MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版的課件第3章Simulink仿真

《MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第3版）》

電子工業(yè)出版社出版2012.1作者：王正林王勝開等聯(lián)系郵箱：wa_2003@126.MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!本書8年的發(fā)展歷程第1版，2005.7月出版第2版，2008.7月出版第3版，2012.1月出版MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.1引言3.2SIMULINK仿真概述3.3SIMULINK的模塊庫簡介3.4SIMULINK功能模塊的處理3.5SIMULINK仿真設(shè)置3.6SIMULINK仿真舉例3.7SIMULINK自定義功能模塊3.8S函數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用第3章SIMULINK仿真MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3.2Simulink仿真概述Simulink是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于它與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入的，從而使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入、輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的。通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進(jìn)行存取），進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!3.2.2Simulink建模仿真一個(gè)典型的Simulink模型由以下三種類型的模塊構(gòu)成：信號源模塊信號源為系統(tǒng)的輸入，它包括常數(shù)信號源、函數(shù)信號發(fā)生器（如正弦波和階躍函數(shù)等）以及用戶自己在MATLAB中創(chuàng)建的自定義信號。被模擬的系統(tǒng)模塊系統(tǒng)模塊作為仿真的中心模塊，它是Simulink仿真建模所要解決的主要部分。輸出顯示模塊MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!3.4Simulink功能模塊的處理圖3.8“功能模塊參數(shù)設(shè)置”對話框圖3.10“示波器屬性”對話窗框MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.4.3Simulink模塊間的連線處理（1）改變粗細(xì)：線所以有粗細(xì)是因?yàn)榫€引出的信號可以是標(biāo)量信號或向量信號，當(dāng)選中Format菜單下的WideVectorLines時(shí)，線的粗細(xì)會(huì)根據(jù)線所引出的信號是標(biāo)量還是向量而改變，如果信號為標(biāo)量則為細(xì)線，若為向量則為粗線。選中VectorLineWidths則可以顯示出向量引出線的寬度，即向量信號由多少個(gè)單一信號合成。（2）設(shè)定標(biāo)簽：只要在線上雙擊鼠標(biāo)，即可輸入該線的說明標(biāo)簽。也可以通過選中線，然后打開Edit菜單下的SignalProperties進(jìn)行設(shè)定，其中Signalname屬性的作用是標(biāo)明信號的名稱，設(shè)置這個(gè)名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關(guān)的端口相連的所有直線附近都會(huì)出現(xiàn)寫有信號名稱的標(biāo)簽。（3）線的折彎：按住Shift鍵，再用鼠標(biāo)在要折彎的線處單擊一下，就會(huì)出現(xiàn)圓圈，表示折點(diǎn)，利用折點(diǎn)就可以改變線的形狀。（4）線的分支：按住鼠標(biāo)右鍵，在需要分支的地方拉出即可，或者按住Ctrl鍵并在要建立分支的地方用鼠標(biāo)拉出即可。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3.5.2工作空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出設(shè)置（1）Loadfromworkspace：選中前面的復(fù)選框即可從MATLAB工作空間獲取時(shí)間和輸入變量，一般時(shí)間變量定義為t，輸入變量定義為u。Initialstate用來定義從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。（2）Savetoworkspace：用來設(shè)置存在MATLAB工作空間的變量類型和變量名，可以選擇保存的選項(xiàng)有：時(shí)間、端口輸出、狀態(tài)和最終狀態(tài)。選中選項(xiàng)前面的復(fù)選框并在選項(xiàng)后面的編輯框輸入變量名，就會(huì)把相應(yīng)數(shù)據(jù)保存到指定的變量中。常用的輸出模塊為信號與系統(tǒng)模塊庫（Signals&Systems）中的Out1模塊和輸出方式庫（Sink）中的ToWorkspace模塊。（3）Saveoptions：用來設(shè)置存往工作空間的有關(guān)選項(xiàng)MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3.7Simulink自定義功能模塊自定義功能模塊的創(chuàng)建有以下兩種方法。（1）一種方法是采用Signal&Systems模塊庫中的Subsystem功能模塊，利用其編輯區(qū)設(shè)計(jì)組合新的功能模塊。（2）另一種方法是將現(xiàn)有的多個(gè)功能模塊組合起來，形成新的功能模塊。自定義功能模塊的封裝首先選中Subsystem功能模塊，再打開Edit菜單中的MaskSubsystem進(jìn)入mask的編輯窗口，可以看出有3個(gè)標(biāo)簽頁。1．Icon標(biāo)簽頁它用于設(shè)定功能模塊外觀，最重要的部分是DrawingCommands，在該區(qū)域內(nèi)可以用disp指令設(shè)定功能模塊的文字名稱，用plot指令畫線，用dpoly指令畫轉(zhuǎn)換函數(shù)。2．Initialization標(biāo)簽頁它用于設(shè)定輸入數(shù)據(jù)窗口（PromptList），它主要用來設(shè)計(jì)輸入提示（prompt）以及對應(yīng)的變量名稱（variable）。在prompt欄上輸入變量的含義，其內(nèi)容會(huì)顯示在輸入提示中。variable是仿真要用到的變量，該變量的值一直存于maskworkspace中，因此可以與其他程序相互傳遞。3．Documentation標(biāo)簽頁它用于設(shè)計(jì)該功能模塊的文字說明，主要針對完成的功能模塊來編寫相應(yīng)的說明文字和Help。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!內(nèi)容提要Simulink的出現(xiàn)給控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)帶來了福音。它有兩個(gè)主要功能：Simu（仿真）和Link（連接），即該軟件可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上繪制出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后利用Simulink提供的功能來對系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。通過本章，讀者對Simulink的基本模塊和功能有一個(gè)全面了解，并能熟練Simulink的基本操作，為使用Simulink進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真打下基礎(chǔ)。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!3.2.1Simulink的啟動(dòng)與退出Simulink的啟動(dòng)有兩種方式：一種是啟動(dòng)MATLAB后，單擊MATLAB主窗口的快捷按鈕

來打開SimulinkLibraryBrowser窗口；另一種是在MATLAB命令窗口中輸入“Simulink”，MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!3.3.1Simulink模塊庫分類Simulink模塊庫按功能分為16類子模塊庫MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!3.4.2Simulink模塊的基本操作（1）移動(dòng)：選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動(dòng)，可按住Shift鍵再進(jìn)行拖曳。（2）復(fù)制：選中模塊，按住鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行拖曳即可復(fù)制同樣的一個(gè)功能模塊。（3）刪除：選中模塊，按Delete鍵即可。若要?jiǎng)h除多個(gè)模塊，可以同時(shí)按住Shift鍵，再用鼠標(biāo)選中多個(gè)模塊，按Delete鍵即可；也可以用鼠標(biāo)選取某區(qū)域，再按Delete鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。（4）轉(zhuǎn)向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時(shí)需要轉(zhuǎn)向。在菜單Format中選擇FlipBlock旋轉(zhuǎn)180°，選擇RotateBlock順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°；或者直接按Ctrl+F組合鍵執(zhí)行FlipBlock，按Ctrl+R組合鍵執(zhí)行RotateBlock。（5）改變大?。哼x中模塊，對模塊出現(xiàn)的4個(gè)黑色標(biāo)記進(jìn)行拖曳即可。（6）模塊命名：先用鼠標(biāo)在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模塊上的位置也可以變換180°，可以用Format菜單中的FlipName來實(shí)現(xiàn)，也可以直接通過鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳。HideName可以隱藏模塊名稱。（7）顏色設(shè)定：Format菜單中的ForegroundColor可以改變模塊的前景顏色，BackgroundColor可以改變模塊的背景顏色，而模型窗口的顏色可以通過ScreenColor來改變。（8）參數(shù)設(shè)定：用鼠標(biāo)雙擊模塊就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以單擊其上的“Help”按鈕。通過對模塊的參數(shù)設(shè)定，就可以獲得需要的功能模塊。（9）屬性設(shè)定：選中模塊，打開Edit菜單的BlockProperties可以對模塊進(jìn)行屬性設(shè)定，包括對Description、Priority、Tag、Openfunction、Attributesformatstring等屬性的設(shè)定。其中Openfunction屬性是一個(gè)很有用的屬性，通過它指定一個(gè)函數(shù)名，當(dāng)模塊被雙擊之后，Simulink就會(huì)調(diào)用該函數(shù)并執(zhí)行，這種函數(shù)在MATLAB中稱為回調(diào)函數(shù)。（10）模塊的輸入/輸出信號：模塊處理的信號包括標(biāo)量信號和向量信號。標(biāo)量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復(fù)合信號，是多個(gè)信號的集合，它對應(yīng)著系統(tǒng)中幾條連線的合成。默認(rèn)情況下，大多數(shù)模塊的輸出都為標(biāo)量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動(dòng)進(jìn)行匹配。某些模塊通過對參數(shù)的設(shè)定，可以使模塊輸出向量信號。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!3.5Simulink仿真設(shè)置圖3.11Simulink設(shè)置窗口MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3.6Simulink仿真舉例求解微分方程的Simulink模型信號疊加的Simulink模型MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!3.8S函數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用S-Function是系統(tǒng)函數(shù)（SystemFunction）的簡稱，是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語言描述。在MATLAB中，用戶可以選擇用M文件編寫，也可以用C或mex文件編寫，在這里只給大