Discrete Derivative

Zeitdiskrete Ableitung berechnen

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Bibliotheken:
Simulink / Discrete

Beschreibung

Der Block Discrete Derivative berechnet eine optional skalierte zeitdiskrete Ableitung auf folgende Weise

$$y(t_n)=K\left(\frac{u(t_n)-u(t_{n-1})}{T_s}\right)$$

wobei

• $$u(t_n)$$ und $$y(t_n)$$ der Blockeingang bzw. -ausgang zum aktuellen Zeitschritt sind.

• $$u(t_{n-1})$$ ist der Blockeingang zum vorherigen Zeitschritt.

• $$K$$ ist ein optionaler Skalierungsfaktor, angegeben mithilfe des Parameters Gain value.

• $$T_s$$ ist die diskrete Schrittgröße der Simulation, die fest sein muss.

Hinweis

Verwenden Sie diesen Block nicht in Subsystemen mit nicht-periodischen Auslösern, wie beispielweise nicht-periodische Function-Call Subsysteme. Diese Konfiguration erzeugt ungenaue Ergebnisse.

Beispiele

Zeitdiskrete Ableitung einer Gleitkomma-Eingabe

In diesem Beispiel wird dargestellt, wie mit dem Block „Discrete Derivative“ die zeitdiskrete Ableitung eines Gleitkomma-Eingangssignals berechnet werden kann. Die ungefilterte zeitdiskrete Ableitung wird mit einer gefilterten zeitdiskreten Ableitung verglichen, die vom Block „Discrete Filter“ berechnet wird.

Ports

Eingabe

Port_1 — Eingangssignal

Skalar | Vektor | Matrix

Das Eingangssignal, angegeben als Skalar, Vektor oder Matrix.

Datentypen: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | fixed point

Ausgabe

Port_1 — Skalierte zeitdiskrete Ableitung

Skalar | Vektor | Matrix

Optional skalierte zeitdiskrete Ableitung, angegeben als Skalar, Vektor oder Matrix. Weitere Informationen darüber, wie der Block die zeitdiskrete Ableitung berechnet, finden Sie unter Beschreibung. Sie geben den Datentyp des Ausgangssignals mit dem Parameter Output data type an.

Datentypen: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | fixed point

Parameter

Haupt

Gain value — Skalierungsfaktor

1.0 (Standardeinstellung) | Skalar

Auf die berechnete Ableitung angewendeter Skalierungsfaktor, angegeben als realer Skalarwert.

Programmatische Verwendung

Blockparameter: gainval

Typ: Zeichenvektor

Werte: Skalar

Standardwert: '1.0'

Initial condition for previous weighted input K*u/Ts — Anfangsbedingung

0.0 (Standardeinstellung) | Skalar

Anfangsbedingung für die zuvor skalierte Eingabe, angegeben als Skalar.

Programmatische Verwendung

Blockparameter: ICPrevScaledInput

Typ: Zeichenvektor

Werte: Skalar

Standardwert: '0.0'

Input processing — Festlegen der abtast- oder blockbasierten Verarbeitung

Elements as channels (sample based) (Standardeinstellung) | Columns as channels (frame based)

Geben Sie an, ob der Block eine abtast- oder blockbasierte Verarbeitung durchführt:

• Columns as channels (frame based) – Behandelt jede Spalte der Eingabe als separaten Kanal (blockbasierte Verarbeitung).

  Hinweis

  Für die blockbasierte Verarbeitung ist eine DSP System Toolbox™-Lizenz erforderlich.

  Weitere Informationen finden Sie unter Sample- and Frame-Based Concepts (DSP System Toolbox).

• Elements as channels (sample based) – Behandelt jedes Element der Eingabe als separaten Kanal (abtastbasierte Verarbeitung).

Verwenden Sie Input processing, um anzugeben, ob der Block eine abtast- oder blockbasierte Verarbeitung durchführt. Weitere Informationen zu diesen beiden Verarbeitungsmodi finden Sie unter Sample- and Frame-Based Concepts (DSP System Toolbox).

Programmatische Verwendung

Blockparameter: InputProcessing

Typ: Zeichenvektor

Werte: 'Columns as channels (frame based)' | 'Elements as channels (sample based)'

Standardwert: 'Elements as channels (sample based)'

Signalattribute

Output minimum — Minimaler Ausgabewert für Bereichsprüfung

[] (Standardeinstellung) | Skalar

Unterer Wert des Ausgabebereichs, den die Software überprüft.

Die Software verwendet das Minimum, um Folgendes auszuführen:

• Überprüfung des Parameterbereichs (siehe Specify Minimum and Maximum Values for Block Parameters) für einige Blöcke.

• Überprüfung des Simulationsbereichs (siehe Specify Signal Ranges und Enable Simulation Range Checking).

• Automatische Skalierung von Festkomma-Datentypen.

• Optimierung des Codes, den Sie aus dem Modell generieren. Durch diese Optimierung kann algorithmischer Code entfernt werden, was sich auf die Ergebnisse einiger Simulationsmodi wie SIL oder den externen Modus auswirken kann. Weitere Informationen finden Sie unter Optimize using the specified minimum and maximum values (Embedded Coder).

Tipps

Output minimum sättigt oder beschneidet das tatsächliche Ausgabesignal nicht. Verwenden Sie stattdessen den Saturation-Block.

Programmatische Verwendung

Um den Wert des Blockparameters programmatisch festzulegen, verwenden Sie die Funktion set_param.

Parameter:	OutMin
Werte:	'[]' (Standardeinstellung) | scalar in quotes

Output maximum — Maximaler Ausgabewert für Bereichsprüfung

[] (Standardeinstellung) | Skalar

Oberer Wert des Ausgabebereichs, den die Software überprüft.

Die Software verwendet den Maximalwert, um Folgendes auszuführen:

• Überprüfung des Parameterbereichs (siehe Specify Minimum and Maximum Values for Block Parameters) für einige Blöcke.

• Überprüfung des Simulationsbereichs (siehe Specify Signal Ranges und Enable Simulation Range Checking).

• Automatische Skalierung von Festkomma-Datentypen.

• Optimierung des Codes, den Sie aus dem Modell generieren. Durch diese Optimierung kann algorithmischer Code entfernt werden, was sich auf die Ergebnisse einiger Simulationsmodi wie SIL oder den externen Modus auswirken kann. Weitere Informationen finden Sie unter Optimize using the specified minimum and maximum values (Embedded Coder).

Tipps

Output maximum sättigt oder beschneidet das tatsächliche Ausgabesignal nicht. Verwenden Sie stattdessen den Saturation-Block.

Programmatische Verwendung

Um den Wert des Blockparameters programmatisch festzulegen, verwenden Sie die Funktion set_param.

Parameter:	OutMax
Werte:	'[]' (Standardeinstellung) | scalar in quotes

Output data type — Ausgangs-Datentyp

Inherit: Inherit via internal rule (Standardeinstellung) | Inherit: Inherit via back propagation | double | single | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | fixdt(1,16,2^0,0)

Legen Sie den Ausgangs-Datentyp fest. Folgende Optionen sind möglich:

• Eine Regel, die einen Datentyp erbt, beispielsweise Inherit: Inherit via back propagation

• Der Name eines eingebauten Datentyps, beispielsweise single

• Der Name eines Datentyp-Objekts, beispielsweise ein Simulink.NumericType-Objekt

• Ein Ausdruck, der einen Datentyp ergibt, beispielsweise fixdt(1,16,0)

Der Data Type Assistant hilft Ihnen bei der Einstellung von Datenattributen. Um den Data Type Assistant zu verwenden, klicken Sie auf . Weitere Informationen finden Sie unter Specify Data Types Using Data Type Assistant.

Programmatische Verwendung

Blockparameter: OutDataTypeStr

Typ: Zeichenvektor

Werte: 'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Inherit via back propagation' | 'double' | 'single' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' | 'fixdt(1,16,2^0,0)'

Standardwert: 'Inherit: Inherit via internal rule'

Lock output data type setting against changes by the fixed-point tools — Option zur Verhinderung der Überschreibung von Ausgabedatentypen durch Festkomma-Tools

off (Standardeinstellung) | on

Wählen Sie diesen Parameter aus, um zu verhindern, dass die Festkomma-Tools den Datentyp Output überschreiben, den Sie im Block angeben. Weitere Informationen finden Sie unter Use Lock Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer).

Programmatische Verwendung

Um den Wert des Blockparameters programmatisch festzulegen, verwenden Sie die Funktion set_param.

Parameter:	LockScale
Werte:	'off' (Standardeinstellung) | 'on'

Integer rounding mode — Rundungsmodus für Festkommaoperationen

Floor (Standardeinstellung) | Ceiling | Convergent | Nearest | Round | Simplest | Zero

Gibt den Rundungsmodus für Festkommaoperationen an. Weitere Informationen finden Sie unter Rounding Modes (Fixed-Point Designer).

Blockparameter runden stets auf den nächsten darstellbaren Wert. Um das Runden eines Blockparameters zu steuern, geben Sie einen Ausdruck mithilfe einer MATLAB^®-Rundungsfunktion in das Maskenfeld ein.

Programmatische Verwendung

Um den Wert des Blockparameters programmatisch festzulegen, verwenden Sie die Funktion set_param.

Parameter:	RndMeth
Werte:	'Floor' (Standardeinstellung) | 'Ceiling' | 'Convergent' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' | 'Zero'

Saturate to max or min when overflows occur — Methode für Überlaufaktion

off (Standardeinstellung) | on

Wenn Sie dieses Kontrollkästchen aktivieren, sättigen Überläufe bis zum Mindest- oder Höchstwert, den der Datentyp darstellen kann. Andernfalls werden Überläufe gewrappt.

Wenn Sie dieses Kontrollkästchen aktivieren, wird die Sättigung auf jede interne Operation des Blocks angewendet, nicht nur die Ausgabe oder das Ergebnis. Im Allgemeinen kann der Codegenerierungsprozess erkennen, wenn ein Überlauf nicht möglich ist. In diesem Fall erzeugt der Codegenerator keinen Sättigungscode.

Programmatische Verwendung

Blockparameter: DoSatur

Typ: Zeichenvektor

Werte: 'off' | 'on'

Standardwert: 'off'

Blockeigenschaften

Datentypen	double | fixed point | integer | single
Direct Feedthrough	Ja
Mehrdimensionale Signale	Nein
Signale mit variabler Größe	Ja
Erkennung von Nulldurchgängen	Nein

Erweiterte Fähigkeiten

C/C++ Codegenerierung

Generieren von C und C++ Code mit Simulink® Coder™.

• Hängt bei der Verwendung in einer Hierarchie von getriggerten Subsystemen von der absoluten Zeit ab.

• Der generierte Code basiert unter bestimmten Bedingungen auf memcpy- oder memset-Funktionen (string.h).

PLC-Codegenerierung
Generieren strukturierten Textcodes mit Simulink® PLC Coder™.

Festkommakonvertierung
Entwerfen und Simulieren von Festkommasystemen mit Fixed-Point Designer™.

Versionsverlauf

Eingeführt vor R2006a

Siehe auch

Derivative | Discrete-Time Integrator