Simulink

Funzionalità principali

  • Editor grafico per la creazione e la gestione di diagrammi a blocchi gerarchici
  • Librerie di blocchi predefiniti per la modellazione di sistemi a tempo continuo e a tempo discreto
  • Motore di simulazione con solutori ODE a passo fisso e variabile
  • Scope e display per la visualizzazione dei risultati della simulazione
  • Strumenti per la gestione del progetto e dei dati
  • Strumenti di analisi del modello per l'affinamento dell'architettura del modello e l'aumento della velocità di simulazione
  • Blocco MATLAB Function per l'importazione di algoritmi MATLAB nei modelli
  • Legacy Code Tool per l'importazione di codice C e C++  nei modelli

Creazione del modello

Simulink® offre un set di blocchi predefiniti da combinare per la creazione di un diagramma a blocchi dettagliato del proprio sistema. Gli strumenti per la modellazione gerarchica, la gestione dei dati e la personalizzazione del sottosistema consentono di rappresentare anche il sistema più complesso in maniera concisa ed accurata.

Selezione dei blocchi

Il Simulink Library Browser contiene una libreria di blocchi comunemente usati per la modellazione di un sistema.  Tra questi:

  • Blocchi dinamici continui e discreti, ad esempio Integration e Unit Delay
  • Blocchi algoritmici, ad esempio Sum, Product e Lookup Table
  • Blocchi strutturali, come Mux, Switch e Bus Selector

È possibile creare funzioni personalizzate utilizzando questi blocchi o incorporando nel modello codici MATLAB®, C, Fortran o Ada scritti manualmente.

I blocchi personalizzati possono essere memorizzati nelle rispettive librerie all'interno di Simulink Library Browser.

I prodotti aggiuntivi Simulink consentono di incorporare componenti specializzati per il settore aerospaziale, i sistemi di telecomunicazionee, il controllo PID, la logica di controllo, l'elaborazione di segnali, l'elaborazione di video e immagini ed altre applicazioni. Sono inoltre disponibili prodotti aggiuntivi per la modellazione di sistemi fisici con componenti meccanici, elettrici e idraulici.

Simulink Library Browser.
Ingrandisci Simulink Library Browser.

Incorporazione di algoritmi MATLAB in un modello Simulink 2:04
Usare il blocco MATLAB® Function per incorporare codice MATLAB in un modello Simulink®.

Creazione e modifica del modello

La creazione di un modello avviene trascinando blocchi da Simulink Library Browser a Simulink Editor. Quindi si collegano i blocchi con linee di segnale per stabilire relazioni matematiche tra i componenti del sistema. Gli strumenti di formattazione grafica, quali le guide intelligenti e l'instradamento intelligente del segnale, aiutano a controllare l'aspetto del modello durante la creazione. È possibile creare una gerarchia incapsulando un gruppo di blocchi e segnali come sottosistema in un unico blocco.

L'editor Simulink fornisce all'utente il pieno controllo su ciò che può visualizzare e utilizzare all'interno del modello. Ad esempio, è possibile aggiungere comandi e sottomenu all'editor e ai menu contestuali. È anche possibile aggiungere un'interfaccia personalizzata a un sottosistema o a un modello utilizzando una maschera che nasconda il contenuto del sottosistema e fornisca al blocco una propria icona e finestra di dialogo dei parametri.

Primi passi con Simulink 3:25
Costruire e simulare un modello.

Creazione e masking di sotto-sistemi 3:09
Creare la gerarchia e modularizzare il comportamento di un sistema usando dei sotto-sistemi.

Navigazione all'interno della gerarchia del modello

La barra di esplorazione e il Model Browserfacilitano la navigazione all'interno del modello. La barra di esplorazione indica il livello di gerarchia che si sta attualmente visualizzando e consente di spostarsi verso l'alto o verso il basso all'interno di essa. Il Model Browser offre una completa visualizzazione gerarchica con struttura ad albero del modello e, analogamente alla barra di esplorazione, consente di spostarsi tra i livelli della gerarchia.

Navigare un Modello Gerarchico 1:46
Vedere come la barra di Explorer, le finestre con schede e il Model Browser facilitano la navigazione di un modello gerarchico.

Gestione di segnali e parametri

I modelli Simulink contengono sia segnali che parametri.  I segnali sono dati variabili nel tempo rappresentati dalle linee che collegano i blocchi.  I parametri sono coefficienti che definiscono la dinamica e il comportamento del sistema.

Simulink aiuta a definire i seguenti attributi di segnale e parametro:

  • Tipo di dato:  singola precisione, doppia precisione, con o senza segno, interi a 8, 16 o 32 bit; booleani; dati enumerati o a virgola fissa
  • Dimensioni: scalare, vettoriale, matriciale, N-D ,o array a dimensione variabile
  • Complessità valori reali o complessi
  • Intervallo minimo e massimo, valore iniziale e unità tecniche

Se si decide di non specificare gli attributi dei dati, Simulink li determina automaticamente mediante algoritmi di propagazione ed esegue controlli di coerenza per garantire l'integrità dei dati.

Gli attributi di segnale e parametro possono essere specificati nel modello oppure in un dizionario di dati distinto. È anche possibile utilizzare Model Explorer per organizzare, visualizzare, modificare e aggiungere dati senza navigare all'interno dell'intero modello.

Finestra di dialogo del blocco contenente la scheda Signal Attributes.
Ingrandisci Finestra di dialogo del blocco contenente la scheda Signal Attributes.
Model Explorer di Simulink.
Ingrandisci Model Explorer di Simulink.

Simulazione del modello

È possibile simulare il comportamento dinamico del sistema e visualizzare i risultati durante la simulazione. Per assicurare velocità e precisione della simulazione, Simulink fornisce solutori ODE a passo fisso e variabile, un debugger grafico e un profiler di modello.

Scelta di un solutore

I solutori sono algoritmi di integrazione numerica che calcolano la dinamica del sistema nel tempo basandosi sulle informazioni contenute nel modello. Simulink offre solutori diversi per la simulazione di un'ampia gamma di sistemi , a tempo continuo (analogici), a tempo discreto (digitali), ibridi (a segnali misti), e sistemi multifrequenza di qualsiasi dimensione.

Questi solutori possono simulare sistemi stiff e sistemi con discontinuità. È possibile specificare le opzioni di simulazione, compreso il tipo e le proprietà del solutore, l'inizio e la fine della simulazione, il caricamento o il salvataggio dei dati di simulazione. Inoltre, è possibile impostare le opzioni di ottimizzazione e di diagnostica. Le varie combinazioni di opzioni possono essere salvate con il modello.

La finestra di dialogo Configuration Parameters con il riquadro Solver.
Ingrandisci La finestra di dialogo Configuration Parameters con il riquadro Solver.

Esecuzione della simulazione

È possibile eseguire la simulazione in modo interattivo da Simulink Editor oppure in modo sistematico dalla riga di comando di MATLAB.  Sono disponibili le seguenti modalità di simulazione:

  • Normal (predefinita), che simula il modello in maniera interpretativa
  • Accelerator, che aumenta le prestazioni della simulazione creando ed eseguendo il codice target compilato, pur continuando a garantire la flessibilità di modificare i parametri del modello durante la simulazione
  • Rapid Accelerator, che può simulare il modello più velocemente della modalità Accelerator, creando un eseguibile che può essere processato esternamente a Simulink su un secondo core di elaborazione

Per ridurre il tempo necessario all'esecuzione di più simulazioni, è possibile eseguire le simulazioni in parallelo su un computer multi-core o su un cluster di computer.

Introduzione all'esecuzione di più simulazioni Simulink in parallelo 2:29
Usare parfor per accelerare l'esecuzione di più simulazioni.

Analisi dei risultati della simulazione

Dopo aver eseguito una simulazione, è possibile analizzarne i risultati in MATLAB e Simulink. Simulink contiene strumenti di debug che aiutano a comprendere il comportamento della simulazione.

Visualizzazione dei risultati della simulazione

È possibile osservare il comportamento della simulazione visualizzando i segnali con display e scope forniti da Simulink. È anche possibile visualizzare i dati di simulazione in Simulation Data Inspector, dove si possono confrontare più segnali provenienti da diverse simulazioni.

In alternativa, è possibile creare interfacce grafiche (HMI) personalizzate con MATLAB o registrare segnali nel workspace MATLAB per rappresentare e analizzare i dati usando gli algoritmi e gli strumenti di visualizzazione MATLAB.

Visualizzazione dei risultati della simulazione 2:35
Visualizzare i risultati della simulazione usando sonde e visualizzatori.

Debug della simulazione

Simulink supporta il debug con Simulation Stepper, che consente di scorrere avanti e indietro la simulazione visualizzando i dati su scope e controllando come e quando il sistema cambia stato.

Con il debugger Simulink è possibile passare in rassegna la simulazione un metodo alla volta ed esaminare i risultati dell'esecuzione di tale metodo. Durante la simulazione del modello, è possibile visualizzare le informazioni sugli stati dei blocchi, sull'input e l'output di ogni blocco e sull'esecuzione del metodo con Simulink Editor.

Riavvolgere una Simulazione 1:29
Scorrere avanti e indietro una simulazione per analizzare il comportamento del sistema.

Gestione dei progetti

Simulink offre strumenti per gestire i file del progetto, i componenti e grandi quantità di dati.

Gestione dei file del progetto

Simulink Projects è uno strumento interattivo per la gestione dei file del progetto e per la connessione ad applicazioni di source control. Lo strumento Simulink Projects promuove la collaborazione tra i team consentendo di:

  • Trovare tutti i file del progetto
  • Creare shortcut per accedere alle operazioni comuni, inizializzare e chiudere i progetti
  • Etichettare i file modificati per la revisione da parte dei colleghi
  • Condividere i progetti tramite Apache Subversion® (SVN), uno strumento di source control esterno

Simulink Projects consente la connettività alle applicazioni per il source control, il controllo della versione, la gestione della configurazione del software (SCM), la gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) e la gestione del ciclo di vita dell'applicazione (ALM). È possibile creare un adattatore personalizzato per altri strumenti di source control di terze parti utilizzando Simulink Projects Source Control SDK.

Collaborazione tra Team con Simulink Project 1:14
Scopri le possibilità di collaborazione tra team con Simulink Projects

Creazione di componenti di progettazione

Simulink facilita la modellazione basata sui componenti e la progettazione modulare. È possibile suddividere il modello in vari componenti di progettazione e modellare, simulare e verificare ciascuno di essi in maniera indipendente. È possibile salvare i componenti come sotto-sistemi in una libreria o utilizzare il model referencing per salvare i componenti come modelli separati. I membri del team possono quindi lavorare su tali componenti in parallelo.

È possibile gestire le varianti progettuali nello stesso modello usando Model Variants e Variants Subsystems. Ciò semplifica la creazione e la gestione di progetti che condividono alcuni componenti, dato che un modello può rappresentare un'intera famiglia di progetti.

Progettazione Modulare con il Model Referencing 2:49
Scopri il valore del model referencing per la modellazione component-based.

Utilizzo di variant subsystem 3:38
Utilizzare i variant subsystems per passare tra le scelte progettuali.

Gestione di dati di grandi dimensioni

In Simulink sono disponibili segnali bus per gestire numerosi segnali all'interno del modello. Con i segnali bus è possibile consolidare più segnali in un oggetto, facilitando la connessione di tali segnali a un altro blocco. È anche possibile definire un array di bus per gestire un gruppo di oggetti bus all'interno di un package.

Model Explorer è uno strumento grafico di data dictionary che consente di organizzare, visualizzare, modificare e aggiungere dati ai modelli Simulink. Con Model Explorer è possibile:

  • Personalizzare l'interfaccia per mostrare solo i dati e le proprietà che si desiderano visualizzare. 
  • Controllare la visibilità dei dati per definire quali componenti hanno accesso a tali dati.

Connessione all'hardware

È possibile collegare il modello Simulink all'hardware per prototipazione rapida, simulazione hardware-in the-loop (HIL) e deployment su sistemi embedded.

Esecuzione di simulazioni sull'hardware

Simulink offre supporto integrato per prototipare, testare ed eseguire modelli su hardware target a basso costo, tra cui Arduino®, LEGO® MINDSTORMS® NXT, PandaBoard e BeagleBoard. In Simulink è possibile progettare algoritmi per applicazioni nell'ambito dei sistemi di controllo, della robotica, dell'elaborazione audio e della visione artificiale, verificando le loro prestazioni in tempo reale.

Con Real-Time Windows Target è possibile eseguire modelli Simulink in tempo reale su PC Microsoft® Windows® e collegarsi a una gamma di schede I/O per creare e controllare un sistema real-time.  Per eseguire un modello in tempo reale su un computer target, è possibile usare xPC Target per la simulazione HIL, la prototipazione rapida dei controlli e altre applicazioni di test real-time.  Vedere xPC Target Turnkey per l'hardware target disponibile.

Introduzione a Simulink Support per Target Hardware 1:55
Simulink fornisce supporto built-in per l'esecuzione, il test e la prototipazione di modelli su target hardware low cost, come Arduino, LEGO MINDSTORMS NXT e Raspberry Pi.

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MATLAB and Simulink resources for Arduino, LEGO, and Raspberry Pi

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Generazione di codice

I modelli Simulink possono essere configurati e predisposti per la generazione del codice. Usando Simulink con i prodotti aggiuntivi per la generazione del codice è possibile generare codice C e C++, HDL o PLC direttamente dal modello.

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