MATLAB 시뮬레이션 기초: 시뮬링크로 배워보는 모델링의 세계

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by dreamnara2017 2025. 3. 18. 21:24

시뮬링크와 함께하는 MATLAB 시뮬레이션 입문

시뮬링크(Simulink)는 MATLAB의 한 구성 요소로, 다양한 시스템의 동적 행동을 모델링하고 시뮬레이션할 수 있는 강력한 도구입니다. 따라서 이 는 시뮬링크를 처음 접하는 초보자를 위해 작성되었습니다. 본 문서에서는 시뮬링크의 기능, 사용법, 그리고 간단한 시뮬레이션 예제를 다룰 것입니다.

시뮬링크란 무엇인가?

시뮬링크는 그래픽 모델링을 기반으로 한 시뮬레이션 환경으로, 연속 시간과 이산 시간 시스템을 모두 모델링할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어와 연구자는 복잡한 시스템을 쉽게 정의하고 분석할 수 있습니다.

주요 특징

그래픽 사용자 인터페이스(GUI): 드래그 앤 드롭 방식으로 블록을 연결하여 모델을 쉽게 구성할 수 있습니다.
모델 기반 설계: 시스템 모델링을 통해 설계, 테스트, 검증 과정을 통합할 수 있습니다.
다양한 라이브러리: 다양한 전기, 기계, 제어 시스템 모델링을 위한 블록 라이브러리를 제공합니다.
실시간 시뮬레이션: 모델의 실시간 시뮬레이션을 지원하여 동적 반응을 분석할 수 있습니다.

시뮬링크 설치 및 시작하기

시뮬링크를 사용하기 위해서는 MATLAB이 설치되어 있어야 합니다. 설치 후 MATLAB에서 시뮬링크를 실행하는 방법을 알아보겠습니다.

1단계: MATLAB 설치

MATLAB을 설치하기 위해서는 MathWorks의 공식 웹사이트에 방문하여 다운로드를 진행합니다. 설치 과정에서는 필요한 라이센스를 입력해야 합니다.

2단계: 시뮬링크 실행

MATLAB이 설치된 후, 다음과 같은 방법으로 시뮬링크를 실행할 수 있습니다.

MATLAB 명령 창에 simulink 입력
MATLAB의 툴박스 탭에서 시뮬링크 아이콘 클릭

기본 개념 이해하기

시뮬링크에서 사용하는 몇 가지 기본 개념을 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 그 기본 개념들입니다.

블록

블록은 시스템의 구성 요소로, 각기 다른 기능을 수행합니다. 예를 들어, 입력 블록, 출력 블록, 과정을 정의하는 수학적 블록 등이 있습니다.

신호

신호는 블록 간에 전달되는 데이터입니다. 입력, 출력 및 중간 신호를 포함하여 모델의 동작을 결정합니다.

모델

모델은 블록, 신호, 파라미터를 사용해 구성된 시스템의 전체적인 표현입니다. 시뮬레이션을 통해 모델의 행동을 분석할 수 있습니다.

시뮬링크 환경 탐색하기

시뮬링크의 사용자 인터페이스에 대한 안내를 제공합니다. 시뮬링크를 실행하면 정기적으로 사용되는 요소들로 구성된 도구 모음을 볼 수 있습니다.

툴바

툴바는 모델링 시에 유용한 아이콘들이 배치되어 있습니다. 여기에는 블록 추가, 시뮬레이션 시작/종료 버튼 등이 포함됩니다.

라이브러리 브라우저

라이브러리 브라우저는 사용 가능한 블록들을 탐색하고 선택할 수 있는 곳입니다. 여러 종류의 라이브러리가 있으며, 각 라이브러리는 특정 주제에 맞게 정리되어 있습니다.

간단한 시뮬레이션 예제

이제 간단한 예제를 통해 시뮬링크의 사용법을 배우겠습니다. 예제를 통해 1차 느린 시스템의 모델을 만들어 보겠습니다.

1단계: 모델 생성

시뮬링크에서 새로운 모델을 생성하려면:

파일에서 New > Model 선택
빈 캔버스가 열리면 모델을 구축하세요.

2단계: 블록 추가

모델에 필요한 블록을 추가합니다. 이를 위해 라이브러리 브라우저에서 다음 블록들을 선택하고 드래그하여 모델로 추가합니다.

Step 블록 (신호 발생기)
Transfer Function 블록 (1차 시스템)
Scope 블록 (결과 시각화)

3단계: 블록 연결

추가한 블록들을 다음과 같은 방법으로 연결합니다:

Step 블록의 출력을 Transfer Function 블록의 입력에 연결합니다.
Transfer Function 블록의 출력을 Scope 블록의 입력에 연결합니다.

4단계: 파라미터 설정

Transfer Function 블록을 더블 클릭하여 파라미터를 설정합니다. 예를 들어, 1차 시스템의 전송 함수를 1/(s+1)로 설정할 수 있습니다.

5단계: 시뮬레이션 실행

모델을 구축한 후, 툴바에서 Run 버튼을 클릭하여 시뮬레이션을 실행합니다. 시뮬레이션이 완료되면 Scope 블록을 통해 결과를 확인할 수 있습니다.

시뮬링크로 할 수 있는 것들

시뮬링크는 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 이러한 표현을 통해 시뮬링크의 다양한 활용 가능성을 살펴보겠습니다.

1. 제어 시스템 설계

전통적인 제어 기법을 적용하여 시스템의 성능을 분석하고 향상시킬 수 있습니다. PID 제어나 상태 피드백 제어와 같은 방법을 사용할 수 있습니다.

2. 물리적 시스템 모델링

기계적, 전기적, 유체적 시스템을 모델링하고 그 동작을 이해하는데 유용한 도구입니다. 각 물리적 시스템의 파라미터를 기반으로 설계할 수 있습니다.

3. 신호 처리

신호 처리 알고리즘을 적용하여 데이터를 분석하고 처리하는 시스템을 모형화 할 수 있습니다. 필터, 변조 및 복조 알고리즘 등을 구현할 수 있습니다.

결론

시뮬링크는 복잡한 시스템 모델링을 쉽게 할 수 있게 도와주는 도구입니다. 특히 초보자가 그래픽적으로 블록들을 통해 시스템을 가시화하고 시뮬레이션할 수 있도록 해줍니다. 본 를 통해 시뮬링크의 기본 개념과 사용법을 익히고, 간단한 예제를 통해 실습해보시길 바랍니다. 더욱 발전된 기능과 다양한 활용을 위해 계속해서 학습하고 실습하는 것이 중요합니다.

시뮬링크와 함께 MATLAB 시뮬레이션의 세계에 대한 첫걸음을 내딛으시길 바랍니다.