Kurzanleitung für Xcos

Mit Hilfe der ebenfalls im Scilab-Paket enthaltenen Toolbox Xcos, kann relativ einfach ein dynamisches System durch Zeichnen eines Blockschaltbildes (ähnlich wie bei MATLAB/Simulink) simuliert werden.

Erste Schritte mit Xcos

1. Laden Sie die Scilab Beispiele von unserer Webseite herunter (beispielescilab.zip). Hier wird zunächst die Beispiel-Datei test.zcos benötigt.
2. Nachdem Sie Scilab installiert haben, können Sie das Programm aus dem Startmenü heraus (oder durch Anklicken des Desktop-Icons) starten. Sie sollten nun das Scilab-Kommandofenster sehen.
3. Im Kommandofenster von Scilab können Sie nun den Befehl xcos() eingeben, um den Blockschaltbild-Editor zu starten. Dieser Befehl startet Xcos mit einem leeren Blockschaltbild. Alternativ kann Xcos auch über das Menü gestartet werden (siehe Bild). Über das Menü Datei->Öffnen oder durch Doppelkicken im Datei-Browser können Sie nun ein bereits vorhandenes Blockschaltbild öffnen. Öffnen Sie nun das Beispiel-Schaltbild test.zcos (in der ZIP-Datei beispielescilab.zip).
   
   
   
4. Nun sollten Sie das Blockschaltbild sehen und mit dem Menübefehl Simulation->Start (oder durch Drücken des Knopfs mit dem Dreieck) die Simulation starten können.
   
   

   
   
   Dieses Blockschaltbild hat folgende Bestandteile. Die beiden linken Blöcke erzeugen eine Rechteckschwingung, indem der Ausgang eines Sinusgenerators (durch Doppelklicken des Blocks können Parameter, wie z.B. Frequenz eingestellt werden) an einen Signum-Funktionsblock weiter geleitet wird. Es stehen viele weitere Blöcke zur Erzeugung von Eingangssignalen und mathematischen Standardfunktionen zur Verfügung. Das Signal erreicht dann eine Summationstelle (nur Addition möglich). Die dreieckigen Blöcke ermöglichen die Multiplikation des Signals mit einem Faktor. Der 1/s-Block stellt einen Integrator dar. Der Ausgang des Integrators wird mit -1 multipliziert und zum Eingangssignal addiert. Das Ergebnis dieser Addition multipliziert mit 0.5 bildet wiederum den Eingang zum Integrator. Die übrigen Blöcke auf der rechten Seite werden lediglich zur Darstellung von Ein- und Ausgangssignal benötigt. Der Mux-Block fasst lediglich die 2 Signale zusammen, so dass sie beide an den gleichen Plot-Block übergeben werden können. An den Plot-Block muss noch ein Zeitgeber angeschlossen werden, der bestimmt, in welchen Zeitabständen der Zeitverlauf dargestellt wird. Das Ergebnis sehen Sie unten.

   
   
   Wie Sie an dem typischen Zeitverlauf sehen, handelt es sich bei dem simulierten System um ein Verzögerungsglied 1. Ordnung. Prinzipiell kann man jede Art von dynamischen Systemen, die durch gewöhnliche Differenzialgleichungen beschrieben werden können, mit einer solchen Schaltung bestehend aus Integratoren darstellen und simulieren. Da wir uns hauptsächlich mit linearen Systemen beschäftigen, ist die Verwendung von Übertragungsfunktionen anstelle von Differentialgleichungen jedoch sehr praktisch. Glücklicherweise hat Xcos auch einen Übertragungsfunktionsblock, an den das Zähler- und Nennerpolynom als Parameter übergeben werden kann. Dieser Block wird im nächsten Beispiel verwendet.
5. Öffnen Sie nun das Blockschaltbild regelkreis.zos (in der ZIP-Datei beispielescilab.zip) und experimentieren Sie ein wenig damit. Dieses Blockschaltbild enthält einen einfachen Regelkreis, bestehend aus einer Strecke und einem realen PID-Regler, also ein PI(D-T1)-Regler (T₁=0.001sec). Wenn Sie den Block der Regelstecke anklicken, können Sie das Zähler- und das Nennerpolynom verändern und somit eine andere Strecke vorgeben. Durch Anklicken der mit P-, I- und D-Anteil beschrifteten dreieckigen Blöcke können Sie die Reglerparameter verändern. Finden Sie Reglereinstellungen, mit denen die Regelgröße der sprungförmigen Führungsgrößenänderung gut folgt
   
   
   
   
   
6. Auf der Webseite von Scilab finden Sie neben der aktuellen Version für verschiedene Betriebssysteme auch Anleitungen und Tutorien, die den Einstieg erleichtern.