[Simulink] 시뮬링크 시작하기

 

저는 학부 때 제어공학 관련된 수업을 들으면서 시뮬링크에 대해 처음 접해보게 되었었는데요, 당시엔 제어기 설계를 간단하게 이것저것 재밌게해봤던 기억이 있는데 이후에 이어지는 후속과목이 많지 않아 딱 그정도 수준에서 머물다 어느순간 기억 속에서 잊혀지게 되었습니다..

 

그러다 최근에 차량 모델링 관련 공부를 해보다 시뮬링크를 다시금 사용해보게 되었는데, 오랜만에 써보니 기본적인 사용법조차 전부 까먹었던 탓에 처음부터 차근차근 다시 공부좀 해보게 되었고, 해당 내용들을 정리해보고자 합니다.

 

당장은 가장 기초적인 사용법들에 대해 정리를 하겠지만, 차후에 세부적인 모델링 과정에 대해서도 공유드릴 기회가 있도록 노력해보겠습니다.

 

동적 시스템(Dynamic System)

위키피디아의 정의에 따르면, 동적 시스템(Dynamic System)이란, 매개변수에 따른 변화과정으로 정의됩니다. 일반적으로 시공간의 변화에 따라 이산적 동적시스템(Discrete Dynamic System)과 연속적 동적시스템(Continuous Dynamic System)으로 분류됩니다.[1]

 

여기서 핵심적인 부분만 간추려본다면, 동적 시스템은 바로 시간에 의존적인 시스템이라 정의할 수 있습니다. 그리고 대부분의 현실에서 마주할 수 있는 시스템은 시간에 이 동적 시스템으로 정의할 수 있습니다.

 

따라서 모델링에 있어 "시스템의 Dynamics를 어떻게 뽑아낼 것인가?"가 가장 중요한 포인트가 되며, 아래의 2가지 방식이 있습니다.

 

1. First Priciple Modeling

    - 널리 알려져 있는 물리법칙 기반 지배방정식을 활용한 모델링 방식

2. Black Box Modeling

    - 시스템의 물리법칙이 매우 복잡하기 떄문에, 여러 입력을 넣어 출력을 얻은 후, 입력과 출력에 대한 상대적인 관계를 기반으로 시스템의 Dynamics를 유추하는 모델링 방식. 딥러닝과 같은 방식을 예로 들 수 있습니다.

 

시뮬링크(Simulink)란?

그래서 위의 2가지 방식에 따라 시스템에 대한 Dynamics를 뽑아냈다면, 이를 시뮬링크를 통해 모델링할 수 있습니다. 시뮬링크는 매트랩 기반 모델링 툴로, 매트랩과의 강력한 호환성을 통해 서로의 부족한 점을 보완해주고 있습니다.

 

항상 특정 프로그램에 대해 다루는 내용에 대해 정리할 때는 설치방법부터 다루곤했었는데, Matlab & Simulink는 주로 학교 라이선스를 통해 설치하므로 해당 부분에 대해 따로 정리하지는 않겠습니다.

 

시뮬링크(Simulink) 시작하기

시뮬링크 실행을 위해선 매트랩을 우선 켜줍니다.

여기서 위쪽 배너의 Simulink 단추를 클릭해도 좋고

커맨드 창에 simulink를 입력해도 좋습니다.

시뮬링크를 실행하면 다음과 같은 시작 페이지가 나오는데

우선 기본적인 모델링 진행을 위해서 [빈 모델]로 들어가줍니다.

위쪽 배너에 [에제]에 들어가보면 이것저것 예시 모델이 많아 공부할 때 참고하면 좋습니다.

빈모델을 실행하면 위와 같이 빈 팔레트가 뜹니다.

이 팔레트에 블록들을 활용하여 모델링을 진행하게 됩니다.

라이브러리는 유사한 기능을 하는 블록들의 집합을 의미하는데요

[시뮬레이션]탭의 [라이브러리 브라우저]에서 다양한 라이브러리를 조회해볼 수 있습니다.

또한 팔레트 빈 곳에 왼쪽 마우스 더블클릭을 통해

특정 블록의 이름을 바로 검색하여 사용할 수도 있습니다.

가장 기본적인 블록들은 대부분 Simulink라는 이름의 라이브러리에 포함되어 있으며

툴박스(Toolbox)는 특정 모델링에 자주 쓰이는 블록들을 모아둔 것입니다.

예를들어 MPC 방식의 제어기 설계에 자주 활용되는 블록들은, MPC ToolBox안에 모여있습니다.

 

 

참고문헌

[1] https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8F%99%EC%97%AD%ED%95%99%EA%B3%84