Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο...

27
© 2006 The MathWorks, Inc. Ενότητα 4η: Μοντελοποίηση συστημάτων με το γραφικό περιβάλλον SIMULINK. Εισαγωγή στο Simulink Παραδείγματα συστημάτων και μοντέλων με το Simulink Ανάπτυξη μοντέλων & προσομοίωση. Περιβάλλον & βιβλιοθήκες.

Transcript of Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο...

Page 1: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

©2006 T

he M

ath

Work

s, In

c.

Ενότητα 4η: Μοντελοποίηση συστηµάτων µε το

γραφικό περιβάλλον SIMULINK.

• Εισαγωγή στο Simulink

• Παραδείγµατα συστηµάτων και µοντέλων µε το

Simulink

• Ανάπτυξη µοντέλων & προσοµοίωση. Περιβάλλον &

βιβλιοθήκες.

Page 2: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

46

Πως µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε το

Simulink?

Page 3: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

47

Εισαγωγή στο Simulink

Περιβάλλον προσοµοίωσης µε µπλοκ

διαγράµµατα

Μοντελοποίηση, προσοµοίωση και

ανάλυση δυναµικών συστηµάτων

Ακριβής σχεδίαση, υλοποίηση και έλεγχος:

Συστηµάτων Ελέγχου

Συστηµάτων Επεξεργασίας Σήµατος &

Εικόνας

Τηλεπικοινωνιακών Συστηµάτων

Άλλων δυναµικών συστηµάτων

Πλατφόρµα για σχεδιασµό επί την

βάση µοντέλων (Model-Based Design)

Page 4: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

48

Simulink: Βασικά χαρακτηριστικά (µέρος 1ο)

Εκτενής και επεκτάσιµη συλλογή

από βιβλιοθήκες µε προκαθορισµένα

µπλοκ

Ιεραρχική µοντελοποίηση

Ανοιχτή αρχιτεκτονική για την

ενσωµάτωση µοντέλων από άλλα

εργαλεία (Application Program Interface)

Προσοµοίωση Υβριδικών

συστηµάτων (συνεχούς – διακριτού

χρόνου)

multi rate systems

multitasking system simulation

Page 5: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

49

Simulink: Βασικά χαρακτηριστικά (µέρος 2ο)

Embedded MATLAB™ support

Υποστήριξη διαφορετικών µορφών

επιτάχυνσης των προσοµοιώσεων

Πλήρης σειρά από διαγνωστικά

εργαλεία και εργαλεία

απασφαλµάτωσης

Πλήρης επικοινωνία µε MATLAB®

Page 6: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

50

MathWorks Product Family OverviewApplication-Specific ProductsSimulink Product Family

MATLAB Product Family

View full product list

Page 7: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

51

Σχεδιασµός on/off ελεγκτήπροβολικού

Βιβλιοθήκες Block

∆ηµιουργία µοντέλων

Σήµατα και παράµετροι

Εκτέλεση προσοµοιώσεων

Ιεραρχία

Επικοινωνία µε MATLAB

Έλεγχος ροής διαγράµµατος

Πίνακες αληθείας

Ενσωµάτωση function του

MATLAB

Μηχανές πεπερασµένων

καταστάσεωνOn/Off ελεγκτήςπροβολικού

Page 8: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

52

Ανάπτυξη µοντέλων

Προδιαγραφές:

• Lamp power is 300 W: (Plamp)

• Mass of air in the projector is 0.05 kg: (m)

• Specific heat of air is 1005.4 J/kg ºC: (Cp)

• Natural convective air flow is 0.003 kg/s: (mdot)

( ) TmCTTCmP

TmCQ

pplamp

pnet

&&

&&

=−+

=

0

Page 9: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

53

Σύνοψη: Τελικό µοντέλο

Page 10: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

54

Εντοπισµός ακµών αντικειµένων σε πραγµατικό

χρόνο

Λήψη video σε

πραγµατικό χρόνο.

∆ηµιουργία

υποσυστηµάτων.

Χρήση έτοιµων

αλγορίθµων

ανίχνευσης ακµών

Μέθοδοι Prewitt,

Sobel, Roberts,

Canny.

Παράδειγµα

Page 11: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

55

Telecom – Filters –Video processing

MATLAB Products

Physical Modeling

Event based Modeling

Control Design

MeasurementsRapidly prototype

ideas

Continuous verification

Generate C - Code

Generate HDL Code

Hardware Implementation

Page 12: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

56

® ®

Επόµενα βήµατα

Ψάξτε για “recorded webinars”στο site www.mathworks.com . Θα βρείτε περισσότερα από 75webinars για το Simulink, µεταξύ άλλων τα:

Εισαγωγή στο Simulink

Introduction to Simulink for Control Design

Introduction to Simulink for Signal Processing and Communications

Page 13: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

©2006 T

he M

ath

Work

s, In

c.

Ενότητα 5η: Παράλληλη και κατανεµηµένη

επεξεργασία ∆ιανοµή και εκτέλεση παρόµοιων ανεξάρτητων προβληµάτων σε

διαφορετικούς Επεξεργαστές.

∆ιαχείριση µεγαλύτερου όγκου δεδοµένων, µε την χρήση της διαθέσιµηςµνήµης από πολλούς επεξεργαστές

Προβλήµατα βελτιστοποίησης

Προσοµοιώσεις Monte Carlo

Compute clusterCompute cluster

Page 14: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

58

Solving Big Technical Problems

Large dataset

Problem

Long running

Computationally intensive

Wait

Processors work in parallel on one big problem

Solutions

Distribute similar problems to independent processors

Reduce size

of problem

You could…

Page 15: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

59

Compute clusterCompute cluster

CPU

CPU

CPU

CPU

MATLAB Distributed Computing ServerMATLAB Distributed Computing Server

SchedulerResult

Client MachineClient Machine

Lab

Lab

Lab

Lab

Parallel applications

Job

Task

Task

Task

Task

Result

ParallelComputing

ToolboxTOOLBOXES

BLOCKSETS

Result

Result

Result

Page 16: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

60

Simulation & Parametric Problems

Speed up

Monte Carlo simulations

Parametric sweep

Solution

matlabpool

parallel environment

par for

independent for loops

spmd

single program multi data

X: στοχαστική συνάρτηση στον χρόνο

θέλουµε µια εκτίµηση της µέσης τιµής &

τυπικής απόκλισης στο τέλος του χρονικού

διαστήµατος

Υλοποίηση ικανού αριθµού

προσοµοιώσεων & στατιστική εκτίµηση

Page 17: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

61

Optimization Problems

Parallel Estimation of

Gradients

Parallel Evaluation of

Populations

Use Par for

Page 18: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

62

Solving Big Technical Problems

Large data-set

Problem

Long running

Computationally intensive

Wait

Processors work in parallel on one big problem

Solutions

Distribute similar problems to independent processors

Reduce size

of problem

You could…

Page 19: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

63

Large Memory Requirements

1111 2626 4141

1212 2727 4242

1313 2828 4343

1414 2929 4444

1515 3030 4545

1616 3131 4646

1717 3232 4747

1717 3333 4848

1919 3434 4949

2020 3535 5050

2121 3636 5151

2222 3737 5252

1111 2626 4141

1212 2727 4242

1313 2828 4343

1414 2929 4444

1515 3030 4545

1616 3131 4646

1717 3232 4747

1717 3333 4848

1919 3434 4949

2020 3535 5050

2121 3636 5151

2222 3737 5252

1111 2626 4141

1212 2727 4242

1313 2828 4343

1414 2929 4444

1515 3030 4545

1616 3131 4646

1717 3232 4747

1717 3333 4848

1919 3434 4949

2020 3535 5050

2121 3636 5151

2222 3737 5252

Page 20: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

64

Using FORTRAN and MPI Using MATLAB and MPI

Using Distributed Arrays

P>> D = distribute(A)

P>> E = D’

Developing a Parallel Application

Distributed array Parallel algorithm

Page 21: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

65

Parallel Programming

pmode interface

distributed arrays

transpose a distributed

matrix

Parallel math functions

MPI

Page 22: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

66

Παράλληλη επεξεργασία µε το MATLAB

Πολυεπεξεργαστικά Συστήµατα

Rapidly prototype distributedand parallel applications on local computer

Parallel Computing Toolbox

Installed on end user’s desktop

Can run four local workers

No separate computecluster required

Page 23: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

67

Παράλληλη επεξεργασία µε το MATLAB

Scale to a Cluster

Compute clusterCompute cluster

Page 24: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

68

Heterogeneous Platform Support

Homogeneous configuration Heterogeneous configuration

Support for all platforms that MATLAB supports

Multi-core

computer

Cluster

Page 25: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

69

OPEN API for generic schedulers

New

Supported schedulers

New New New

Page 26: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

70

Νεώτερες Εξελίξεις

New engine for symbolic Math

Support of compilation for distributed

applications

Function browser

New Econometric toolbox – Monte Carlo

Simulation of SDEs

State-of-the-art object-oriented

programming in MATLAB

Parallel Processing

Embedded MATLAB

Code Verification & Validation

Link Products – Simulator and

Embedded IDE Links

Compute clusterCompute cluster

Scheduler

Page 27: Ενότητα 4η Μοντελοποίησησυστηµάτωνµετο γραφικόπεριβάλλον ... · 70 ΝεώτερεςΕξελίξεις New engine for symbolic Math

71

Ευχαριστούµε για την Συµµετοχή σας

Ερωτήσεις ?

Για περισσότερες πληροφορίες επικοινωνήστε µαζί µας

ΜΕΝΤΩΡ ΕΛΛΑΣ ΕΠΕ

Φειδιππίδου 25Α Παλλήνη 15351

Τηλ: 210 60 31 121

Fax: 210 60 31 024

[email protected]