SİMULİNK Temel Seviye Semineri ®

1. SİMULİNKTemel Seviye Semineri® Yrd.Doç.Dr. Aslan İNAN (Elektrik Mühendisliği Bölümü) E-posta: inan@yildiz.edu.tr Web: www.yildiz.edu.tr/~inan

2. SEMİNER AKIŞI • Simulink Temel Kullanımı (Aslan İNAN)- Statik Simulasyon Örneği- Dinamik Simulasyon Örneği- Makina Kütle-Yay Örneği - Elektrik Devresi Örneği 5 dk ara • Uygulamalar (Bülent VURAL) - Real Time Windows Target (DC Motor Kontrolu)- xPC Target (Step Motor Kontrolu)- State Flow+Real Time Windows Target (Kayan LED Uygulaması)

3. SİMULİNK EĞİTİMİ MATLAB ve SİMULİNK KURSU YTÜ İnsan Kaynakları Geliştirme Merkezi Web adresi: http://www.ikgm.yildiz.edu.tr Tel: (212)236 4178 - 236 85 70 (212) 2597070-2788 veya 2681

4. SİMÜLASYON NEDİR? • Bir bilgisayar modeli, bir kişi, bina, araç, ağaç gibi herhangi bir nesnenin matematiksel gösterimidir. Model, rüzgar hareketleri, trafik akışı, yaylanma gibi bir işlemin gösterimi de olabilir. • En geniş kapsamı ile simulation (benzetim), gerçek veya teorik fiziksel bir sistemin bilgisayar üzerinde tasarlanma disiplini ve analiz işlemidir. • Benzetim tekniği, bir model aracılığı ile gerçek bir sistemin temsil edilmesini sağlar.

5. SİMÜLASYON TÜRLERİ • Ayrık ve Sürekli Olay Modelleri • Statik ve Dinamik Modeller • Açık Döngülü ve Kapalı Döngülü Modeller • Stokastik ve Deterministik Modeller

6. Kesikli ve Sürekli Modeller • Ayrık bir olay (discrete), zamanın tek bir noktasında oluşan ani bir harekettir. Hava alanına inen bir uçak, bankaya giren bir müşteri ya da bir döngüyü bitiren bir hareket ayrık (kesikli) olaylara örneklerdir. • Sürekli olaylar ise (continuous), Zamana bağlı olarak kesilmeden devam eden (arası olmayan) hareketlerdir. Gün içindeki bir gölün suyunun sıcaklığının düşmesi ve yükselmesi, benzinin tankere boşaltılması ve kimyasal dönüşümler örnek olarak verebilir. Matematiksel olarak modellenirken çoğu kez diferansiyel denklemlerden yaralanılır.

7. Statik ve Dinamik Modeller • Statik model, zamandan etkilenmeyen modellerdir. Modelin durumu zamana göre değişiklik göstermez. • Dinamik model, zamandan etkilenen modellerdir. Bir simülasyon süresi söz konusudur.

8. Açık/Kapalı Döngülü Modeller • Açık Döngü (çevrim): Sisteme bir geri besleme sağlamadan sistemin çıktılarının varolduğu yani girişin çıkış işaretinden etkilenmediği sistemlerdir. • Kapalı Döngü (çevrim): Sistem işlemlerinin sonuçları, benzetim modeline bir sonraki işlemin değişikliği için geri döndüğü benzetimdir.

9. Stokastik/Deterministik Modeller • Stokastik modeller, bir veya daha fazla rasgele değişkene dayanan modellerdir. Bu yüzden gerçek sistem davranışını, yalnızca tahmini olarak ortaya koyabilir. • Deterministlik modeller ise rasgele olmayan girdi değişkenine sahip olan modellerdir. Deterministlik modellerdeki hareketler her zaman aynıdır ve aynı çıktıları üretir.

10. MATLAB/SİMULİNK GİRİŞ Simulink (Simulation_and_Link), dinamik sistemlerin modellenmesi, simülasyonu ve analizi için kullanılan bir yazılım paketidir. Son yıllarda akademik ve endüstriyel ortamlarda yaygın biçimde kullanılmaktadır. Simulink, • İş akış kontrolü • Isı, soğutma, süsbansiyon ve fren sistemleri • Sayısal İşaret İşleme ve haberleşme • Diferansiyel denklem çözümü • Durum-uzay modelleri • Transfer fonksiyonları • Neuro-Fuzzy sistem modelleme • Elektrik devre çözümü • Kontrol sistemleri (Uçuş kontrol, PID kontrolü) • Dış ortam ile veri alışverişi • Uzaktan ve Web temelli kontrol gibi birçok elektrik, elektronik, finans, mekanikve termodinamik gerçek dünya sistemini simüle edebilir.

11. MATLAB/SİMULİNK GİRİŞ Bir MATLAB arayüzü olan Simulink’te bir modelleme işlemi için: • Simge sürekleme-bırak mantığı ile taşınan bloklar kullanılır. • Matlab kodu yazmak yerine, işlem blokları birbirine bağlanarak model diyagramları oluşturulur. • Blok simgeleri, sistemin girişlerini, sistemin parçalarını veya sistemin çıkışlarını gösterir.

12. MATLAB/SİMULİNK GİRİŞ • Simulink’in bir diğer önemli özelliği de Matlab ortamı ile etkileşimli işlem görmesidir: • Simulink çıkış sonuçları, Matlab çalışma ortamına gönderilebilir ya da bu ortamdan veri kullanılabilir. • Simulink modelleri, setparam ve getparam komutları kullanılarak programlama (.m) dosyalarıyla kontrol edilebilir. • Simulink, GUI yapısı ile interaktif bir ortam oluşturarak kullanılabilir.

13. MATLAB/SİMULİNK GİRİŞ Bir dinamik sistemin simülasyonu,iki adımlık bir Simulink işlemidir: • İlk önce Simulink model editörü kullanılarak dinamik sistemin girişi, durumu ve çıkışı arasında zaman bağımlı matematiksel ilişkisini (nümerik, türev, diferansiyel denklemler vb) grafiksel olarak gösteren bir blok diyagramı oluşturulur. • İkinci adımda belirlenen bir zaman aralığı içerisinde modellenen sistem çalıştırılır yani simüle edilir.

14. SİMULİNK’i ÇALIŞTIRMAK • Simulink’i çalıştırmak için: - Komut satırına >> simulink yazınız ya da - Matlab araç çubuğundan Simulink simgesini tıklayınız. • Simulink model dosyalarının uzantısı .mdl (model) şeklindedir. • Matlab komut (>>…) ekranından simulink dosya adını yazarak direkt olarak model penceresine geçebilirsiniz ya da klasik dosya açma yöntemlerinden biri ile dosyayı bulup üzerine çift tıklayabilirsiniz

15. SİMULİNK EKRANI • Blockset kütüphaneleri özelleştirilmiş konu bazlı bloklar içerir. • SimMechanics • SimPowerSystems

16. Statik Model Örneği Statik Modelleme: Santigrat dereceden fahrenhayta dönüşüm yapan bir denklemin modellenmesi • Aşağıdaki bloklar, model penceresine taşınarak şekildeki model kurulur. • Sources  Ramp • Math Gain ve Sum • Sinks Display

17. 1. Derece Dif. Denklem Çözümü Sürekli Sistem Modellemesi Başlangıç şartı x(0)=-1 • Simülasyon diyagramı aşağıdaki blokları içerir: • Giriş --> Fonksiyon, 3 sin(2t) • Çıkış --> Çözüm, dx/dt • Parametre --> Başlangıç şartı, x(0) = -1 • Operatör --> Integrator bloğu

18. 1. Derece Dif. Denklem Çözümü Başlangıç şartı x(0)=-1 SinWave Bloğu: Amplitude = -3 Frequency = 2 Integrator Bloğu: Initial Condition= -1

19. f(t) c m1 k1,L01 x1 Fiziksel bir sistemin dinamik modellemesi Kütle-Yay-Damper Modeli • - Başlangıç şartları: x(0) = 0 ve dx/dt(0) = 0 • Giriş: f(t), t=0’da genliği 3 olan adım • fonksiyonu • Kütle, m = 0.25 • - Sönüm katsayısı, c = 0.5 • Yay sabiti, k = 1 Model Denklemi:

20. Fiziksel bir sistemin dinamik modellemesi

21. Ayrık bir sistemin modellemesi Fark Denklemi: x(n+2)=1.5*x(n+1)-0.5*x(n) y(n)=x(n) x(0)=0.5 ve x(1)=2.0 t=10.0

22. Transfer Fonksiyon Örneği

23. Transfer Fonksiyon Örneği

24. Elektrik Devresi Örneği Şekildeki elektrik devresinde 1 Ohm’luk direçten geçen akımı bulunuz.

25. MATLAB GUI+SİMULİNK

26. KATILDIĞINIZ İÇİN TEŞEKKÜRLER