Визуальное моделирование

Основные алгоритмы

Математические операторы

Рассмотрим новый тип источника – блок Линейный сигнал. Он генерирует сигнал, линейно зависящий от времени, вида .

В данном примере возьмем и , т.е. блок будет генерировать функцию .

✏️Задание 1

Создайте модель, содержащую блоки Линейный сигнал и Квадратный корень.

1. Создайте новую модель. Добавьте на холст блок Линейный сигнал (вкладка Базовые, палитра Источники). В окне настроек блока задайте значение параметра Наклон равным 2.0.
2. Добавьте в модель блок Квадратный корень. Он находится во вкладке Базовые, на палитре Математика. Соедините выход блока Линейный сигнал со входом блока Квадратный корень. На выходе блока Квадратный корень должен получиться сигнал .
3. Добавьте в модель блок Заглушка. Соедините выход блока Квадратный корень со входом блока Заглушка.
4. Залогируйте выходной сигнал и подготовьте окно для вывода графика Квадратный корень.
5. Запустите модель.

Решение

Модель:

График выходного сигнала:

В Engee с помощью блока Константа можно задавать постоянные источники, а с помощью блока Сложение – складывать или вычитать сигналы. В следующем упражнении построим сигнал .

✏️Задание 2

Модифицируйте модель из Задания 1.

1. Добавьте в модель блок Константа (вкладка Базовые, палитра Источники). Расположите его ниже блоков Линейный сигнал и Квадратный корень. В окне настроек блока Константа задайте значение константы, равное 3.0.
2. Добавьте в модель блок Сложение. Он находится во вкладке Базовые, на палитре Математика. Соедините выходы блоков Квадратный корень и Константа с двумя входами блока Сложение. Параметр Порядок знаков блока Сложение по умолчанию имеет значение ++, т.е. оба входных сигнала поступают со знаком "плюс". Измените значение этого параметра на +-. Теперь сигнал с блока Квадратный корень будет поступать со знаком "плюс", а с блока Константа – со знаком "минус". Таким образом, из сигнала будет вычитаться постоянный сигнал, равный 3.
3. Соедините выход блока Сложение со входом блока Заглушка.
4. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков.
5. Запустите модель.

Решение

График выходного сигнала:

Блок Коэффициент усиления используется для умножения сигнала на некоторое заданное число n (т.е. для усиления сигнала в раз).

✏️Задание 3

Модифицируйте модель из Задания 2.

1. Умножьте на 2 выходной сигнал модели. Для этого между блоками Сложение и Заглушка разместите блок Коэффициент усиления (вкладка Базовые, палитра Математика). В окне настроек блока задайте значение параметра Коэффициент усиления равным 2.
2. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков.
3. Запустите модель.

Решение

График выходного сигнала:

В Engee встроено большое число различных математических функций. Для вычисления других выражений вы можете использовать в модели другие типы источников и математических операций.

Основные логические операции

Блок Сравнение с нулем выполняет логическое сравнение входного сигнала с нулем. Тип сравнения определяется выбранным параметром блока.

✏️Задание 4

Создайте модель, содержащую блок Сравнение с нулем.

1. Создайте новую модель. Добавьте в модель блок Генератор синусоиды.
2. Добавьте в модель блок Сравнение с нулем (вкладка Базовые, палитра Логические и битовые). Соедините выход блока Генератор синусоиды со входом блока Сравнение с нулем. В окне настроек блока задайте значение параметра Оператор равным >.
3. Добавьте в модель блок Заглушка. Соедините выход блока Сравнение с нулем со входом блока Заглушка.
4. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков.
5. Запустите модель.

На выходе блока Сравнение с нулем будет выдаваться 1, если входной сигнал больше нуля, и 0 в противном случае.

Решение

График выходного сигнала:

✏️Задание 5

Модифицируйте модель из Задания 4 следующим образом:

1. В окне настроек блока Генератор синусоиды задайте значение параметра Угловая частота равным 2 рад/с.
2. Удалите из модели блок Сравнение с нулем и замените его блоком Сравнение с константой (вкладка Базовые, палитра Логические и битовые). Этот блок выполняет сравнение входного сигнала с заданной константой. В окне настроек блока выберите значение параметра Оператор равным >=, а значение параметра Значение константы – равным 0.5.
3. Соедините выход блока Сравнение с константой со входом блока Заглушка.
4. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков.
5. Запустите модель.

На выходе блока Сравнение с константой будет выдаваться 1, если входной сигнал больше или равен 0.5, и 0 в противном случае.

Решение

График выходного сигнала:

✏️Задание 6

Создайте модель, содержащую блок Логический оператор, который позволяет реализовать произвольную логическую операцию.

1. Создайте новую модель. Добавьте в нее соединенные между собой блоки Генератор синусоиды (с угловой частотой 1 рад/с) и Сравнение с нулем. Значение параметра Оператор блока Сравнение с нулем выберите равным > (как вы это делали в Задании 4).
2. Параллельно этим блокам добавьте соединенные между собой блоки Генератор синусоиды (с угловой частотой 2 рад/с) и Сравнение с константой. Значение параметра Оператор блока Сравнение с константой выберите равным >=, а значение параметра Значение константы – равным 0.5 (как вы это делали в Задании 5).
3. Добавьте в модель блок Логический оператор (вкладка Базовые, палитра Логические и битовые). Соедините выходы блоков Сравнение с нулем и Сравнение с константой со входами блока Логический оператор. Значение параметра Оператор выберите равным AND (И).
4. Добавьте в модель блок Заглушка. Соедините выход блока Логический оператор со входом блока Заглушка.
5. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков
6. Запустите модель.

На выходе блока Логический оператор будет выдаваться 1, если оба входных сигнала будут принимать значение 1, и 0 в противном случае.

Решение

График выходного сигнала:

Условный оператор

Условный оператор может быть смоделирован с помощью блока Переключатель, который находится во вкладке Базовые, на палитре Маршрутизация. Первый и третий входы блока аналогичны выполнению команд «если» и «иначе» соответственно. Второй вход – это условие. Сигналы могут быть постоянными или изменяющимися во времени.

✏️Задание 7

Смоделируйте следующее условие: если значение входящей синусоиды больше нуля, то на выходе должно выдаваться значение 4. В противном случае должно выдаваться значение -2.

1. Создайте новую моделью. Добавьте в модель блок Генератор синусоиды. В окне настроек блока задайте значение параметра Период дискретизации равным 0.01 с.
2. Добавьте в модель блок Константа. Расположите его выше блока Генератор синусоиды. В окне настроек блока задайте значение константы равным 4.
3. Добавьте в модель второй блок Константа. Расположите его ниже блока Генератор синусоиды. В окне настроек блока задайте значение константы равным -2.
4. Добавьте в модель блок Переключатель и расположите его справа от блока Генератор синусоиды.
5. Соедините выход блока Константа со значением 4 с верхним входным портом блока Переключатель, выход блока Генератор синусоиды – со средним входным портом блока Переключатель, выход блока Константа со значением -2 – с нижним входным портом блока Переключатель.
6. В окне настроек блока Переключатель задайте значение параметра Критерии для прохождения первого входа равным u2 > Threshold. Таким образом, если значение сигнала, поступающего со второго входного порта (с блока Генератор синусоиды), будет больше нуля, то на выход блока Переключатель будет поступать значение с первого входного порта (4). В противном случае, т.е. если значение сигнала, поступающего с блока Генератор синусоиды, будет меньше или равно нулю, то на выход будет поступать значение с третьего входного порта (-2).
7. Добавьте в модель блок Заглушка. Соедините выход блока Переключатель со входом блока Заглушка.
8. Залогируйте выходной сигнал модели и подготовьте окно графиков.
9. Запустите модель.

Решение

График выходного сигнала:

✏️Задание 8

Для закрепления навыков модифицируйте модель из Задания 7. Смоделируйте следующее условие:

• если значение входящей синусоиды больше нуля, то на выходе должно выдаваться значение этой же синусоиды;
• в противном случае должно выдаваться значение -0.5.

Подсказка

1. Удалите из модели блок Константа со значением 4.
2. Создайте ответвление от линии, соединяющей блок Генератор синусоиды с блоком Переключатель, и подключите его к верхнему входному порту блока Переключатель.
3. В окне настроек оставшегося блока Константа измените значение константы на -0.5.
4. Запустите модель.

Решение

Результаты моделирования:

Тест для получения сертификата

Пройти тест по разделу >>