Установка параметров моделирования

Прежде чем запустить загруженную модель, стоит ознакомиться с установкой общих параметров моделирования. Для этого выполним команду Simulation Parameters... в меню Simulation окна Simulink. Появится окно установки параметров моделирования, показанное на рис. 1.10 снизу.

Это окно имеет ряд вкладок с довольно большим числом параметров. Здесь мы остановимся на вкладке, открытой по умолчанию — Solver (Решатель). Эта вкладка позволяет установить параметры решающего устройства системы моделирования Simulink.

К числу важнейших параметров решателя является время моделирования — Simulation time. Оно задается начальным временем Start time (обычно 0) и конеч­ным временем Stop time (в нашем случае бесконечность inf). Равенство Stop time бесконечности означает, что моделирование будет происходить бесконечно долго, пока мы не прервем его. Однако в этом случае трудно получить различимые осциллограммы работы устройства, поэтому рекомендуется задавать конечные значения Stop time.

Стоит отметить, что время моделирования — величина довольно условная. Не следует думать, что Stop time = 50 означает моделирование в течение 50 секунд. Точного соответствия между временем моделирования в секундах и заданным зна­чением нет. Реальное время моделирования сильно зависит от быстродействия компьютера, на котором выполняется моделирование.

Первостепенное значение имеют две опции решателя в поле Solver options: тип решения и метод решения. Возможно два типа решения:

• Variable-step solvers — решение с переменным шагом;

• Fixed-step solvers — решение с фиксированным шагом.

Как правило, лучшие результаты дает решение с переменным шагом (обычно по времени, но не всегда). В этом случае шаг автоматически уменьшается, если скорость изменения результатов в процессе решения возрастает. И, напротив, если результаты меняются слабо, шаг решения автоматически увеличивается. Это исключает (опять-таки, как правило) расхождение решения, которое нередко слу­чается при фиксированном шаге.

Метод с фиксированным шагом стоит применять только тогда, когда фикси­рованный шаг обусловлен спецификой решения задачи, например! если ее цель заключается в получении таблицы результатов с фиксированным шагом. Этот метод дает неплохие результаты, если поведение системы описывается почти моно­тонными функциями. В противном случае шаг времени придется сильно умень­шать для описания наиболее быстрых участков изменения результатов моделиро­вания, что ведет за собой значительное возрастание времени моделирования.

Вторая из указанных опций — выбор метода моделирования. Для решения дифференциальных уравнений можно выбрать следующие методы: discrete (диск­ретный), ode45, ode23 (три варианта, включая метод Розенброка), гк45 (метод Дорманда— Принса), ode113 (метод Адамса) и ode15s. Методы, в наименовании которых имеется слово stiff, служат для решения жестких систем дифференциаль­ных уравнений.

Следующие три параметра — значения опции auto — обычно задаются авто­матически, но в особых случаях их можно ввести явно:

• Max step size — максимальный шаг интегрирования системы однородных
дифференциальных уравнений;

• Min step size — минимальный шаг интегрирования;

• Initial step size — начальный шаг интегрирования.

Важен и такой параметр моделирования, как точность интегрирования:

• Relative tolerance — относительная погрешность интегрирования;

• Absolute tolerance — абсолютная погрешность интегрирования.

По умолчанию они заданы, соответственно, равными 10^-3 и 10^-6. Если, на­пример, графики результатов моделирования выглядят составленными явно из от­дельных фрагментов, это указывает на необходимость уменьшения указанных зна­чений погрешности. Однако слишком малые погрешности могут вызвать значите­льное увеличение времени вычислений. Не оптимально выбранные значения погрешности (как очень малые, так и очень большие) могут вызвать неустойчи­вость и даже «зацикливание» процесса моделирования.

С остальными параметрами и вкладками окна параметров моделирования мы познакомимся в дальнейшем.