Stateflow
Stateflow
Control logic for an automatic transmission system
Control logic for an automatic transmission system

Stateflow (được phát triển bởi MathWorks) là một công cụ điều khiển logic được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống phản ứng thông qua các trạng thái máy và biểu đồ dòng chảy trong mô hình Simulink. Stateflow sử dụng một biến thể của ký hiệu máy trạng thái hữu hạn do David Harel thiết lập, cho phép biểu diễn hệ thống phân cấp, song song và lịch sử trong biểu đồ trạng thái. Stateflow cũng cung cấp các bảng chuyển trạng thái và các bảng chân lý.
Mục đích sử dụng
Stateflow thường được sử dụng để chỉ định bộ điều khiển rời rạc trong mô hình của hệ thống lai trong đó động lực học liên tục (nghĩa là, hành vi của nhà máy và môi trường) được chỉ định bằng Simulink.
Ứng dụng của Stateflow
Chế độ Logic , trong đó mỗi chế độ riêng biệt của một hệ thống được biểu thị bằng trạng thái.
Quản lý lỗi, trong đó biểu đồ Stateflow được sử dụng để kiểm soát cách hệ thống phản hồi với các lỗi và lỗi bên trong hệ thống.
Lập lịch tác vụ, trong đó biểu đồ Dòng trạng thái được sử dụng để lên lịch khi các tác vụ cụ thể xảy ra, hoặc trong biểu đồ DòngStateflow  hoặc trong mô hình Simulink tổng thể.
Tiện ích mở rộng
Một số tool của MathWorks và bên thứ ba có thể được sử dụng với Stateflow để xác thực thiết kế và tạo mã. Ví dụ, Simulink Verification & Validation, một công cụ của MathWorks, được sử dụng để kiểm tra các yêu cầu truy xuất nguồn gốc và phân tích bảo hiểm mô hình. Các công cụ tạo mã bổ trợ khác có thể được sử dụng để tự động tạo mã C, C ++, HDL và PLC để thực hiện trên các hệ thống nhúng.
<matlabthayhai>
Hướng dẫn cài đặt MATLAB R201a chi tiết

Chạy file setup.exe để tiến hành cài đặt MATLAB R2019a phiên bản mới nhất. Giao diện cài đặt hiện lên màn hình
– Bước 1: Tại giao diện đầu tiên hiện ra, bạn chọn Use a File Installation Key sau đó chọn Next. Tiếp đó chọn Yes và chọn Next như 2 hình dưới.
– Bước 2:  Tiếp theo, bạn tích vào I have the File Installation Key for my license và paste vào đó đoạn key sau: 09806-07443-53955-64350-21751-41297 như video:


– Bước 3: Tại đây bạn có thể chọn đường dẫn cài đặt theo ý muốn. Nhưng mình khuyến nghị bạn cứ để mặc định và chọn Next như hình:
– Bước 4: Tại đây bạn có thể chọn các gói ứng dụng cần thiết để cài đặt. Bạn có thể giữ nguyên mặc định và chọn Next để tiếp tục. Rồi tiếp đó bạn chọn Next -> Install -> Next và chọn Finish để kết thúc cài đặt như hình minh họa bên dưới.
Hướng dẫn crack MATLAB R2019a chi tiết
– Bước 1: Mở file matlab.exe trong thư mục: C:\Program Files\MATLAB\R2018a\bin (với đường dẫn cài đặt mặc định).
– Bước 2: Tích vào Enter the full path to your license file, including the file name:  và chọn đường dẫn tới thư mục crack (chọn Browse…). Chọn file license_standalone.lic -> Select -> Next và chọn Finish như hình:
– Bước 3: Copy thư mục bin có trong thư mục cr@ck và paste vào thư mục: C:\Program Files\MATLAB\R2018a như hình:
Thế là hoàn thành xong việc crack MATLAB R2018a, bây giờ bạn có thể mở phần mềm lên và sử dụng.
Tải về tại đây: http://corneey.com/wKIUAM
Thiết kế dựa trên mô hình là gì
Model-Based Design - Thiết kế dựa trên mô hình (MBD) là kĩ thuật tiếp cận hệ thống phức tạp bằng cách trực quan, ví dụ như việc thiết lập và sử dụng mô hình toán học của hệ nhằm phân tích và thiết kế bộ điều khiển. Từ mô hình đó hoàn toàn có thể thực hiện mô phỏng đáp ứng thời gian thực của hệ và trong trường hợp cụ thể như phần mềm điều khiển, chúng ta hoàn toàn có thể tạo code tự động (automatically generate code) và thực hiện ngay trên mạch điều khiển tích hợp (embedded controller).
Image result for model based design

Thiết kế dựa trên mô hình (MBD) được sử dụng phổ biến trong điều khiển chuyển động, thiết bị công nghiệp, hàng không vũ trụ, và các ứng dụng ô tô. Thiết kế dựa trên mô hình (MBD) tương tự như phần mềm CAD, cho phép các nhà thiết kế cơ khí tạo ra các mô hình lắp ráp ảo để hiểu liệu các chi tiết sản phẩm hoạt động như thế nào trước khi được sản xuất. Một cách tương tự, thiết kế dựa trên mô hình cho phép các nhà phát triển phần mềm nhúng tạo các mô hình mô phỏng để hiểu liệu thuật toán có hoạt động hay không trước khi mã nhúng được viết. 
Image result for model based design
MBD giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống tổng thể. Thông qua việc tạo mẫu ảo, các kỹ sư hệ thống có thể dễ dàng xem xét liệu toàn bộ hệ thống (cơ, điện, thủy lực và khí nén, cộng với phần mềm nhúng) sẽ hoạt động như dự định hay không, trước khi phần cứng được sản xuất hoặc chế tạo để thử nghiệm. Các nhà phát triển phần mềm nhúng có thể tự động tạo code nhúng từ các mô hình mô phỏng, tương tự như cách mà một bản vẽ CAD được dịch tự động sang code NC.
Tác động đến các công ty top đầu như thế nào? 
Các công ty sử dụng MBD đưa ra nhận xét MBD có thể giúp họ:
Đấu giá và giành chiến thắng tại các dự án.
Gần đây, chúng tôi đã giành được một dự án mà một số đối thủ cạnh tranh đã từ chối đấu thầu vì thời gian eo hẹp ràng buộc. Sử dụng MBD chúng tôi đã kịp tiến độ bàn giao mà không gặp vấn đề gì.
– Lear Corporation
Tạo ra các sản phẩm mà các cách khác không tạo ra được.
Trước đây, việc xây dựng phần cứng bộ điều khiển cho sản phẩm chuyên dụng rất tốn kém. Với Simulink, chúng tôi có thể dễ dàng thực hiện thiết kế các bộ điều khiển của mình trên phần cứng PLC hiện có. Bây giờ chúng tôi có thể theo đuổi các cơ hội kinh doanh mới đối với các sản phẩm đòi hỏi dung lượng điều khiển thấp.
– Festo
Tạo đơn hàng và doanh thu sớm hơn.
Đội ngũ ba người của chúng tôi đã hoàn thành một nguyên mẫu đầy đủ chức năng chỉ trong sáu tháng với công cụ của MathWorks. Nếu không có các công cụ này, chúng tôi sẽ phải gia hạn dự án ít nhất sáu tháng nữa.
– Oce Technologies
Cung cấp các tính năng và hiệu quả mà đối thủ cạnh tranh không thể theo kịp.
Các hệ thống truyền động thủy tĩnh lai mà chúng tôi thiết kế và tối ưu hóa với MBD tiết kiệm nhiên liệu hơn 25% so với hệ thống truyền động thủy tĩnh tiêu chuẩn, tổng chi phí thấp hơn từ 15% -20%.
– FMTC
Đạt được chất lượng sản phẩm mà đối thủ cạnh tranh không thể sánh được.
Nhờ vào mô phỏng và thử nghiệm thời gian thực trên Simulink, chúng tôi có thể cung cấp một hệ thống điều khiển đặc biệt đáng tin cậy. Bộ điều khiển của chúng tôi đã được chứng minh là đáng tin cậy hơn các hệ thống truyền thống và không gây ra sự cố thời gian trong sản xuất, điều này rất quan trọng vì mất điện có thể tiêu tốn hơn 5.000 € mỗi giờ.
– Metso
Tác động đến việc giảm chi phí như thế nào?
Sử dụng các thành phần ít hơn và rẻ hơn
Theo ước lượng ban đầu, hệ thống Lanai yêu cầu pin 700 kilowatt/giờ. Tuy nhiên, các mô phỏng trên Simulink đã chỉ ra rằng chỉ cần pin có dung tích khoảng một nửa là đủ và không cần thiết bị truyền tải AC linh hoạt. Có nghĩa là chúng tôi tiết kiệm được hơn 200.000 đô la.
– Sandia National Lab
Giảm số lượng mẫu vật lý
Đối với dự án này, hiệu suất của phần cứng thực phù hợp với kết quả mô phỏng từ mô hình Simulink của hệ thống maglev, vì vậy chúng tôi không cần sửa đổi hệ thống thử nghiệm của mình. Việc loại bỏ được nhiều mẫu thử giúp chúng tôi không chỉ tiết kiệm thời gian mà kèm theo đó là tiền bạc vì mỗi  mẫu thử có giá từ 20.000 đến 30.000$. Dự án giảm chi phí đáng kể.
– Korea Institute of Machinery and Materials
Tái sử dụng các mô hình và đáp ứng các thiết kế
Sau khi thực hiện phiên bản PLC với Simulink PLC Coder, với một vài sửa đổi, chúng tôi đã tạo code vi xử lý bằng Embedded Coder. Chúng tôi đã chuyển sang code C chỉ bằng cách thay đổi sản phẩm tạo mã.
– Iveco
Sử dụng các đội nhóm ít thành viên hơn
MBD với thiết kế đồ họa và tạo mã tự động giảm lỗi phần mềm, cải thiện khả năng bảo trì và tái sử dụng, giảm thiểu các khó khăn trong việc phát triển phần mềm. Điều này cho phép chúng tôi xây dựng một nhóm phát triển bao gồm các chuyên gia về động cơ và điều khiển trong thời gian ngắn nhất có thể.
– Weichai Power
Giảm chi phí bảo hành.
Trong ngành công nghiệp, số lượng các vấn đề bảo hành tăng lên cùng với sự phức tạp của phần mềm. Hầu hết các sản phẩm gần đây mà chúng tôi hoàn thành bằng MBD, chúng tôi đã không có vấn đề gì về bảo hành liên quan đến phần mềm ứng dụng sau 12 tháng sản xuất. Đó là một kỷ lục mà khách hàng hiện tại và trong tương lai rất vui khi nghe điều này.
– Lear CorporationGiảm chi phí hỗ trợ.
Với các công cụ MathWorks, chúng tôi có thể thu thập dữ liệu từ quá trình sản xuất máy in và mô phỏng các lỗi trong nhà. Điều này làm giảm đáng kể thời gian giải quyết cho khách hàng, cũng như chi phí hỗ trợ và đi lại, bởi vì máy in của chúng tôi được bán trên toàn thế giới.
– Manroland
Giảm chi phí cho thủ tục chứng nhận và thời gian chuẩn bị.
Mô hình hóa, mô phỏng và thực thi phần mềm nhúng của máy thở với công cụ Simulink giúp đơn giản hóa nhiều thủ tục chứng nhận. Mô hình cung cấp tài liệu và kết quả phản hồi trực quan cho quá trình xem xét chứng nhận.
- Weinmann
Giảm chi phí cho tài liệu.
Chúng tôi đã sử dụng các mô hình Simulink và Stateflow của chúng tôi như là một tiêu chí kỹ thuật ảnh hưởng mạnh tới quá trình xem xét thiết kế.
- Mitsuba
Giảm thiểu chậm tiến độ.
Nếu cứ phải đợi cho đến khi phần còn lại của chiếc xe hoàn thành rồi mới tiến hành thử nghiệm thiết kế hệ thống treo, chắc chắn chúng tôi sẽ không thể đáp ứng tiến độ giao hàng.
- Rod Millen Special Vehicles
Áp dụng MBD cho các công ty nhỏ
Ngay cả với những lợi ích tiềm năng của việc sử dụng MBD, các nhà quản lý kỹ thuật thường xem xét những rủi ro của việc thay đổi quá trình phát triển của họ. Điều này đặc biệt đúng đối với các công ty nhỏ khi đứng trước quy trình mới và công cụ mới. Tuy nhiên, khi một công ty nào đó áp dụng MBD thường xuyên họ sẽ tin vào MBD và thường báo cáo rằng sẽ rất rủi ro nếu không áp dụng MBD.
Kết luận
MBD là một công cụ thay đổi cuộc chơi để phát triển hệ thống nhúng. Đối với các công ty có sản phẩm có giá hàng ngàn hoặc hàng triệu đô la, việc giảm số lượng nguyên mẫu dù chỉ là một chiếc cũng đủ giúp họ hoàn vốn đầu tư. Phần thưởng tương đương cho các công ty có sản phẩm giá rẻ và tiềm năng nếu họ là công ty đầu tiên đưa sản phẩm đó ra thị trường. Đối với họ, MBD sẽ giúp tăng tốc nhanh. Trong tất cả các kịch bản, các công ty đều luôn đạt được lợi ích lớn khi sử dụng MBD để phát triển phần mềm nhúng. 
Phát triển các hệ thống cơ điện tử đòi hỏi phải tích hợp các hệ vật lý cùng với các hệ thống điều khiển và phần mềm nhúng. Các kỹ sư sử dụng Thiết kế dựa trên mô hình (MBD) để mô hình hóa, mô phỏng và xác minh các hệ thống cơ điện tử từ giai đoạn phát triển sản phẩm ban đầu cho đến giai đoạn sản xuất.
Với MATLAB®/Simulink các bạn hoàn toàn có thể:
  1. 1. Hiểu các tương tác hệ thống phức tạp từ thiết kế thuật toán đến hành vi của nhà máy
  2. 2. Tăng tốc độ phát triển bằng cách làm việc song song với nhiều nhóm
  3. 3. Dự đoán và tối ưu hóa hiệu năng hệ thống
  4. 4. Cải thiện chất lượng của các hệ thống cơ điện tử và thử nghiệm bằng cách sử dụng ít nguyên mẫu phần cứng hơn
  5. 5. Loại bỏ các lỗi mã hóa thủ công bằng cách tự động tạo mã từ các mô hình mô phỏng
  6. 6. Duy trì truy xuất nguồn gốc từ các yêu cầu để thiết kế đến mã
  7. 7. Tái sử dụng các mô hình thiết kế như cặp song sinh kỹ thuật số hoạt động
Khóa học Simulinkn ứng dụng trong Điều khiển & Cơ điện tử nhằm giúp các bạn đạt được các kỹ năng trên. Khóa học sử dụng các thiết bị phần cứng của hãng như Arduino Mega 2560, Robot tự cân bằng MinSeg Mega


Hình ảnh 1. Bộ KIT robot MinSeg Mega


Hình ảnh 2. Board tích hợp hệ thống cảm biến

Hình ảnh 3. Các bạn học viên tham gia khóa học
Nội dung của khóa học bao gồm 10 bài lab và 1 bài Term Project. Cụ thể như sau: 
  1. 1. Giới thiệu về Matlab/Simulink. Cài cặt Arduino Toolbox cho Simulink. Giới thiệu về Robot MinSeg Mega. Tìm hiểu Encoder. Đọc tín hiệu Analog Encoder điều khiển cổng ra PWM.
  2. 2. Tìm hiểu Gyroscope/ Accelerometer, cảm biến MPU6050, đọc dữ liệu qua giao tiếp I2C. Tính toán góc quay từ dữ liệu Gyro/ Accelerometer.
  3. 3. Tìm hiểu về Magnetometer/ Đọc dữ liệu từ Magnetometer/ Lập trình la bà số
  4. 4. Serial Communication/ Gửi dữ liệu 8 bit trong Simulink/ Đọc dữ liệu bằng phầm mềm Realterm. Giao tiếp Bluetooth 
  5. 5. Điều khiển động cơ DC/Speed - Direction - Step Respond/ Nhận dạng tham số động cơ DC/ Mô phỏng động cơ DC/ Bộ điều khiển PID/ Hiện thực hóa bộ điều khiển PI
  6. 6. Cơ bản về điều khiển vòng kín 
  7. 7. Mô hình hóa robot và xây dựng bộ điều khiển cho robot tự cân bằng
  8. 8. Thiết kế bộ điều khiển cho robot sử dụng pole-placement
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  • - Đối tượng: Các bạn sinh viên ngành Cơ khí, Cơ điện tử, Tự động hóa và Điều khiển, ...
  • - Học phí 3.000.000 VNĐ/ khóa. Giảm giá cho các nhóm sinh viên từ 3 học viên trở lên.
  • - Thời lượng: 30 hours/ khóa 
*** Hợp tác chuyển giao Đào tạo cho các Lab/Group/Center có nhu cầu mảng robotics
LIÊN HỆ: 098.293.0086
EMAIL: MATLABTHAYHAI@GMAIL.COM 

     Có thể nói, Cơ điện tử là một chuyên ngành khá rộng được giảng dạy ở bậc đại học. Chúng ta phải cung cấp cho sinh viên một nền tảng lý thuyết tốt bao gồm các lĩnh vực cơ khí, điện và điện tử. Đồng thời, chúng ta giao cho sinh viên các project thực hành tích hợp cảm biến, bộ truyền động và hệ thống nhúng điều khiển thời gian thực.

     Có một số giảng viên tìm cách giải quyết khó khăn này bằng một chương trình giảng dạy cơ điện tử kết hợp một số bộ kit gắn với các bài tập trong phòng thí nghiệm và các course projects. Bộ Kit Rensselaer là một trong số đó. Bộ Kit bao gồm 1 board Arduino, động cơ DC, bộ cảm biến và phần mềm MATLAB/Simulink.


Hình 1. Bộ Kit Rensselaer
     Trong bộ Kit này người dùng có thể xây dựng 3 project thú vị: xe motor tự cân bằng, robot mobile, robot vẽ như hình 2
Hình 2. Self-balancing motorcycle, mobile rover, drawing robot

     Bên cạnh bộ Kit kể trên còn một số robot rất thú vị. Ví dụ: robot MinSeg. Một bài toán rất hay cho sinh viên đó là thiết kế bộ điều khiển thời gian thực cho MinSeg, robot tự cân bằng hai bánh
Hình 3. Robot MinSeg (https://minseg.com/)
Nguồn tham khảo
1. https://www.mathworks.com/company/newsletters/articles/teaching-mechatronics-with-matlab-simulink-and-arduino-hardware.html
Có một số board ứng dụng trong điều khiển cho phép kết nối với Matlab/Simulink, trong đó phải kể đến hai trong số đó:
1. Arduino
        Không phải giới thiệu nhiều, đây là 1 board phổ biến hiện nay. Ứng dụng của Arduino khá rộng và nó cũng dành cho các bạn mới làm điều khiển. Những ứng dụng cơ bản như đọc tín hiệu Analog, cấp xung PWM ... thì Arduino xử lý ngon lành. Đặc biệt Arduino có kết nối External Mode với Simulink. Đây là 1 tính năng rất hay ho cho phép các bạn "móc" dữ liệu lên hay "đẩy" dữ liệu xuống bo mạch.


Điều khiển sao chép hành vi của fingers sử dụng arduino

2. Texas Instrunment C2000
      Phát triển bộ điều khiển cho các ứng dụng là một phần khá quan trọng trong các hệ Cơ điện tử. Công viện này đòi hỏi thời gian và đương nhiên là "Money". Đặc biệt đối với các thuật toán điều khiển phức tạp thì việc này chiếm khá nhiều thời gian của kĩ sư R&D. Rapid Control Prototyping (RCP) là một giải pháp cho khó khăn này. RCP yêu cầu hai thành phần:
  • Máy tính có phần mềm hỗ trợ thiết kế bộ điều khiển (Host Computer)
  • Phần cứng cho phép điều khiển thời gian thực ( Target)
     Thông thường, có rất nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế bộ điều khiển. Đối với kĩ sư R&D thì Matlab/Simulink/Real-Time Workshop là một trong những lựa chọn hàng đầu (Host Computer). Target. Target processor được sử dụng là board TI C2000 DSP (Texas Instrument). Toolbox trong Simulink hỗ trợ C200 đó là 'Embedded Target' for Texas Instruments' C2000 DSP.


Điều khiển động cơ sử dụng TI C2000 DSP


Tham khảo: 


Có lẽ đây là câu hỏi của rất nhiều bạn khi tìm hiểu về Matlab. Để cho công bằng mình xin dịch lại một câu trong số những câu trả lời của một người dùng trên website quora.com



Cảm nhận Học viên

Matlabthayhai. Powered by Blogger.

Chatbox