Математическое моделирование системы управления лазерной индикацией в среде MatLab - Курсовая работа

В последние годы активно проводятся исследования возможности использования лазеров для построения системы отображения информации коллективного пользования. Главной проблемой, стоящей перед разработчиками лазерных устройств отображения, является проблема управления световым лучом. Известные методы отклонения светового луча не обеспечивают такой гибкости управления, как, например, метод управления электронным лучом.Механические способы отклонения луча с помощью качающихся и вращающихся зеркал и призм обладают большой инерционностью и используются сравнительно редко. Применительно к СОИ представляют интерес следующие свойства излучения лазеров: пространственная когерентность, временная когерентность, цвет и яркость. При разработке СОИ на лазерах используются следующие методы: визуальная лазерная индикация, когда на экран направляется собственный свет лазера; индикация с активным экраном, когда луч лазера применяется лишь для управления световым излучением некоторого активного материала экрана; лазерно-лучевой световой клапан, когда луч лазера обеспечивает местное управление оптическими параметрами некоторого материала (его коэффициентом отражения или коэффициентом пропускания), а отдельный источник обычного типа дает свет для проекции на экран; лазерный генератор изображения с непосредственным воздействием на объемный резонатор (такой генератор позволяет получать двумерное изображение непосредственно от лазерного источника). виртуальный моделирование программный визуализация При отображении информации используют способ «последовательной выдачи», когда луч лазера последовательно обходит все точки поверхности экрана, либо способ «выборочного отображения», когда луч лазера направляется только на те элементы экрана, в которые вводится информация. Дефлекторы, осуществляющие управление лучом, основаны на различных способах отклонения луча: механическом, рефракционном, дифракционном, когерентной оптической фазовой решетки, двоичного электрооптического управления положением луча.Пакет MATLAB широко используется во всем мире при решении задач, связанных с матричными вычислениями. Он организован таrим образом, чтобы пользователь имел возможность применять при работе обычный математический язык. В настоящее время пакет MATLAB представляет собой развитую интегральную программную среду, включающую собственный язык программирования. Он дает пользователю возможность быстро выполнять различные операции над векторами и матрицами, такие как умножение и обращение матриц, вычисление определителей, нахождение собственных чисел и векторов.При запуске MATLAB, как правило, открывается интерфейс, который содержит меню, панель инструментов и два окна - командное окно (Command Window) и окно рабочего пространства (Workspace). Команды вводятся в диалоговом режиме непосредственно в командное окно. Например, для того чтобы вычислить значение sin30_, надо в командном окне набрать текст sin(pi/6) и нажать клавишу Enter. Если мы хотим построить график функции y=sint на интервале 0 _ t _10 , то сначала следует сформировать массив значений аргумента (для этого в командном окне набираем t=0:.1:10;), а затем набираем текст y=sin(t); plot(t, y). Вместо того чтобы набирать команды в окне MATLAB, их можно записать в текстовый файл с расширением .m (он называется m_файл или файл_сценарий).Рассмотрим основные понятия, связанные с рассматриваемой технологией: Виртуальный мир (Virtual World) - трехмерная сцена, созданная с помощью VRML (Virtual Reality Modeling Language) технологии. VR Toolbox содержит блоки, которые позволяют непосредственно соединить и передавать сигналы от SIMULINK к построенному виртуальному миру. VR Toolbox автоматически проверяет виртуальный мир на доступные VRML узлы, которые SIMULINK сможет использовать. Создаваемый с помощью VRML виртуальный мир можно просмотреть с помощью VRML-браузера и затем связать VRML-модель с моделью SIMULINK. VR Toolbox также предоставляет функции для чтения и изменения свойств виртуального мира и сохранения VRML файлов с текущей конфигурацией виртуального мира.На экране осциллографа (в среде Simulink блок, под названием scope) мы можем увидеть следующую картину : 1) График отображающий изменение напряжения ; При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink (например, Virtual Reality Toolbox - пакет, решающий задачи взаимодействия и управления виртуальными моделями динамических систем во времени). В том и другом случае откроется окно "Simulink Library Browser" (система просмотра библиотек Simulink). Для анимации в Simulink-модели должен присутствовать блок VR Sink пакета Virtual Reality Toolbox (рис.В разработанный программный продукт не рассчитан на неподготовленного пользователя, без знаний основ программирования, Matlab и Simulink. Запуск визу

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1.СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ИНДИКАЦИЕЙ

1.1 Лазерные средства отображения информации

2. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПАКЕТЕ MATLAB

2.1 Структура пакета

2.2 Начало работы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ VRT ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В СРЕДЕ MATLAB-SIMULINK

3.1 Особенности сопряжения имитационной модели Matlab-Simulink и программное обеспечение визуализации

3.2 Возможности средств разработки виртуальных миров, использующих VRML, для визуализации моделирования системы

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

4.1 Разработка ПО визуализации

4.2 Simulink-модель визуализатора САУ ЛЛ

4.3 Визуализатор выхода САУ ЛЛ

4.4 Предложения по направлениям дальнейшего совершенствования разработанного программного продукта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. ЭВМ - Электронно-вычислительная машина

2. VRML - Virtual reality modeling language

3. VRT - Virtual reality toolbox

4. ПО - Программное обеспечение

5. СОИ - Системы отображения информации

6. САУ ЛЛ - Системы управления лазерной индикацией