффициент заданный матрицей.
По умолчанию коэффициент усиления является действительным числом типа double.
Для операции поэлементного усиления входной сигнал может быть скалярным, векторным или матричным любого типа, за исключением логического (boolean). Элементы вектора должны иметь одинаковый тип сигнала. Выходной сигнал блока будет иметь тот же самый тип, что и входной сигнал. Параметр блока Gain может быть скаляром, вектором или матрицей либого типа, за исключением логического (boolean).
При вычислении выходного сигнала блок Gain использует следующие правила:
- Если входной сигнал действительного типа, а коэффициент усиления комплексный, то выходной сигнал будет комплексным.
- Если тип входного сигнала отличается от типа коэффициента усиления, то Simulink пытается выполнить приведение типа коэффициента усиления к типу входного сигнала. В том случае, если такое приведение невозможно, то расчет будет остановлен с выводом сообщения об ошибке. Такая ситуация может возникнуть, например, если входной сигнал есть беззнаковое целое (uint8), а параметр Gain задан отрицательным числом.
Примеры использования блока Gain при выполнении скалярных и поэлементных операций показаны на 9.6.7.
Рис. 9.6.7. Примеры использования блока Gain.
11.6 Signal&Systems - блоки преобразования сигналов и вспомогательные блоки
11.6.1. Мультиплексор (смеситель) Mux
Назначение: Объединяет входные сигналы в вектор.
Параметры:
1. Number of Inputs - Количество входов.
2. Display option - Способ отображения. Выбирается из списка:
o bar - Вертикальный узкий прямоугольник черного цвета.
o signals - Прямоугольник с белым фоном и отображением меток входных сигналов.
o none - Прямоугольник с белым фоном без отображения меток входных сигналов.
Входные сигналы блока могут быть скалярными и (или) векторными.
Если среди входных сигналов есть векторы, то количество входов можно задавать как вектор с указанием числа элементов каждого вектора. Например, выражение [2 3 1] определяет три входных сигнала, первый сигнал - вектор из двух элементов, второй сигнал - вектор из трех элементов, и последний сигнал - скаляр. В том случае, если размерность входного вектора не совпадает с указанной в параметре Number of Inputs, то после начала расчета Simulink выдаст сообщение об ошибке. Размерность входного вектора можно задавать как -1 (минус один). В этом случае размерность входного вектора может быть любой.
Параметр Number of Inputs можно задавать также в виде списка меток сигналов, например: Vector1, Vector2, Scalar. В этом случае метки сигналов будут отображаться рядом с соответствующими соединительными линиями.
Сигналы, подаваемые на входы блока должны быть одного типа (действительного или комплексного).
Примеры использования блока Mux показаны на рис. 9.7.1.
Рис. 9.7.1. Примеры использования блока Mux
11.6.2 Демультиплексор (разделитель) Demux
Назначение:
Разделяет входной векторный сигнал на отдельные составляющие.
Параметры:
1. Number of Outputs - Количество выходов.
2. Bus Selection Mode (флажок) - Режим разделения векторных сигналов.
Входным сигналами в обычном режиме является вектор, сформированный любым способом. Выходными сигналами являются скаляры или векторы, количество которых и размерность определяется параметром Number of Outputs и размерностью входного вектора.
Если количество выходов P (значение параметра Number of Outputs) равно размерности входного сигнала N, то блок выполняет разделение входного вектора на отдельные элементы.
Если количество выходов P меньше, чем размерность входного сигнала N, то размерность первых P-1 выходных сигналов равна отношению N/P, округленному до ближайшего большего числа, а размерность последнего выходного сигнала равна разности между размерностью входного сигнала и суммой размерностей первых P-1 выходов. Например, если размерность входного сигнала равна 8, а количество выходов равно 3, то первые два выходных вектора будут иметь размерность ceil(8/3) = 3, а последний выходной вектор будет иметь размерность 8 - (3+3) = 2.
Параметр Number of Outputs может быть задан также с помощью вектора, определяющего размерность каждого выходного сигнала. Например, выражение [2 3 1] определяет три выходных сигнала, первый сигнал - вектор из двух элементов, второй сигнал - вектор из трех элементов, и последний сигнал - скаляр. Размерность можно также задавать как -1 (минус один). В этом случае размерность соответствующего выходного сигнала определяется как разность между размерностью входного вектора и суммой размерностей заданных выходных сигналов. Например, если размерность входного вектора равна 6, а параметр Number of Outputs задан выражением [ 1 -1 3], то второй выходной сигнал будет иметь размерность 6 - (3+1) = 2.
Примеры использования блока Demux показаны на рис. 9.7.2.
Рис. 9.7.2. Примеры использования блока Demux
В режиме Bus Selection Mode блок Demux работает не с отдельными элементами векторов, а с векторными сигналами в целом. Входной сигнал в этом режиме должен быть сформирован блоком Mux или другим блоком Demux. Параметр Number of Outputs в этом случае задается в виде скаляра, определяющего количество выходных сигналов, либо в виде вектора, каждый элемент которого определяет количество векторных сигналов в данном выходном сигнале. Например, при входном сигнале, состоящем из трех векторов параметр Number of Outputs, заданный вектором [2 1], определит два выходных сигнала, первый из которых будет содержать два векторных сигнала, а второй - один.
Примеры использования блока Demux в режиме Bus Selection Mode показаны на рис. 9.7.3.
Рис. 9.7.3. Примеры использования блока Demux в режиме Bus Selection Mode
11.6.3. Блок шинного формирователя Bus Creator
Назначение: Формирует шину из сигналов различных типов.
Параметры:
1. Signal naming options - Способ именования сигнала. Выбирается из списка:
o Inherit bus signal names from input ports - Наследовать имена входных сигналов.
o Require input signal names to match signals below - Требуется ввести имена сигналов.
2. Number of inputs ports - Количество входных портов.
3. Signals in bus - Список сигналов, объединяемых в шину.
4. Rename selected signal - Новое имя выделенного сигнала. Параметр доступен, если выбрана опция Require input signal names to match signals below.
Блок позволяет объединять любые сигналы (векторные, матричные, комплексные, действительные и целые разных типов) в единую шину. Такая шина позволяет сократить количество соединительных линий в модели. Для разделения шины на отдельные составляющие необходимо использовать блок Bus Selector.
Окно параметров блока позволяет отыскать блок, который является источником сигнала. Для такого поиска необходимо выделить название сигнала в списке Signals in bus и нажать с помощью мыши кнопку Find. Блок являющийся источником выбранного сигнала будет выделен цветом.
На рис. 9.7.4 показан пример формирования шины с помощью блока Bus Creator и окно параметров этого блока. Там же показан, выделенный цветом, источник сигнала signal 2 - блок Constant3, найденный с помощью изложенной выше процедуры.
Рис. 9.7.4. Пример использования блока Bus Creator.
11.6.4 Блок шинного селектора Bus Selector
Назначение: Выделяет из шины требуемые сигналы.
Параметры:
1. Signals in the bus - Имеющиеся в шине сигналы (входные сигналы).
2. Selected signals - Выделенные сигналы (выходные сигналы).
3. Muxed output (флажок) - Объединение выходных сигналов в один.
Шина может быть сформирована блоком Mux или Bus Creator.
Для извлечения сигнала из шины необходимо открыть окно параметров блока, выделить сигнал в окне Signals in the bus и, с помощью кнопки Select, скопировать имя сигнала в окно Selected signals. Для удаления сигнала из списка Selected signals необходимо выделить его имя в правом списке окна параметров блока и, затем, воспользоваться кнопкой Remove. С помощью кнопок Up и Down можно изменить порядок расположения сигналов в шине, перемещая их в окне Selected signals вверх или вниз, соответственно. Установка параметра Muxed output позволяет объединить сигналы в шину.
На рис. 9.7.5 показаны примеры использования блока Bus Selector и окно его параметров.
Рис. 9.7.5. Примеры использования блока Bus Selector.
11.6.5 Блок селектора Selector
Назначение: Выбирает из вектора или матрицы требуемые элементы.
Параметры:
1. Input Type – Тип входного сигнала. Выбирается из списка:
o vector – Вектор.
o matrix – Матрица.
Список параметров блока изменяется в зависимости от типа входного сигнала.
2. Source of element indices – Источник индексов элементов вектора. Выбирается из списка:
o internal – Внутренний. Индексы выбираемых элементов вектора задаются параметром Elements.
o external – Внешний. Индексы элементов вектора задаются с помощью внешнего входного сигнала.
3. Elements – Список индексов элементов входного вектора, передаваемых на выход блока. Задается в виде вектора. Значение параметра –1 (минус один) предписывает выбор всех элементов вектора.
4. Input port width – Размерность входного вектора.
5. Source of row indices – Источник индексов строк элементов матрицы.
6. Rows – Список индексов строк матрицы.
7. Source of column indices – Источник индексов столбцов элементов матрицы.
8. Columns – Список индексов столбцов матрицы.
Внешний вид блока изменяется в зависимости от установленных параметров блока. При выборе внешних источников индексов элементов на изображении блока появляются дополнительные входы, обозначенные следующими символами:
· E – Вход сигнала, задающего индексы выбираемых элементов вектора.
· R – Вход сигнала, задающего индексы строк матрицы.
· C – Вход сигнала, задающего индексы столбцов матрицы.
Блок выбирает во входном векторе или матрице и передает на выход только те сигналы, которые определены в параметрах блока или заданы внешним входным сигналом.
Рис. 9.7.6. Примеры использования блока Selector.
После установки всех параметров моделирования необходимо сохранить созданную модель на диск. Это выполняется таким же образом, как и во всех приложениях Windows: команда Save в меню File окна модели.
Для изучения возможностей блоков раздела Sinks и раздела Sources собираем модели, схемы которых приведены на рис 1.
Моделирование выполняется командой Start меню Simulation. Для отображения результатов моделирования используются блоки раздела Sinks.
Результаты моделирования в виде графиков можно наблюдать, используя блок Scope или блок To Workspace. (см приложение 1)
Блок To Workspace удобно использовать при оформлении отчетов. Для этого в основном окне MATLAB вводится строка:
