سيمولينك و كاربرد آن در مهندسيSimulink Application in Engineering Book

سيمولينك و كاربرد آن در مهندسي

سيمولينك قسمتي از نرم افزار MATLAB بوده و يك ابزار برنامه‌سازي قدرتمند براي مدلسازي و تحليل سيستم‌هاي ديناميكي است. اين مجموعه از سيستم‌هاي خطي، غيرخطي، زمان پيوسته، زمان نمونه و تركيبي پشتيباني مي‌كند. با استفاده از سيمولينك مي‌توان رفتار يك سيستم را بدون نياز به ساختن آن تحليل نمود. در نتيجه يك مهندس با استفاده از سيمولينك مي‌تواند علاوه بر صرفه‌جويي در هزينه و زمان به بررسي تاثير اغتشاشات يا ساير عوامل ورودي‌ بر عملكرد يك سيستم بپردازد.

همچنين شبيه‌سازي سيستم‌ها اين توانايي را در اختيار مي‌گذارد تا عكس‌العمل يك سيستم در صورت تغيير پارامترهاي ورودي آن به خوبي شناخته شود. سيمولينك به صورت يك كتابخانه در نرم‌افزار MATLAB عرضه شده است كه شبيه‌سازي توسط بلوك‌هاي اين كتابخانه به صورت دياگرام‌هاي بلوكي انجام مي‌شود. در اين كتاب فرض نويسندگان بر اين است كه خواننده درك مناسبی از مفاهيم مقدماتی معادلات ديفرانسيل، ديناميك، كنترل و دياگرام بلوكي دارد، همچنين براي استفاده بهتر از اين مجموعه آشنايي مختصر با MATLAB نيز ضروري مي‌نمايد. براي افرادي كه نياز به يادآوري مباحث كنترلي دارند يك بخش كوچك نيز در پايان كتاب ضميمه شده است.

كتاب حاضر شامل هفت فصل و دو ضميمه مي‌باشد كه با توضيح مرحله به مرحله بلوك‌هاي موجود در كتابخانه سيمولينك و چگونگي كاربرد آنها در مدل‌سازي با بيان مثال‌ها و تمرينات متعدد، خواننده را با روش‌هاي موجود در مدلسازي آشنا مي‌نمايد. فصل اول كتاب مقدمه‌اي براي درك سيمولينك و چگونگي شروع كار با آن را بيان مي‌كند. در فصل‌هاي دوم تا ششم سعي شده تا بلوك‌هاي متداول و پركاربرد براي شبيه‌سازي سيستم‌هاي مكانيكي به همراه مثال‌هايي معرفي شوند. در فصل هفتم مثال‌هاي كاربردي‌تري از سيمولينك و استفاده از آن در كاربردهاي مهندسي عرضه شده است.

در پايان نيز دو بخش ضميمه براي يادآوري مباحث كنترل اتوماتيك و همچنين معرفي SimMechanic ارائه داده‌ايم. SimMechanic به عنوان شبيه‌ساز فيزيكي سيستم‌هاي مكانيكي و يكي ديگر از جعبه ابزارهاي نرم‌افزار MATLAB است كه همانند مجموعه سيمولينك از ساختار بلوكي براي شبيه‌سازي سيستم‌هاي مكانيكي استفاده مي‌كند لذا آشنايي با اين ابزار خالي از لطف نيست. براي بررسي بيشتر مثال‌ها و بلوك‌هاي به كار رفته در آن‌ها، حل كليه مثال‌ها و تمرين‌هاي موجود در كتاب به صورت CD همراه كتاب آورده شده است كه مي‌تواند به درك بهتر سيمولينك كمك نمايد.

فهرست مطالب کتاب سيمولينك و كاربرد آن در مهندسي

فصل اول: مقدمه‌اي بر سيمولينك

• 1-1 سيمولينك و ارتباط آن با MATLAB
• 1-2 دموهاي سيمولينك
• 1-3 خلاصه
• 1-4 مسائل
• 1-5 حل مسائل

فصل دوم: كتابخانه بلوك‌هاي متداول

• 2-1 بلوك‌هاي Inport، Outport و Subsystem
• 2-2 بلوك Ground
• 2-3 بلوك Terminator
• 2-4 بلوك‌هاي Constant و Product
• 2-5 بلوك Scope
• 2-6 بلوك‌هاي Bus Creator و Bus Selector
• 2-7 بلوك‌هاي Mux و Demux
• 2-8 بلوك Switch
• 2-9 بلوك Sum
• 2-10 بلوك Gain
• 2-11 بلوك عملگر رابطه‌اي (Relational Operator)
• 2-12 بلوك عملگر منطقي (Logical Operator)
• 2-13 بلوك Saturation
• 2-14 بلوك Integrator
• 2-15 بلوك Unit Delay
• 2-16 بلوك انتگرال‌گير زمان گسسته (Discrete-Time Integrator)
• 2-17 انواع داده‌ها و بلوك Data Type Conversion
• 2-18 خلاصه
• 2-19 مسائل
• 2-20 حل مسائل

فصل سوم: كتابخانه عملگرهاي منطقي و بيتي

• 3-1 قفسه گروه عملگرهاي منطقي
• 3-1-1 بلوك عملگر منطقي
• 3-1-2 بلوك عملگر رابطه‌اي
• 3-1-3 بلوك Interval Test
• 3-1-4 بلوك Interval Test Dynamic
• 3-1-5 بلوك Compare to Zero
• 3-1-6 بلوك Compare to Constant
• 3-2 قفسه گروه عملگرهاي بيتي
• 3-2-1 بلوك Bit Set
• 3-2-2 بلوك Bit Clear
• 3-2-3 بلوك Bitwise Operator
• 3-2-4 بلوك Shift Arithmetic
• 3-2-5 بلوك Extract Bits
• 3-3 خلاصه
• 3-4 مسائل
• 3-5 حل مسائل

فصل چهارم: كتابخانه عملگرهاي رياضي

• 4-1 قفسه گروه عملگرهاي رياضي
• 4-1-1 بلوك Sum
• 4-1-2 بلوك Add
• 4-1-3 بلوك Subtract
• 4-1-4 بلوك Sum of Elements
• 4-1-5 بلوك Bias
• 4-1-6 بلوك Gain
• 4-1-7 بلوك Slider
• 4-1-8 بلوك Product
• 4-1-9 بلوك Divide
• 4-1-10 بلوك Product of Elements
• 4-1-11 بلوك Dot Product
• 4-1-12 بلوك Sign
• 4-1-13 بلوك Abs
• 4-1-14 بلوك Unary Minus
• 4-1-15 بلوك Math Function
• 4-1-16 بلوك Rounding Function
• 4-1-17 بلوك Polynomial
• 4-1-18 بلوك MinMax
• 4-1-19 بلوك MinMax Running Resettable
• 4-1-20 بلوك Trigonometric Function
• 4-1-21 بلوك Sine Wave Function
• 4-1-22 بلوك Algebraic Constraint
• 4-2 قفسه گروه عملگرهاي برداري و ماتريسي
• 4-2-1 بلوك Assignment
• 4-2-2 بلوك Reshape
• 4-2-3 بلوك Squeze
• 4-2-4 بلوك Matrix Concatenate
• 4-2-5 بلوك Vector Concatenate
• 4-2-6 بلوك Permute
• 4-3 قفسه گروه عملگرهاي بردار مختلط
• 4-3-1 بلوك Complex to Magnitude-Angle
• 4-3-2 بلوك Magnitude-Angle to Complex
• 4-3-3 بلوك Complex to Real-Imag
• 4-3-4 بلوك Real-Imag to Complex
• 4-4 خلاصه
• 4-5 مسائل
• 4-6 حل مسائل

فصل پنجم: بلوك‌هاي متداول كتابخانه‌هاي Sinks و Sources

• 5-1 كتابخانه Sinks
• 5-1-1 بلوك Outport
• 5-1-2 بلوك Terminator
• 5-1-3 بلوك To Workspace
• 5-1-4 بلوك Scope
• 5-1-5 بلوك Floating Scope
• 5-1-6 بلوك XY Graph
• 5-1-7 بلوك Display
• 5-1-8 بلوك Stop Simulation
• 5-2 كتابخانه Sources
• 5-2-1 بلوك Constant
• 5-2-2 بلوك Signal Generator
• 5-2-3 بلوك Pulse Generator
• 5-2-4 بلوك Signal Builder
• 5-2-5 بلوك Ramp
• 5-2-6 بلوك Sine Wave
• 5-2-7 بلوك Step
• 5-2-8 بلوك Repeating Sequence
• 5-2-9 بلوك Chirp Signal
• 5-2-10 بلوك Repeating Sequence Stair
• 5-2-11 بلوك Counter Free-Running
• 5-2-12 بلوك Counter Limited
• 5-2-13 بلوك Clock
• 5-2-14 بلوك Digital Clock
• 5-3 خلاصه

فصل ششم: معرفي برخي بلوك‌هاي ديگر

• 6-1 بلوك Derivative
• 6-2 بلوك State-Space
• 6-3 بلوك Transfer Fcn
• 6-4 بلوك Transport Delay
• 6-5 بلوك Model Info
• 6-6 بلوك Doc Text
• 6-7 بلوك Fcn
• 6-8 بلوك Increment Real World
• 6-9 بلوك Decrement Real World
• 6-10 بلوك MATLAB Fcn
• 6-11 بلوك Embedded MATLAB Function
• 6-12 بلوك From
• 6-13 بلوك PID Controlle
• 6-14 خلاصه

فصل هفتم: كاربرد هاي مهندسي

• 7-1 كاربرد در معادلات ديفرانسيل
• 7-1-1 يك مثال رياضي
• 7-1-2 يك مثال ديناميكي
• 7-1-3 مثال انتقال حرارت
• 7-1-4 معادله بسل
• 7-1-5 معادله ديفرانسيل وان‌درپل
• 7-1-6 مثال آونگ ساده
• 7-1-7 مثال يك نوسان ساز ساده
• 7-2 مدل ها براي سيستمهاي مكانيكي
• 7-2-1 مدل آونگ معكوس
• 7-2-2 مدل سيستم تعليق اتوبوس
• 7-2-3 مدل جرم و فنر پشت سر هم
• 7-2-4 مدل سيستم كنترل كروز
• 7-2-5 مدل شتاب سنج مكانيكي

ضميمه A: مقدمه‌اي بر كنترل اتوماتيك

• A-1 تعاريف
• A-2 مدل‌سازي رياضي سيستم‌ها ديناميكي
• A-3 مدل‌سازي سيستم‌هاي الكتريكي
• A-4 مدل‌سازي سيستم‌هاي مكانيكي
• A-5 مدل‌سازي سيستم‌هاي سيالاتي (سطح مايع)
• A-6 مدل‌سازي سيستم‌هاي حرارتي
• A-7 سيستم‌هاي كنترل خودكار
• A-8 كنترل كنندة خودكار
• A-9 كنترل كننده‌هاي صنعتي
• A-10 مدل‌سازي در فضاي حالت
• A-11 پاسخ سيستم‌هاي كنترلي به ورودي‌هاي مختلف

ضميمه B: مقدمه‌اي بر SimMechanics

• B-1 SimMechanics چيست
• B-2 كتابخانه و معرفي بلوك‌ها
• B-3 دموهاي SimMechanis