آموزش های ضبط شده کارگاه تخصصی مدل سازی و شبیه سازی با سیمیولینک – (رایگان)

مجموعه فرادرس های ضبط شده کارگاه تخصصی آموزش شبیه سازی و مدل سازی با سیمیولینک (Simulink) است، که در اسفند ماه ۱۳۹۳، با همکاری فرادرس و شاخه دانشجویی IEEE در دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، با حضور افراد مختلفی از دانشگاه ها و صنایع ایران، برگزار شده است و گواهینامه بین المللی معتبر از سوی IEEE به شرکت کنندگان ارائه گردید. مدرس این کارگاه آموزشی، دکتر سیدمصطفی کلامی هریس، دانش آموخته دکترای مهندسی برق-کنترل، از دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی است.

این مجموعه فرادرس ها شامل بخش های منتخبی از این کارگاه تخصصی است که این که به صورت رایگان بر روی فرادرس منتشر شده است. در این آموزش همه مراحل کار، به صورت گام به آموزش داده شده است و نتایج به دست آمده، به صورت کامل مورد بحث و بررسی واقع شده اند.

عناوین بخش های مختلف این آموزش در ادامه آمده است:

• حل یک معادله دیفرانسیل معمولی یا ODE با سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از امکانات موجود در بسته نرم افزاری سیمیولینک، فرایند حل یک معادله دیفرانسیل معمولی یا ODE، به صورت شبه سازی یک سیستم دینامیکی بیان شده است و راه حل عددی معادله دیفرانسیل، با استفاده از نتیجه شبیه سازی سیستم دینامیکی به دست آمده است.

• شبیه سازی یک مدار مرتبه اول RC در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از بلوک های پایه ای نرم افزار سیمیولینک، سیستم درجه یک مربوط به یک مدار مقاوتی-خازنی یا RC، مدل سازی، شبیه سازی و تحلیل شده است.

• شبیه سازی یک مدار مرتبه دوم RLC در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از بلوک های پایه ای موجود در کتابخانه نرم افزار سیمیولنیک، سیستم درجه دو مربوط به یک مدار مقاوتی-سلفی-خازنی یا RLC (به صورت سری)، مدل سازی، شبیه سازی و تحلیل شده است.

• شبیه سازی سیستم آشوبی جاذب لورنز (Lorenz Attractor) در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی سیستم آشوبی لورنز (که با یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی و درجه سه توصیف شده است)، در محیط سیمیولینک و با استفاده از بلوک های موجود در کتابخانه پیش فرض آن، مدل سازی و شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده، در قالب نمودارهای متعددی ترسیم شده اند و توصیف هایی از عملکرد این سیستم و کاربردهای آن، ارائه شده است.

• شبیه سازی حرکت یک پرتابه در سیمیولینک با در نظر گرفتن اثر مقاومت هوا — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از امکانات موجود در کتابخانه پیش فرض نرم افزار سیمیولینک، سیستم دینامیکی مربوط به حرکت یک پرتابه، مدل سازی و شبه سازی شده است. در ادامه، با فرض وجود مقاوت در هوا، معادلات مربوطه تغییر یافته اند و با اعمال تغییر در مدل، نتایج شبیه سازی با در نظر گرفتن عامل مقاومت هوا، ارائه شده اند.

• مدل سازی و شبیه سازی موتور DC در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی مدل دینامیکی سیستم الکترو-مکانیکی موتور DC، به صورت کامل مدل سازی، شبیه سازی و تحلیل شده است. در این شبیه سازی فرض شده است که موتور DC، حاصل تعامل دو سیستم درج یک است، که یکی ماهیت الکتریکی دارد (یک مدار RL) و دیگری داری ماهیت مکانیکی است (سیستم دورانی).

• شبیه سازی سری فیبوناچی و محاسبه عدد طلایی در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از امکانات سیمیولینک برای شبیه سازی سیستم های دینامیکی گسسته زمان (Discrete-Time)، معادله تفاضلی توصیف کننده سری فیبوناچی به صورت عددی حل و شبیه سازی شده است. در ادامه، با استفاده از محاسبه نسبت دو جمله متوای این سری، عدد یا نسبت طلایی (Golden Ratio) محاسبه شده و مقدار عددی آن، نمایش داده شده است.

• مدل سازی رفتارهای غیرخطی و ناپیوسته در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی به بررسی برخی المان ها و بلوک های مهم، برای مدل سازی رفتارهای غیر خطی و ناپیوسته پرداخته شده است. المان های غیر خطی، در مدل سازی و شبیه سازی سیستم های دینامیکی، و البته طراحی کنترل کننده ها، نقشی بسیار مهم و حیاتی دارند. از این رو، شناخت این المان ها و نحوه رفتار آن ها در شرایط مختلف، اهمیت ویژه ای دارد. المان هایی نظیر اشباع (Saturation)، ناحیه مرده (Dead-Zone)، لقی (Backlash)، رفتار رله ای (Relay)، و محدودیت در شیب (Slew Rate Limit)، کاربردهای فراوانی را در زمینه های مختلف تحلیل و طراحی دارند.

• استفاده از توابع متلب برای مدل سازی در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی حوه استفاده از امکانات متلب (MATLAB)، برای تعریف بلوک های سفارشی مبتنی بر توابع و عبارات محاسباتی متلبی، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. استفاده از قدرت بالای نرم افزار متلب و زبان برنامه نویسی متلب، در کنار قابلیت های سیمیولینک، می تواند قدرت این دو نرم افزارها را، بیشتر کند و شبیه سازی های پیشرفته تری را انجام پذیر می کند.

• شبیه سازی نوسان ساز Van der Pol در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی سیستم دینامیکی مربوط به نوسان ساز ون در پول (Van del Pol)، به صورت یک بلوک سفارشی و در قالب یک تابع متلب (MATLAB) در سیمیولینک پیاده سازی شده است، و شبیه سازی بر مبنای آن انجام گرفته است. در ادامه، با تغییر پارامتر مربوط به این نوسان ساز، تغییر رفتار خروجی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. این فیلم آموزشی، علاوه بر این که شبیه سازی نوسان ساز و حل یک معادل دیفرانسیل غیر خطی در سیمیولینک را آموزش می دهد، نحوه ترکیب قابلیت های متلب و سیمیولینک را نیز مورد بررسی قرار داده است.

• شبیه سازی و تحلیل پاسخ یک سیستم درجه دو در سیمیولینک با نسبت های میرایی مختلف — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با در نظر گرفتن نسبت های میرایی مختلف در فرم استاندارد سیستم درجه دو، نتایج خروجی این نوع از سیستم ها، با استفاده از ترکیب متلب و سیمیولینک، شبیه سازی و تحلیل شده است. در این فیلم آموزش، علاوه بر این موضوع خاص، به صورت کلی، نحوه فراخوانی فایل های سیمیولینک از محیط متلب و انجام شبیه سازی های چندگانه و در حلقه نرم افزاری، مورد بحث و بررسی واقع شده است.

• طراحی کنترل بهینه تناسبی با ترکیب سیمیولینک و متلب — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی حوه تنظیم مقدار مناسب بهره کنترل کننده تناسبی، برای کمینه سازی زمان نشست (Settling Time) و کمینه سازی انرژی مصرفی برای کنترل سیستم، مورد بررسی و شبیه سازی واقع شده است. مدل سازی در محیط سیمیولینک انجام شده است؛ اما فراخوانی و اجرای شبیه سازی، پس از تنظیم مقدار بهره کنترل کننده، توسط نرم افزار متلب انجام شده است و در واقع، در پیاده سازی این برنامه، از ترکیب قابلیت های متلب و سیمیولینک استفاده شده است.

• طراحی انواع کنترل کننده خطی برای کنترل موتور DC در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی نحوه طراحی کنترل کننده حلقه باز، کنترل کننده حلقه بسته تناسبی و کنترل حلقه بسته PID، و تنظیم ضرایب آن به صورت خودکار و توسط امکانات تولباکس کنترل، مورد بررسی واقع شده است. پاسخ سه کنترل کننده طراحی شده، با ترسیم در کنار یکدیگر، مقایسه شده اند و تحلیلی از عملکرد هر یک از کنترل کننده ها، ارائه شده است.

• به دست آوردن پاسخ فرکانسی یک سیستم دینامیکی در سیمیولینک — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی با استفاده از ترکیب امکانات نرم افزار MATLAB (متلب) و Simulink (سیمیولینک)، برنامه ای پیاده سازی شده است که با وارد کردن ورودی سینوسی با فرکانس ها مختلف، و محاسبه نسبت بهره خروجی به ورودی، پاسخ فرکانسی یک سیستم کلی طراحی شده در سیمیولینک را به دست می آورد. این روش، نه تنها برای سیستم های خطی، بلکه برای سیستم دینامیکی غیر خطی نیز قابل استفاده است و در عمل می تواند، کاربردهای فراوانی را در تحلیل و طراحی سیستم های غیر خطی داشته باشد.

• شبیه سازی سیستم های الکتریکی با استفاده از سیمیولینک و SimScape — لینک (کلیک کنید)

در این فیلم آموزشی المان های پایه ای برای شبیه سازی فیزیکی سیستم های الکتریکی، توسط نرم افزار سیمیولینک و کتابخانه مدل سازی فیزیکی سیم اسکیپ (SimScape)، معرفی و بررسی شده اند و مثال هایی در خصوص نحوه طراحی و شبیه سازی سیستم ها و مدارهای الکتریکی در نرم افزار Simulink ارائه شده است. علاوه بر آشنایی با المان های پایه الکتریکی، نحوه طراحی و تنظیمات استاندارد مدل های فیزیکی، تبدیل سیگنال های فیزیکی به سیگنال های عددی سیمیولینک و ابزارهای اندازه گیری (ولتاژ و جریان) مورد بررسی دققی واقع شده اند.