1
BÀI GING
MÔ PHNG VÀ MÔ HÌNH HÓA
2
MC LC
MC LC...................................................................................................................................... 2
CHƯNG I.................................................................................................................................... 4
GII THIU KIN THC MÔ PHNG .................................................................................. 4
1.1. Mt s nh ngha c bn..................................................................................................... 4
1.2. Mô hình hóa h thng........................................................................................................... 5
1.2.1. Vai trò ca phng pháp mô hình hóa h thng............................................................ 5
1.2.2. Phân loi mô hình hóa h thng .................................................................................... 7
1.3. Phng pháp mô phng........................................................................................................ 9
1.3.1. S  khi...................................................................................................................... 9
1.3.2. Bn cht ca phng pháp mô phng ......................................................................... 10
1.3.3. Các bc nghiên cu mô phng.................................................................................. 13
1.3.4 Mt s môi trng mô phng thng gp.................................................................... 15
CHƯNG II................................................................................................................................. 16
MÔI TRƯNG MATLAB VÀ CÁCH LP TRÌNH............................................................... 16
2.1 Gii thiu môi trng làm vic Matlab............................................................................... 16
2.2 Các hàm toán....................................................................................................................... 16
2.3 Tính toán vi vector và ma trn........................................................................................... 17
2.3.1. Khai báo vector và ma trn.......................................................................................... 17
2.3.2. Tính toán vi vector và ma trn................................................................................... 20
2.4 Các phép so sánh và phép toán Logic ................................................................................. 23
2.5 Bin, cu trúc và trng...................................................................................................... 24
2.5.1. Bin ............................................................................................................................. 24
2.5.2. Cu trúc ....................................................................................................................... 25
2.5.3. Trng......................................................................................................................... 28
2.6 Qun lý bin ........................................................................................................................ 29
2.7 R nhánh và vòng lp.......................................................................................................... 31
2.7.1 Lnh r nhánh if và switch ........................................................................................... 31
2.7.2 Vòng lp for và while................................................................................................... 31
2.7.3 Gián on bng continue và break ............................................................................... 32
2.8 Các scripts và các hàm ca Matlab...................................................................................... 34
2.8.1. Các scripts ca Matlab................................................................................................. 34
3
2.8.2. Các hàm ca Matlab.................................................................................................... 35
2.9 Nhp xut d liu ................................................................................................................ 36
CHƯNG III............................................................................................................................... 37
 HA TRONG MATLAB..................................................................................................... 37
3.1 C s  ho Matlab ........................................................................................................... 37
3.2  ho 2 chiu..................................................................................................................... 39
3.3  ho 3 chiu..................................................................................................................... 42
3.3.1 Các lnh Plots............................................................................................................... 42
3.3.2 Phi cnh trong  ho 3-D.......................................................................................... 44
3.3.3 Nhp, xut và in  ho................................................................................................ 44
CHƯNG IV ............................................................................................................................... 46
C S SIMULINK..................................................................................................................... 46
4.1 Khi ng Simulink............................................................................................................ 46
4.2 Các thao tác c bn vi Simulink........................................................................................ 48
4.3 Tín hiu và các loi d liu ................................................................................................. 50
4.3.1 Làm vic vi tín hiu.................................................................................................... 50
4.3.2 Làm vic vi các loi s liu........................................................................................ 51
4.4 Th vin Sources và Sinks .................................................................................................. 52
4.4.1 Th vin Sources.......................................................................................................... 52
4.4.2 Th vin Sinks.............................................................................................................. 58
4.5 Th vin Math..................................................................................................................... 60
4.6 Khai báo tham s và phng pháp tích phân chun b cho mô phng................................ 63
4.6.1 Khi ng và ngng mô phng.................................................................................... 66
4.6.2 X lý li........................................................................................................................ 68
4.6.3 Tp hp các tham s trong Script ca Matlab.............................................................. 68
4.6.4 In mô hình Simulink..................................................................................................... 69
4.7 H thng con (Sub system).................................................................................................. 70
4.7.1 To h thng con.......................................................................................................... 70
4.7.2 Th vin signals và Subsystem .................................................................................... 71
4.7.3 Kích hot có iu kin các h thng con...................................................................... 74
4
CHƯNG I
GII THIU KIN THC MÔ PHNG
1.1. Mt s nh ngha c bn
- i tng (object) là tt c nhng s vt, s kin mà hot ng ca
con ngi có liên quan ti.
- H thng (System) là tp hp các i tng (con ngi, máy móc),
s kin mà gia chúng có nhng mi quan h nht nh.
- Trng thái ca h thng (State of system) là tp hp các tham s,
bin s dùng ! mô t h thng ti mt thi i!m và trong iu kin nht nh.
- Mô hình ( Model) là mt s  phn ánh i tng, con ngi dùng
s  ó ! nghiên cu, th c nghim nhm tìm ra quy lut hot ng ca i
tng hay nói cách khác mô hình là i tng thay th ca i tng gc !
nghiên cu v i tng gc.
- Mô hình hóa (Modeling) là thay th i tng gc bng mt mô
hình nhm các thu nhn thông tin quan tr"ng v i tng bng cách tin hành các
th c nghim trên mô hình. Lý thuyt xây d ng mô hình và nghiên cu mô hình !
hi!u bit v i tng gc g"i lý thuyt mô hình hóa.
Nu các quá trình xy ra trong mô hình ng nht (theo các ch# tiêu nh
trc) vi các quá trình xy ra trong i tng gc thì ngi ta nói rng mô hình
ng nht vi i tng. Lúc này ngi ta có th! tin hành các th c nghim trên
mô hình ! thu nhn thông tin v i tng.
- Mô phng (Simulation, Imitation) là phng pháp mô hình hóa d a
trên vic xây d ng mô hình s (Numerical model) và dùng phng pháp s
(Numerical method) ! tìm các li gii. Chính vì vy máy tính s là công c$ hu
hiu và duy nht ! th c hin vic mô phng h thng.
Lý thuyt c%ng nh th c nghim ã chng minh rng, ch# có th! xây d ng
c mô hình g&n úng vi i tng mà thôi, vì trong quá trình mô hình hóa bao
5
gi c%ng phi chp nhn mt s gi thit nhm gim bt  phc tp ca mô hình,
! mô hình có th! ng d$ng thun tin trong th c t. Mc dù vy, mô hình hóa
luôn luôn là mt phng pháp hu hiu ! con ngi nghiên cu i tng, nhn
bit các quá trình, các quy lut t nhiên. c bit, ngày nay vi s tr giúp 'c l c
ca khoa h"c k( thut, nht là khoa h"c máy tính và công ngh thông tin, ngi ta
ã phát tri!n các phng pháp mô hình hóa cho phép xây d ng các mô hình ngày
càng g&n vi i tng nghiên cu, ng thi vic thu nhn, l a ch"n, x lý các
thông tin v mô hình rt thun tin, nhanh chóng và chính xác. Chính vì vy, mô
hình hóa là mt phng pháp nghiên cu khoa h"c mà tt c nhng ngi làm
khoa h"c, c bit là các k( s u phi nghiên cu và ng d$ng vào th c ti)n
hot ng ca mình.
1.2. Mô hình hóa h thng
1.2.1. Vai trò ca phng pháp mô hình hóa h thng
a) Khi nghiên cu trên h thng th c gp nhiu khó kh*n do nhiu nguyên
nhân gây ra nh sau:
- Giá thành nghiên cu trên h thng th c quá 't.
Ví d$: Nghiên cu kt cu ti u,  bn, kh n*ng chng dao ng ca ô
tô, tàu thy, máy bay,… ngi ta phi tác ng vào i tng nghiên cu các l c
 ln n mc có th! phá hy i tng ! t ó ánh giá các ch# tiêu k( thut ã
 ra. Nh vy, giá thành nghiên cu s rt 't. Bng cách mô hình hóa trên máy
tính ta d) dàng xác nh c kt cu ti u ca các thit b nói trên.
- Nghiên cu trên h thng th c òi hi thi gian quá dài.
Ví d$: Nghiên cu ánh giá  tin cy, ánh giá tu+i th" trung bình ca h
thng k( thut (thông thng tu+i th" trung bình ca h thng k( thut khong 30
÷ 40 n*m), hoc nghiên cu quá trình phát tri!n dân s trong khong thi gian 20
÷ 50 n*m,… Nu ch i quãng thi gian dài nh vy mi có kt qu nghiên cu
thì không còn tính thi s na. Bng cách mô phng h thng và cho “h thng”