MWORKS系統(tǒng)建模與仿真：汽車系統(tǒng)設計與驗證 課件 4. 控制策略建模環(huán)境 MWORKS.Sysblock

MWORKS系統(tǒng)建模與仿真：汽車系統(tǒng)設計與驗證第2篇MWORKS系統(tǒng)建模與仿真4.控制策略建模環(huán)境MWORKS.Sysblock1AutoInput模塊AutoOutput模塊24.1控制算法建模4.1.1常用模塊Mux（向量構(gòu)造器）3DeMux（向量解構(gòu)器）4BusCreator（總線構(gòu)造器）5BusSelector（總線解構(gòu)器）6Switch（條件輸出器）7BoolSwitch（布爾條件輸出器）8輸入連接器，用戶可以自行選擇接口的數(shù)據(jù)類型（定點、浮點、布爾量）。輸出連接器，用戶可以自行選擇接口的數(shù)據(jù)類型（定點、浮點、布爾量）。向量構(gòu)造器，用戶能夠自行設置輸入端口的數(shù)量，最終由一根信號輸出，其數(shù)據(jù)類型必須相等（定點、浮點、布爾量）。向量結(jié)構(gòu)器，用戶能夠自行設置輸出端口的數(shù)量，由一根信號輸入，其數(shù)據(jù)類型必須相等（定點、浮點、布爾量）?？偩€構(gòu)造器，將輸入端口的數(shù)據(jù)合并成總線進行輸出。BusCreator模塊可將一組輸入元素合并成一條總線?？偩€解構(gòu)器，將總線數(shù)據(jù)拆分進行輸出。模型中間的輸入接口與自身閾值進行邏輯比較，比較的結(jié)果為真時輸出u1的值，否則輸出u2的值。當u為真時輸出u1的值，否則輸出u2的值，中間接口為布爾類型，其余均為浮點類型。1MathOperation族Discrete族24.1控制算法建模4.1.2計算模塊（1/2）MathOperation庫中的模塊為數(shù)學運算相關的模塊，包含加減乘除模塊、取整模塊，三角函數(shù)相關的模塊、特定的數(shù)學運算函數(shù)模塊。DiscreteTransferFunc（離散傳遞函數(shù)模塊）、Di?erence（計算本次輸入值與上一次輸入值的差）、ZeroOrderHold（零階保持器）、pID_P（比例環(huán)節(jié)）、pID_I（積分環(huán)節(jié)）、pID_D（微分環(huán)節(jié)）、pID_I

ReSet（可重置的積分環(huán)節(jié)）、UnitDelay（將輸入信號延遲一個采樣周期后輸出）、UnitDelayReSet（將輸入信號延遲一個采樣周期后輸出）、Delay（將輸入信號延遲指定的采樣周期后輸出）、TappedDelay（緩存器）、DiscreteTimelntegrator（離散時間積分模塊）、DiscreteTimelntegratorreset（可重置的離散時間積分模塊）計算相關的模塊包含取整模塊、數(shù)學函數(shù)運算模塊、三角函數(shù)模塊等。3Discontinuities族LookUpTable族44.1控制算法建模4.1.2計算模塊（2/2）查表模塊目前支持一維查表和二維查表計算相關的模塊包含取整模塊、數(shù)學函數(shù)運算模塊、三角函數(shù)模塊等。RateLimiter（限變化速率模塊）Relay（輸出在兩個指定值之間切換）Quantizer（離散模塊）DeadZone（死區(qū)模塊）SaturationDynamic（動態(tài)限幅）RateLimiterDynamic（動態(tài)限變化速率）

Backlash（對間隙系統(tǒng)行為進行建模）WrapToZero（如果輸入高于閩值，則輸出為零，否則輸出等于輸入。）DeadZoneDynamic（輸入位于死區(qū)時輸出零。超出死區(qū)時，按起始值或結(jié)束值對輸入信號進行偏移。）1LogicOperatorComparator24.1控制算法建模4.1.3邏輯與關系比較模塊DetectFallNegative（檢測越過零點的下降沿）DetectFallNonpositive（檢測越過或抵達零點的下降沿）DetectRiseNonnegative（檢測越過或抵達零點的上升沿）DetectRisePositive（檢測越過零點的上升沿）DetectChange（檢測信號值的變化）DetectDecrease（檢測信號值的下降）檢測信號下降LogicalOperator（邏輯運算符）

BitwiseOperator（對輸入執(zhí)行指定的按位運算）比較兩輸入u1、u2之間的關系，下拉框中可以選擇大于號、等于號、小于號、大于等于號、小于等于號、不等號3信號檢測族DetectIncrease（檢測信號值的增長）檢測信號上升

IntervalTest（檢測輸入值是否在指定區(qū)間IntervalTestDynamic（檢測輸入值是否在指定區(qū)間，區(qū)間值由輸入決定）IsInf（檢查信號是否越界）IsNaN（檢測信號是否為非法數(shù)）1狀態(tài)（State）事件（Event）24.2狀態(tài)機建模狀態(tài)機通過定義狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和動作來描述系統(tǒng)的行為，是一種非常有效的行為建模工具。狀態(tài)機有兩大特點，一是離散的，二是有限的，描述事物的有限狀態(tài)機模型的元素由以下部分組成：動作（Action）3轉(zhuǎn)移（Transition）4表示系統(tǒng)可能處于的狀態(tài)，可以用方塊或圓形表示。觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件，可以用標簽表示。狀態(tài)轉(zhuǎn)移時執(zhí)行的動作，可以用標簽表示。表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關系，可以用箭頭表示。1新建包含狀態(tài)機的模型4.2.1使用流程4.2狀態(tài)機建模2編輯狀態(tài)機變量3編輯狀態(tài)4編輯轉(zhuǎn)移線5執(zhí)行仿真4.2.2狀態(tài)機變量管理器4.2狀態(tài)機建模樹型圖區(qū)域變量列表功能區(qū)變量批量操作4.2.3State狀態(tài)模塊4.2狀態(tài)機建模狀態(tài)組件由狀態(tài)名、內(nèi)部動作語句以及代表初始狀態(tài)的圓形圖元組成。4.2.4轉(zhuǎn)移線4.2狀態(tài)機建模轉(zhuǎn)移線用于確定狀態(tài)的轉(zhuǎn)移關系，并通過轉(zhuǎn)移條件來約束狀態(tài)的轉(zhuǎn)移成立條件。4.3.2面板功能介紹4.3數(shù)據(jù)字典參數(shù)數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)信息主要存放于兩個表格中，分別對應模型中參數(shù)、信號：通常為需要手動設置的某些調(diào)試常量，一般情況下在仿真\運行過程中不變，是可以根據(jù)需要進行標定的數(shù)據(jù)。信號模型根級輸入輸出端口的變量，通常只需要給定初始值和范圍，其值由系統(tǒng)計算得到。4.3.3使用流程4.3數(shù)據(jù)字典新建字典關聯(lián)字典解綁字典導入數(shù)據(jù)導出數(shù)據(jù)4.4.1信號發(fā)生器模塊庫4.4信號源正弦信號發(fā)生器模塊可以算出正弦信號的輸出波形。正弦信號發(fā)生器1常量信號發(fā)生器2斜坡信號發(fā)生器3階躍信號發(fā)生器4采樣累加器5數(shù)據(jù)源周期性輸出模塊6常量信號發(fā)生器模塊可以產(chǎn)生不定類型常量信號。斜坡信號發(fā)生器模塊用于生成從指定時間和值開始，并且以指定速率發(fā)生變化的上升或者下降的信號。階躍信號發(fā)生器模塊用于生成指定時間內(nèi)兩個定義的電平之間的階躍，如果仿真時間小于階躍時間參數(shù)值，則輸出初值；如果仿真時間大于階躍時間初值，則輸出終值。采樣累加器模塊用于在間隔采樣時間內(nèi)輸出值基于指定值逐步累加的過程。數(shù)據(jù)源周期性輸出器模塊主要用來按一定采樣時間間隔，周期性地按順序輸出源數(shù)據(jù)中的元素。CSV導入模塊可以將用戶硬盤上以“.csv”為擴展名的表格數(shù)據(jù)導入到控制策略模型中作為模型的數(shù)據(jù)輸入4.4.2外部信號導入模塊4.4信號源4.5常用控制算法PID閉環(huán)控制系統(tǒng)模型展示了PID反饋系統(tǒng)在并行模式與串行模式下的對比。4.5.1PID閉環(huán)控制算法4.5常用控制算法狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法模型演示了一種轉(zhuǎn)移判斷條件的建模方法，即將狀態(tài)執(zhí)行的時間（或次數(shù)）作為轉(zhuǎn)移的判斷條件。模型中state_index在不同狀態(tài)下分別為1、2、3，其值與狀態(tài)名的數(shù)字后綴相對應。4.5.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法4.6嵌入式代碼生成控制器模型的代碼生成與物理模型類似。4.6.1控制器模型的代碼生成4.6嵌入式代碼生成當數(shù)據(jù)字典中變量的存儲類型為“ImportedGlobal”或“ImportedExternPointer”時，模型在生成C代碼時將不會生成此變量