Formation SIMULINK

SIMULINK : INTRODUCTION SIMULINK® permet de modéliser, simuler et analyser les systèmes dynamiques. Il supporte les systèmes linéaires et non-linéaires, modélisé en temps continus, discrets ou hybrides. Il est largement utilisé dans le monde, dans différents domaines tels que : Aérospatial et Défense Automobile Communications Electronique et Traitement du signal Instrumentation médicale…

REPRÉSENTATION GLOBALE SolidWorks REPRÉSENTATION GLOBALE SimMechanics SimPowerSystems Blocksets SIMULINK SimScape StateFlow Neural Network Filter Design C’est un choix délibéré d’avoir mis ces Toolboxes et ces Blocksets, mais cela n’est qu’un exemple. MATLAB Toolboxes Image processing Wavelet Fenêtre de commande Fenêtres graphiques

Ils sont reliés entres eux par des signaux temporels : SIMULINK : PRÉAMBULE Toutes représentations sous Simulink se fait au moyen de blocs, caractérisés par leur fonction et leurs entrées/sorties : Ils sont reliés entres eux par des signaux temporels : Le but n’est pas d’expliquer ce qu’est la transformée de Laplace, mais d’expliquer la représentation conventionnelle de Simulink. L’exemple est là pour déjà mettre un pied dans simulink, et de voir les blocs gain, soustracteur, constante et intégration.

SIMULINK : LIBRAIRIES L’outil principal de Simulink est l’explorateur de librairies. Il comprend tout ce qui est nécessaire sous Simulink : Les blocs regroupés en librairies par caractéristiques communes La barre d’outils pour la gestion des modèles Une aide très complète

SIMULINK : LIBRAIRIES Librairie « Commonly used ». Contient les blocs les plus fréquents : Constante Gain Sommateur Intégrateur Mux …

SIMULINK : LIBRAIRIES Librairie « Sinks ». Contient les blocs de sorties, en particulier : Visualisation graphique : Scope, Floating Scope, Display Enregistrement des données : To File, To Workspace Création de ports de sortie : Out1

SIMULINK : LIBRAIRIES Librairie « Sources ». Contient les blocs d’entrées, en particulier : Génération de signaux : Step, Sine Wave, Ramp, Pulse Generator, … Chargement de données : From File, From Workspace Création de ports d’entrée : In1

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ Exercice de prise en main de Simulink : Visualisation simultanée d’une sinusoïde et de son intégrale L’image est le résultat à obtenir

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 1 – Création d’un nouveau modèle : Cliquez sur l’icône dans la barre d’outils Matlab Pour créer un schéma-bloc. Pensez à enregistrer votre modèle dans votre espace de travail

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 2 – Ajout des blocs : Ajout par « glisser / déposer » (drag and drop) de la fenêtre de librairie vers la fenêtre du modèle : Librairie « commonly used » : Intégrateur, Mux Librairie « Sinks » : Scope Librairie « Sources » : Sine Wave SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 3 – Organisation des blocs : Pour déplacer un bloc vous pouvez : Cliquer et glisser le bloc Sélectionner le bloc, et le déplacer au moyen des flèches du clavier. L’image est l’organisation à réaliser Lorsque vous déplacez un bloc, si l’une de ses entrée/sortie coïncide avec une sortie/entrée d’un autre bloc, un trait bleu apparait. Cela vous permet d’aligner convenablement les blocs.

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 4 – Connection des blocs : Pour connecter une entrée à une sortie vous devez : Cliquer sur le port (une croix apparait) Maintenir enfoncé le bouton. En Arrivant sur l’autre port, une double croix apparait. Relacher le bouton de la souris Connections à réaliser : Autre solution : Sélectionner 1 des 2 blocs à relier Maintenir la touche « Ctrl » enfoncée Sélectionner le 2ème bloc

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 5 – Création d’un branchement : Pour brancher une entrée à un signal existant vous devez : Cliquer sur le port (une croix apparait) Maintenir enfoncé le bouton. En Arrivant sur le signal, une double croix apparait. Relacher le bouton de la souris Autre solution (solution inverse) : Se positionner sur le branchement à effectuer Maintenir la touche « Ctrl » enfoncée Maintenir le bouton gauche de la souris enfoncé jusqu’au port d’entrée (on peut relacher la touvhe « Ctrl ») Relacher le bouton de souris

SIMULINK : TRAVAIL DIRIGÉ 6 – Simulation : Cliquer sur l’icône pour lancer la simulation Double-cliquer sur le scope pour visualiser le résultat Cliquer sur l’icône pour adapter la fenêtre à la taille Condition initiale : Expliquer que l’intégrale de sin(x) = -cos(x) + cste et que si nous Mettons une condition initiale nulle (par défaut) on obtient bien 1 – cos(x) (cosinus centré en 1). Proposer de mettre -1 comme condition initiale pour recentrer le cosinus en 0.

SIMULINK : SIMULATION Paramètres de simulation : Menu « Simulation » → « Configuration Parameters »

SIMULINK : SIMULATION Intervalle de simulation : Temps de début : généralement laissé à 0s. Temps de fin : dépend des caractéristiques temporelles des signaux à visualiser (par défaut = 10s). Pour une simulation en continu, mettre la valeur à « inf ».

SIMULINK : SIMULATION Solveur : résolution numérique par pas temporels Zoom sur une région : la résolution numérique se fait à intervalles de temps variables ou fixes. la solution globale est obtenue par interpolation linéaire entre ces différents points (segments de droites).

SIMULINK : SIMULATION Types de solveurs : « variable-step »

SIMULINK : SIMULATION Types de solveurs : «fixed-step »

+ : précision (adaptation du pas aux variations du signal) SIMULINK : SIMULATION Différences entre pas fixe et pas variable : « Variable-step » : + : précision (adaptation du pas aux variations du signal) - : lenteur (processus itératif pour calcul du pas variable) « Fixed-step » : + : rapidité (calcul direct) - : précision (dépend des variations du signal) Parler des solveurs stiffs (odes) dans le cas des systèmes non-linéaires

En cas de « mauvaise » simulation : SIMULINK : SIMULATION En cas de « mauvaise » simulation : Préférer au maximum un « Variable-step » (par défaut). Mettre une valeur de « Max Step Size » suffisamment petite. Si calcul de simulation trop long, préférer alors un « Fixed-step », mettre une valeur suffisamment petite pour le pas. A savoir : Si vous avez des non-linéarités dans votre modèle, choisir un solveur « stiff » (odes). Le « Fixed-step » est le seul qui soit réalisable physiquement (période d’échantillonnage fixe) et donc le seul qui permet de la génération de code ou l’implémentation dans un composant. Parler des solveurs stiffs (odes) dans le cas des systèmes non-linéaires

SIMULINK : MÉTHODOLOGIE Le processus de modélisation d’un système peut être décomposé en 6 étapes : Définition du système Identification des composants Mise en équations Conception du schéma-bloc Simulation du système Validation du modèle

Fin