Документация Engee
Notebook

Дифференцирующее звено на операционном усилителе

В данном примере будет продемонстрировано моделирование дифференцирующего звена с помощью командного управления моделью в редакторе скрипта Engee, а также запуск модели из среды Simulink.

Модель дифференцирующего звена на операционном усилителе собрана с помощью библиотек электрических элементов. Электрические элементы представлены источником напряжения, сопротивлением, ёмкостью, а также идеальным операционнным усилителем.

Модель дифференцирующего звена (модель ssc_differentiator_op_amp.engee) :

image.png

Реализация запуска модели с помощью программного управления:

In [ ]: 
Pkg.add(["Statistics", "CSV"])

   Resolving package versions...
  No Changes to `~/.project/Project.toml`
  No Changes to `~/.project/Manifest.toml`
In [ ]: 
using MATLAB
using CSV
using DataFrames
using Statistics

demoroot = @__DIR__

mat"start_simulink"
mat"p = $demoroot; addpath(p);"
mat"p = '/user/start/examples/helper_units'; addpath(p);"

Загрузка модели:

In [ ]: 
modelName = "ssc_differentiator_op_amp";
model = modelName in [m.name for m in engee.get_all_models()] ? engee.open( modelName ) : engee.load( "$(@__DIR__)/$(modelName).engee");

Запуск загруженной модели:

In [ ]: 
results = engee.run( modelName )
Out[0]:
SimulationResult(
    run_id => 9,
    "V2" => WorkspaceArray{Float64}("ssc_differentiator_op_amp/V2")
,
    "V1" => WorkspaceArray{Float64}("ssc_differentiator_op_amp/V1")

)

Загрузка и визуализация данных, полученных в ходе симуляции.

Получение данных о напряжении, снимаемом с вольтметров:

In [ ]: 
DiffOpAmp_t = results["V1"].time;
DiffOpAmp_d1 = results["V1"].value;
DiffOpAmp_d2 = results["V2"].value;

Построение графика, описывающего изменение напряжения.

In [ ]: 
p_adc_da_e = plot(DiffOpAmp_t ,DiffOpAmp_d1 , legend = false)
plot!(DiffOpAmp_t ,DiffOpAmp_d1 , legend = false)
plot!(title = "Результаты моделирования в Engee", ylabel = "Напряжение, В", xlabel="Время, c")
Out[0]:

Такая же схема может быть промоделирована и в SimScape:

image.png

Запуск модели в Simulink и загрузка результатов в переменные:

In [ ]: 
mat"run_test_model('ssc_opamp_differentiator_demo');";
sl_diff_opamp_values = mat"SysOutput.Data";
sl_diff_opamp_times = mat"SysOutput.Time";

Вывод результатов моделирования в SimScape:

In [ ]: 
plot(sl_diff_opamp_times, sl_diff_opamp_values, legend = false) 
plot!(title = "Результаты моделирования в Simulink", ylabel = "Напряжение", xlabel="Время, c")
Out[0]:

Наложим дифференцированные сигналы:

In [ ]: 
plot(DiffOpAmp_t ,DiffOpAmp_d2, label = "Engee")
plot!(title = "Сравнение результатов моделирования")
plot!(sl_diff_opamp_times, sl_diff_opamp_values, label = "Simulink")
plot!(legend = :outertopright,ylabel = "Цифровой сигнал", xlabel="Время, c")
Out[0]:

Вывод:

В данном примере было продемонстрировано моделирование дифференцирующего звена с помощью командного управления моделью в редакторе скрипта Engee, а также запуск модели из среды Simulink. Расчёты показали минимальную разницу в результатах при запуске симуляции в этих двух средах.