phân tích và mô phỏng quá trình thiết kế cánh tay robot bằng phần mềm matlab simulink

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Nhận xét và đánh giá người hướng dẫn:

 Tổ chức báo cáo trước hội đồng  Tổ chức chấm điểm thuyết minh

(Quy định về thang điểm và lấy điểm tròn theo quy định của nhà trường)

<i>Vĩnh Long, ngày tháng năm 2023</i>

<b>Người hướng dẫn</b>

(Ký và ghi rõ họ tên)

Mai Nhật Thiên

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC LỤC</b>

LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN

<b>CHƯƠNG 1. CỞ SỞ LÝ THUYẾT</b>

A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MATLAB

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Matlab

B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SOLIDWORKS

<b>CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT</b>

A. TỔNG QUAN VỀ ROBOT CƠNG NGHIỆP

2.1. Lịch sử hình thành và phát triển của robot và robot công nghiệp 2.2. Định nghĩa và phân loại Robot

2.2.1. Định nghĩa 2.2.2. Phân loại Robot

2.2.3. Theo không gian làm việc 2.2.4. Phân theo thế hệ

2.2.5. Phân theo bộ điều khiển

2.2.6. Phân loại Robot theo nguồn dẫn động 2.2.7 Phân theo tính năng Robot

2.3. Các phương pháp điều khiển Robot 2.4. Ứng dụng Robot

<b>CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG CÁNH TAY ROBOT 2 BẬC THÔNG QUAMATLAB VÀ SOLIDWORKS</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

3.3 Mơ hình tay máy robot 2 bậc.

3.4. Thiết kế mơ hình cánh tay robot bằng thư viện Simcape Multibody và viết thuật toán. 3.5. Kết nối mô phỏng và kết quả đạt được.

<b>CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂNTÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LỜI NĨI ĐẦU</b>

Cơng nghiệp robot thơng minh là một tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ tân tiến về công nghệ và cấp độ sản xuất cao nhất của một quốc gia. Robotics là một nghành kỹ thuật bao gồm thiết kế, chế tạo, vận hành, và ứng dụng robot, cũng như các hệ thống máy tính để điều khiển, phản hồi tín hiệu cảm biến, và xử lý thông tin của chúng. Những công nghệ này liên hệ với các máy móc tự động dùng để thay thế con người trong những môi trường độc hại hoặc trong các quá trình sản xuất, hoặc bắt trước con người về hình thức, hành vi, và nhận thức. Nhiều robot ngày nay được lấy cảm hứng từ các lồi vật, cịn gọi là robot phỏng sinh học. Robotics là lĩnh vực đa nghành, bao gồm: cơ khí, điện-điện tử (tự động hóa và điều khiển), và tin học (đặc biệt là Trí tuệ nhân tạo). Robot công nghiệp là robot được sử dụng trong sản xuất cơng nghiệp. Robot cơng nghiệp là loại tự động, có thể lập trình và có khả năng di chuyển trên hai hoặc nhiều trục. Các ứng dụng điển hình của robot bao gồm hàn, sơn, lắp ráp, chọn và đặt các linh kiện điện tử lên bảng mạch in, làm bao bì và dán nhãn, pallet, kiểm tra sản phẩn và thử nghiệm. Tất cả các thao tác được thực hiện với độ bền cao tốc độ và độ chính xác cao. Mặt khác chúng có thể hộ trợ và xử lý vật liệu.

Một số quốc gia phát triển đã ứng dụng robot như: Kế hoạch robot quốc gia 2.0 đã được Hoa Kỳ thực hiện, nhằm tạo ra hàng loạt robot cộng tác giúp thiết lập một mối quan hệ cộng sinh giữa robot và con người. Châu Âu kích thích ứng dụng robot vào sản xuất, nơng nghiệp, chăm sóc sức khỏe, vận chuyển, an tồn và gia đình. Chiến lược mới về robot đã được Nhật Bản ban hành, nhằm tích robot với cơng nghệ máy tính, dữ liệu lớn, mạng và trí thơng minh nhân tạo. Hàn Quốc tập trung vào chiến lược phát triển robot cứu hộ, robot y tế, robot công nghiệp thông minh và robot sử dụng trong nhà. Ở Việt Nam, robot công nghiệp đã được quan tâm nghiên cứu nhưng mới chỉ dừng ở việc đưa ra mơ hình và đi tìm thuật tốn giải bài tốn động lực học cho robot phục vụ điều khiển chuyển động, chưa chủ động được quá trình thiết kế và chế tạo robot đáp ứng yêu cầu cụ thể. Robot nói chung và robot cơng nghiệp thơng minh nói riêng đang được sử dụng tại Việt Nam phần lớn được nhập khẩu. Robot được chế tạo tại Việt Nam cịn rất ít và hầu hết sử dụng công nghệ cũ của thế giới, chưa có đủ khả năng làm chủ cơng nghệ cũng như phát triển cơng nghệ phù hợp. Có rất ít cơng ty sản xuất và phân phối sản phẩm trong nước. Nếu có thì hầu hết sản phẩm thuộc phân loại robot cơng nghiệp truyền thống, hạn chế về tính thơng minh, bậc tự do, kỹ năng động lực học nâng cao.

Trên thế giới, các giải thuật điều khiển nâng cao như điều khiển PID, điều khiển trượt, điều khiển cuốn chiếu,điều khiển mở... đã được triển khai để giải quyết vấn đề điều khiển bám cho robot dưới sự tồn tại của các thơng số khơng chắc chắn. Ngồi ra, các bộ điều khiển trở kháng (impedance control), điều khiển kiểm soát lỗi, điều khiển lực và điều khiển tối ưu đã được phát triển và áp dụng cho cánh tay máy để cải thiện độ tin cậy, tuổi thọ và an toàn khi các cánh tay máy hoạt động cùng nhau hay cùng với con người. Từ những kết quả nghiên cứu trên, ta có thể thấy các vấn đề liên quan tới robot đã và đang

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu ở các trường đại học, viện nghiên cứu và các công ty công nghệ ở trên thế giới.

Để hiểu rõ về bản chất của các kết cấu cơ khí, cách thức tạo ra một mơ hình robot, cách lập trình và điều khiển một cánh tay robot hai hay nhiều bậc tự do thì bài báo này sẽ phân tích và mơ phỏng q trình thiết kế cánh tay robot bằng phần mềm Matlab/Simulink.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

Để hoàn thành bài báo cáo Đồ án 1 này, lời đầu tiên em xin cảm ơn quý Thầy Cô của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, đặc biệt là quỷ Thầy Cô khoa Điện-Điện tử của trường đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em tích lũy thêm nhiều kiến thức cần thiết. Đó là những góp ý hết sức có giá trị khơng chi trong quá trình thực hiện bài báo cáo Đồ án 2 mà còn là hành trang vững chắc để em có thể tự tin bước tiếp trong nghề nghiệp tương lai sau này.

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đến Thầy Mai Nhật Thiên đã tận tình truyền đạt kiến thức, hướng dẫn chi tiết, định hướng cách làm việc khoa học, cách tư duy logic, gợi ý những ý tưởng và kiểm tra sự phù hợp của nội dung trong thời gian em thực hiện đồ án "Công nghệ điều khiển và tự động hóa 1"

Với điều kiện thời gian, kiến thức và khả năng lý luận thực tiễn trong quá trình hồn thành bài báo cáo Đồ án 1 cịn giới hạn và có nhiều thiếu sót nhất định, em xin được lắng nghe và tiếp thu sự đóng góp ý kiến của q Thầy, Cơ để em có thể học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT</b>

<b>A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MATLAB</b>

<b>1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của Matlab</b>

Matlab là một phần mềm khoa học được thiết kế để cung cấp mơi trường linh hoạt cho tính tốn kỹ thuật và lập trình. Tên chương trình chính là chữ viết tắt từ “MATrix LABoratory”. Cấu trúc đồ họa đối tượng của Matlab cho phép tạo ra các hình vẽ chất lượng cao. Matlab cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực hiện thuật tốn, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngơn ngữ lập trình khác. Toolbox là một thư viện của Matlab dung trong lĩnh vực điều khiển tự động, cho phép mô phỏng tính tốn số và phát triển thuật tốn, tính tốn tượng trưng (với các chức năng Toán học biểu tượng được tích hợp sẵn), mơ hình hóa, mơ phỏng và tạo mẫu, phân tích dữ liệu và xử lý tín hiệu, đồ họa kỹ thuật và trực quan hóa khoa học, thực nghiệm nhiều mơ hình trong thực tế và kỹ thuật.

Matlab là viết tắt từ “MATrix LABoratory”, được Cleve Moler phát minh vào cuối thập niên 1970, và sau đó là chủ nhiệm khoa máy tính tại Đại học New Mexico.MATLAB, nguyên sơ được viết bởi ngôn ngữ Fortran, cho đến 1980 nó vẫn chỉ là một bộ phận được dùng nội bộ của Đại học Stanford.

Năm 1983, Jack Little, một người đã học ở MIT và Stanford, đã viết lại MATLAB bằng ngơn ngữ C và nó được xây dựng thêm các thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống hộp công cụ (tool box), mô phỏng... Jack xây dựng MATLAB trở thành mơ hình ngơn ngữ lập trình trên cơ sở ma trận (matrix-based programming language). Steve Bangert là người đã viết trình thơng dịch cho MATLAB. Công việc này kéo dài gần 1 năm. Sau này, Jack Little kết hợp với Moler và Steve Bangert quyết định đưa MATLAB thành dự án thương mạicông ty The MathWorks ra đời thời gian này -năm 1984.

Phiên bản đầu tiên MATLAB 1.0 ra đời năm 1984 viết bằng C cho MS-DOS PC

<i>được phát hành đầu tiên tại IEEE Conference on Design and Control (Hội nghị IEEE về</i>

thiết kế và điều khiển) tại Las Vegas, Nevada.

Năm 1986, MATLAB 2 ra đời trong đó hỗ trợ UNIX. Năm 1987, MATLAB 3 phát hành.

Năm 1990 Simulink 1.0 được phát hành gói chung với MATLAB.

Năm 1992 MATLAB 4 thêm vào hỗ trợ 2-D và 3-D đồ hoa màu và các ma trận truy tìm. Năm này cũng cho phát hành phiên bản MATLAB Student Edition (MATLAB ấn bản cho học sinh).

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Năm 1993 MATLAB cho MS Windows ra đời. Đông thời công ty này có trangweb là www.mathworks.com

Năm 1995 MATLAB cho Linux ra đời. Trình dịch MATLAB có khả năng chun dịch từ ngôn ngũ MATLAB sang ngôn ngữ C cũng được phát hành trong dịp này.

Năm 1996 MATLAB 5 bao gồm thêm các kiểu dữ liệu, hình ảnh hóa, bộ truy sửa lỗi (debugger), và bộ tạo dựng GUI.

Năm 2000 MATLAB 6 cho đổi mới môi trường làm việc MATLAB, thêm LAPACK và FFTW (Fastest Fourier Transform in the West - "Biến đổi Fourier nhanh nhất của phương Tây").

Năm 2002 MATLAB 6.5 phát hành đã cải thiện tốc độ tính tốn, sử dụng phương pháp dịch JIT (Just in Time) và tái hỗ trợ MAC.

Năm 2004 MATLAB 7 phát hành, có khả năng chính xác đơn và kiểu nguyên, hỗ trợ hàm lồng nhau, công cụ vẽ điểm, và có mơi trường phân tích số liệu tương tác.

Đến tháng 12.2008, phiên bản 7.7 được phát hành với SP3 cải thiện Simulink cùng với hơn 75 sản phẩm khác.

Năm 2009 cho ra đời 2 phiên bản 7.8 (R20094) và 7.9 (R2009b). Năm 2010 phiên bản 7.10 (R2010a) cũng đã được phát hành.

Matlab được dùng rộng rãi trong giáo dục, phổ biến nhất là giải các bài toán số trị (cả đại số tuyến tính lẫn giải tích) trong nhiều lĩnh vực kĩ thuật.

<b>1.2. Phạm vi ứng dụng của Matlab</b>

Về mặt cấu trúc, Matlab gồm một cửa sổ chính và rất nhiều hàm viết sẵn khác nhau. Các hàm trên cùng lĩnh vực ủng dụng được xếp chung vào một thư viện.

Matlab đóng vai trị như một cơng cụ tính tốn mạnh cho phép nhanh chóng tỉnh ra trị số của biểu thức phức tạp và lưu giữ trị số của biểu thức vào bộ nhớ của máy tỉnh Malab cung cấp các công cụ xử lý các mảng dữ liệu: véc tơ và ma trận, cho phép tính tốn ra kết qua của các biểu thức với dữ liệu đầu vào là các véc tơ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Matlab cung cấp các hàm để giải quyết các vấn đề thường gặp trong kỹ thuật như:  Xử lý các đa thức (nhân, chia, tìm điểm 0 (nghiệm) của đa thức)

 Giải các phương trình tổng quát  Giải hệ phương trình tuyến tính  Giải hệ phương trình vi phân

 Xử lý các tín hiệu do bằng phép khai triển furier nhanh  Các phép nội suy đề xử lý dữ liệu trong bảng

 Thuật giải bài tốn tối ưu  Phép tích phân vi phân  Cơng cụ đồ hoạ.

Matlab cung cấp cơng cụ lập trình để xây dựng các chương trình ứng dụng. Ngồi ra cịn có các module ứng dụng riêng phục vụ cho nghiên cứu sâu như:

 Giải các phương trình vi phân đạo hàm riêng phục vụ để giải quyết các bài toán bền dùng phương pháp phần tử hữu hạn.

 Simulink cho phép mô phong các cơ cấu máy.

 Stateflow: để nghiên cứu các dòng chảy khi hay chất lỏng  Fuzzy logic: nghiên cứu logic mờ.

<b>1.3. Các loại tệp được dùng trong Matlab</b>

Trong Matlab, ta thường dùng một số loại tệp chính: Tệp *.m (m. file): Tệp này có nhiều chức năng:

 Có thể chứa các biểu thức của Matlab (script file) để gọi vào môi trường của Matlab khi cần thiết

 Là chương trình ứng dụng dùng ngơn ngữ lập trình của Matlab

 Là một hàm mới của Matlab do người dùng định nghĩa M. file được lưu trữ dưới mã ASCII.

Tệp *.mat

 (có phần mở rộng là mat) dùng để ghi lại các biến có trong mơi trường làm việc của Matlab. Tệp này được ghi dưới mã nhị phân.

 Một số dạng tệp khác: các dạng tệp đặc biệt, riêng cho các module ứng dụng trong Matlab (VD: *.fig: đồ thị trong Matlab; *.mdl: file mô phỏng trong Simulink...)

<b>1.4. Các lệnh hệ thống</b>

 Demo: lệnh cho phép xem các chương trình mẫu (minh họa khả năng làm việc của Matlab).

 Computer: Lệnh in ra một xâu kí tự cho biệt loại máy tính.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

 Clc: Xóa cửa sổ dịng lệnh.  Clf: Xóa cửa sổ đồ họa.

 Clear all: Xóa các biến đã lưu.

 Casesen off: bỏ thuộc tính phân biệt chữ hoa, chữ thường.  Exit hoặc quit: Thoát khỏi Matlab.

 Ctrl+C: Dừng trương trình khi rơi vào trạng thái lập khơng kết thúc.  Help: Xem trợ giúp.

 Input: Nhập dữ liệu từ bàn phím

 Load: Tải các biến đã lưu trong 1 file vào đưa vào vùng làm việc.  Pause: Ngừng tạm thời chương trình.

 Edit: Lệnh để vào cửa sổ soạn thảo (dùng để viết 1 chương trình).

<b>1.5. Các lệnh thông dụng trong đồ họa Matlab</b>

 Matlab rất mạnh trong việc xử lý đồ họa, cho hình ảnh minh họa một cách sinh động và trực quan trong không gian 2D và 3D mà khơng cần đến nhiều dịng lệnh.

 Plot(x,y): Vẽ đồ thị trong tọa độ (x, y).  Plot(x,y,z): Vẽ đồ thị trong tọa độ (x, y, z).  Title: Đưa các tiêu đề vào trong hình vẽ.  Xlabel: Đưa các nhãn theo chiều x của đồ thị.  Ylabel: Đưa các nhãn theo chiều y của đồ thị.  Zlabel: Đưa các nhãn theo chiều z của đồ thị.  Grid: Hiển thị lưới trên đồ thị.

 Polar: Vẽ đồ thị theo hệ trục tọa độ cực.  Bar: Vẽ đồ thị dạng cột.

 Các chỉ số về màu sắc: Giá trị của biến STR trong hàm Plot về màu sắc hay kiểu dáng của đường được liệt kê theo bảng dưới đây:

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>1.6. Các phép so sánh và phép toán logic</b>

Các phép tính logic có thể sử dụng cho tất cả các số. Khi tính, các giá trị khác 1 ứng với logic true và các giá trị 0 ứng với logic false. Khi xuất giá trị lên màn hình ta sẽ chỉ thu được các số 0 hoặc 1.

<b>Chú ý</b>

 Các phép tính được thực hiện theo trình tự: trước hết là biểu thức toán, tiếp theo là các biểu thức logic. Tuy nhiên, khi có cảm giác khơng chắc chắn, có thể dùng cách viết với dấu ngoặc đơn.

 Một lệnh hữu ích nữa là Exist (variable) giúp kiểm tra xem trong Workspace có tồn tại biến hay hàm nào tên là variable hay không. Nếu không ta thu được kết quả là số 0, nếu kết quả là số khác 0, đó chính là số nói lên bản chất của variable.

<b>Phép so sánh</b>

== eq(a, b) bằng ~= ne(a, b) khác < lt(a, b) bé hơn

<= le(a, b) bé hơn hoặc bằng > gt(a, b) lớn hơn hoặc bằng <b>B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SIMULINK</b>

<b>1.1. Khái niệm và đặt điểm Simulink</b>

Simulink là một cơng cụ trong Matlab dùng để mơ hình hóa, mơ phỏng và phân tích các hệ thống động lực học đa miền với môi trường dao diện là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một thư viện khối có thể tùy chỉnh. Simulink bao gồm 1 thư viện khối với các hộp cơng cụ tồn diện cho cả việc phân tích tuyến tính và phi tuyến. Simulink là một phần quan trọng của Matlab và có thể dễ dàng chuyển đổi qua lại trong quá trình phân tích, sử dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu kỹ thuật số để mơ phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mơ hình.

Similink phân biệt (không phụ thuộc vào thư viện con) hai loại khối chức năng gồm: khối ảo (virtual) và khối thực (notvirtual). Các khối thực đóng vai trị quyết định trong việc chạy mơ phỏng mơ hình Simulink. Việc thêm hay bớt một khối thực sẽ làm thay đổi đặc tính động học của hệ thống đang được mơ hình Simulink mơ tả. Có thể nêu nhiều ví dụ về khối thực như: khối tích phân Integrator hay khối hàm truyền đạt Tranfer Fcn của thư viện Continuous, khối Sum hay khối Product của thư viện con Math. Ngược lại các khối ảo khơng có khả năng thay đổi đặc tính của hệ thống, chúng chỉ có nhiệm vụ thay đổi diện mạo đồ họa của thư viện Simulink. Đó chính là các khối Mux, Demuxc hay Enable của thư viện con Signal và System. Một số chức năng mang đặt tính thực hay ảo

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

tùy thuộc theo vị trí và cách sử dụng chúng trong mơ hình Simulink, các mơ hình đó được sắp xếp vào loại ảo có điều kiện.

<b>1.2. Khởi động Simulink</b>

Để có thể làm việc với Simulink, trước hết ta phải khởi động Matlab.

 <b>Cách 1: Nếu chạy với hệ điều hành Linux, click vào biểu tượng “Simulink</b>

Library” như hình B.1.2.1 ta sẽ thu được cửa sổ thư viện của Simulink như hình B.1.2.3.B.

 <b>Cách 2: Nếu làm việc với Windows, từ cửa sổ lệnh gõ lệnh Simulink và</b>

enter ta có cửa sổ tra cứu thư viện như hình B.1.2.3.C.

<b>Hình 1.1. Biểu tượng Simulink Library</b>

<b>Hình 1.2. Thư viện Simulink</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>Hình 1.3. Thư viện Simulink</b>

 Các thư viện con Source (các khối nguồn tín hiệu), Sinks (các khối xuất tín hiệu), Math (các khối ghép nối toán học) và Signals & Systems (các khối tín hiệu và hệ thống con) sẽ được giới thiệu trong phạm vi chương này.  Tính chất của các khối chức năng. Tất cả các khối chức năng đều được xây

dựng theo 1 mẫu như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

 Mỗi khối có một hay nhiều đầu vào /ra (trừ trường hợp ngoại lệ: các khối thuộc 2 thư viện con Source và Sinks), có tên và ở trung tâm của hình khối chữ nhật có biểu tượng thể hiện đặc điểm riêng của khối. Người sử dụng có thể tùy ý thay đổi tên của khối (nháy kép phím chuột trái vào vị trí tên), tuy nhiên, mỗi tên chỉ có thể sử dụng một lần duy nhất trong phậm vi cửa sổ mơ hình mơ phỏng. Khi nháy kép phím chuột trái trực tiếp vào khối ta sẽ mở cửa sổ tham số Block Parameters (trừ các khối Scope, Slider Gain, Subsystem) và có thể nhập thủ công các tham số đặc trưng của khối. Khi nhập xong, nháy chuột trái vào nút OK hay nút Apply để Simulink chấp nhận các tham số vừa nhập. Nếu nháy kép phím chuột phải trực tiếp vào khối có tác dụng mở menu chứa các lệnh cho phép soạn thảo và lập trình dạng khối.

 Simulink phân biệt hai loại khối chức năng: Khối ảo (vitural) và khối thực (not vitural). Các khối thực đóng vai trị quyết định khi chạy mơ phỏng mơ hình Simulink. Việc thêm hay bớt một khối thực sẽ thay đổi đặc tính động học của hệ thống đang được mơ hình Simulink mơ tả. Có thể nêu nhiều ví dụ về khối thực như: khối Sum hay khối Product của thư viện con Math. Ngược lại các khối áo không có khả năng thay đổi đặc tính của hệ thống, chúng chỉ có nhiệm vụ thay đổi diện mạo đồ hoạ của mơ hình Simulink. Đó chính là các khối như Mux, Demux, hay Enable thuộc thư viện con Signal & System. Một số khối chức năng mang đặc tính ào hay thực tuỳ thuộc theo vị trí hay cách thức sử dụng chúng trong mơ hình Simulink.

 Mơ hình Simulink Từ cửa sổ thư viện khối (Library) hay từ cửa sổ truy cập thư viện (Library Browser) ta có thể tạo ra các cửa số mơ phịng mới bằng cách đi theo menu File/New/Model, hoặc mở các File có sẵn qua menu File / Open. Một File Simulink khi được cất giữ sẽ có đi .mdl.

<b>1.3. Thư viện Sources1.3.1. Constant: </b>

Khối constant tạo nên một hằng số thực hoặc phức, hằng số có thể là scalar, vector hay ma trận tuỳ theo cách ta khai báo tham số Constant Value và ơ Interpret vector parameters as 1-D có được chọn hay khơng. Nếu ơ đó được chọn, ta có thể khai báo tham số Constant Value là vector hang hay cột với kích cỡ [1×n] hay [n×1] dưới dạng ma trận. Nếu ơ đó khơng được chọn, các vector hang cột đó chỉ được sử dụng như vector với chiều dài n, tức là tín hiệu 1-D.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>Hình 1.4. Khối Constant và bảng thơng số giá trị1.3.2. Step và Ramp</b>

Khối Stemp và Ramp ta có thể tạo nên các tín hiệu dạng bậc thang hay dạng dốc tuyến tính, 53at để kích thích các mơ hình Simulink. Trong đó hộp thoại Block Parameters của khối Step ta có thể khai báo giá trị đầu / giá trị cuối và cả thời điểm bắt đầu của tín hiệu bước nhảy

Đối với Ramp ta có thể khai báo độ dốc, thời điểm và giá trị xuất phát của tín hiệu ở đầu ra. Đối với cả hai khối, ta có thể sử dụng tham số tuỳ chọn Interpret vector parameters as 1-D để quyết định các tín hiệu dạng bước nhẩy hay dạng dốc tuyến tính có giá trị scalar hay vector hay ma trận.

<b>Chú ý: Hai khối Step và Ramp không phải chỉ tạo ra một tín hiệu như</b>

nhiều người vẫn hiểu nhầm, mà có thể tạo ra một tập các tín hiệu được xử lý dưới dạng vector hàng hay cột hoặc ma trận.

<b>1.3.3. Signal Generator và Pulse Generator</b>

Bằng Signal Generator ta tạo ra các dạng tín hiệu kích thước khác nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>Hình 1.5. Khối Signal Generator và bảng thơng số giá trị</b>

Cung cấp cho 4 dạng sóng khác nhau :  Sóng Sin

 Sóng vng (Square)  Sóng răng cưa (Sawtood)  Sóng ngẫu nhiên (Random)

Với Pulse Generator tạo chuỗi xung hình chữ nhật. Biên độ và tần số có thể khai báo tuỳ ý. Đối với Pulse Generator ta còn có khả năng chọn tỷ lệ cho bề rộng xung (tính bằng phần trăm cho cả chu kỳ). Đối với cả hai khối ta có thể sử dụng tham số tuỳ chọn Interpret vector parameters as 1-D để quyết định các tỉn hiệu có giá trị scalar hay vector ma trận.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>Hình1.6. Khối Pilse Genertor và bảng thông số giá trị</b>

Đối với các hệ gián đoạn hay hệ lai (sơ đồ có cả hai loại khối liên tục và gián đoạn) ta sử dụng khối Discrete Pulse Generator để tạo chuỗi xung chữ nhật.

<b>1.3.4. Repeating Sequence:</b>

Khối Repeating Sequence cho phép ta tạo nên một tín hiệu tuần hoàn tuỳ ý. Tham số Time values phải là một vector thời gian với các giá trị đơn điệu tăng. Vector biển ra Output values phải có kích cỡ phù hợp với chiều dài của tham số Time values. Giá trị lớn nhất của vector thời gian quyết định chu kỳ lập lại của vector biến ra.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>Hình 1.7. Khối Repeating Sequence và bảng thơng số giá trị1.3.5. Sine wave:</b>

Khối Sine Wave được sử dụng để tạo tín hiệu hình sin cho cả hai loại mơ hình: liên tục (tham số Simple time = 0) và gián đoạn (tham số Simple time = 1). Tín hiệu đầu ra y phụ thuộc vào 56at ham số chọn: Amplitude, Frequency và Phase trên cơ sở quan hệ y = Amplitude.sin (Frequency.time + Phase). Vì đơn vị của Phase là [rad], ta có thể khai báo trực tiếp giá trị của Phase là một hệ số nào đó nhân với pi. Giống như khối Constant, ta có thể sử dụng tham số tuỳ chọn Interpret vector parameters as 1-D để quyết định các tỉn hiệu có giá trị calar hay vector hay ma trận.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>Hình 1.8. Khối Sine Wave và bảng thông số giá trị1.3.6. From Workspace:</b>

<b> Khối From Workspace có nhiệm vụ lấy số liệu từ cửa sổ Matlab Workspace để </b>

cung cấp cho mơ hình Simulink. Các số liệu lấy vào phải có dạng của biểu thức Matlab, khai bảo tại dòng Data.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>Hình 1.9. Khối From Workspace và bảng thơng số giá trị</b>

 <b>From File: Bằng khối From File ta có thể lấy số liệu từ một MAT-File có sẵn.</b>

MATFile có thể là kết quả của một lần mơ phỏng trước đó, đã được tạo nên và cất đi nhờ khối To file trong sơ đồ Simulink.

<b>1.4. Thư viện Sinks</b>

Thư viện này bao gồm các khối xuất chuẩn của Simulink. Ngoài khả năng hiển thị đơn giản bằng số, cịn có các khối dao động kí để biểu diễn các tín hiệu phụ thuộc thời gian hay biểu diễn hai tín hiệu trên hệ toạ độ XY.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>1.4.1. Scope</b>

<b> Nhờ khối Scope ta có thể hiển thị các tín hiệu của q trình mơ phỏng. Khi</b>

nhấn vào nút Properties, hộp thoại Scope Properties (đặc điểm của Scope) sẽ mở ra. Chọn general ta có thể đặt chế độ cho các trục. Khi đặt Number of axes > 1, cửa sổ Scope sẽ có nhiều đồ thị con giống tương tự như lệnh Subplot của Matlab. Nếu điền một số cụ thể vào ô time range, đồ thị sẽ chỉ được biểu diễn tại thời điểm do giá trị của số xác định.

<b>Hình 1.10. Khối Scope và các thông số giá trị1.4.2. XY Graph: </b>

<b> Khối này biểu diễn hai tin hiệu đầu vào trên hệ toạ độ XY dưới dạng đồ</b>

hoạ Matlab đầu vào thứ nhất (bên trên) ứng với trục X, đầu thứ hai ứng với trục Y.

<b>1.4.3. To Workspace: </b>

Khối To Workspace gửi số liệu ở đầu vào của khối đến môi trường Matlab Workspace dưới dạng mảng (Array), Stracture hay Stracture with time và lấy chuỗi kí tự tại khai variable name để đặt tên cho tập số liệu được ghi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>Hình 1.11. Khối To Workspace và các thông số giá trị1.4.4. To File: </b>

Khối này giúp ta cất tập số liệu (mảng hay ma trận) ở đầu vào của khối cùng với vector thời gian dưới dạng Mat-File. Array định dạng giống như định dạng mà khối From File cần, vì vậy số liệu do To File cất có thể được From File đọc trực tiếp mà không cần phải xử lý gì.

<b>1.5. Thư viện Math</b>

Thư viện này có một số khối có chức năng ghép tốn học các tín hiệu khác nhau, có những khối đơn giản chỉ nhằm cộng hay nhân tín hiệu cịn có các hàm phức tạp như lượng giác và logic ... Sau đây ta xét chức năng của một số khối quan trọng trong thư viện này:

<b>1.5.1. Sum: </b>

Tín hiệu ra của khối Sum là tổng các tín hiệu đầu vào (Ví dụ như tin hiệu đầu vào là các tín hiệu hình sin thì tín hiệu đầu ra cũng là các tín hiệu hình sin). Khối Sum cũng có thể tính tổng từng phần tử (ví dụ tín hiệu vào gồm hai tín hiệu: sin(x) và [5 9 3] thì tín hiệu ra sẽ có dạng [sin(x)+5 sin(x)+9 sin(x)+3].

</div>