MATLAB教程-第7章-Simulink仿真

MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用

第2版主編：于潤(rùn)偉朱曉慧第7章Simulink仿真本章要點(diǎn)Simulink系統(tǒng)的基本模塊仿真模型的編輯仿真參數(shù)的設(shè)置7.1認(rèn)識(shí)SimulinkSimulink是MATLAB環(huán)境下對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包。該系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能就是Simu（仿真）和Link（連接）。一、Simulink的啟動(dòng)和退出1．Simulink的啟動(dòng)在MATLAB操作桌面下，單擊工具欄中的圖標(biāo)或在命令窗口鍵入命令Simulink，就會(huì)彈出一個(gè)名為“SimulinkLibraryBrowser”的瀏覽器窗口。2．模型的創(chuàng)建

在創(chuàng)建新模型時(shí)，單擊SimulinkLibraryBrowser瀏覽器上方工具欄內(nèi)的“建立新模型”圖標(biāo)、或者單擊MATLAB命令窗口File→New→Model選項(xiàng)，會(huì)彈出一個(gè)名為Untitled（無(wú)標(biāo)題）的空白窗口，所有控制模塊都創(chuàng)建在這個(gè)窗口中。

二、Simulink基本模塊

在Simulink的模塊庫(kù)瀏覽器窗口左側(cè)的Simulink選項(xiàng)上單擊鼠標(biāo)右鍵，單擊彈出菜單的Openthe‘Simulink’Labray選項(xiàng)，可以打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)窗口。

1．信號(hào)源模塊（Sources）

雙擊Simulink模塊庫(kù)窗口中的Sources模塊，即可打開(kāi)信號(hào)源模塊。

信號(hào)源模塊

模塊功能模塊功能In1創(chuàng)建輸入端Ground接地Constant常數(shù)Clock當(dāng)時(shí)時(shí)間SignalGenerator信號(hào)發(fā)生器DigitalClock數(shù)字時(shí)鐘Ramp斜波FromFile從文件讀數(shù)據(jù)SineWave正弦波FromWorkspace從工作空間讀數(shù)據(jù)Step階躍信號(hào)RandomNumber隨機(jī)信號(hào)RepeatingSequence重復(fù)序列UniformRandomNumber均勻隨機(jī)信號(hào)PulseGenerator脈沖發(fā)生器Band-LimitedWhiteNoise帶限白噪聲ChirpSignal快速正弦掃描2．輸出模塊（Sinks）模塊功能模塊功能Scope示波器ToFile輸出到文件FloatingScope可選示波器ToWorkspace輸出到工作空間XYGraphXY關(guān)系圖Terminator通用終端Outl創(chuàng)建輸出端StopSimulation輸出不為0時(shí)停止仿真Display實(shí)時(shí)數(shù)值顯示3．連續(xù)系統(tǒng)模塊（Continuous）連續(xù)系統(tǒng)模塊提供積分、微分等連續(xù)系統(tǒng)仿真的常用原件。

連續(xù)系統(tǒng)模塊的功能

模塊功能模塊功能Integrator積分Zero-Pole零極點(diǎn)Derivative微分Memory延時(shí)輸出State-Space狀態(tài)方程TransportDelay傳輸延時(shí)TransferFcn傳遞函數(shù)VariableTransportDelay可變傳輸延時(shí)4．離散系統(tǒng)模塊（Discrete）離散系統(tǒng)模塊提供了濾波器、傳遞函數(shù)等離散系統(tǒng)仿真模塊。離散系統(tǒng)模塊的功能

模塊功能模塊功能Zero-OrderHold零階保持器DiscreteFilter離散濾波器UnitDelay單位延時(shí)采樣保持DiscreteTransferFcn離散傳遞函數(shù)Discrete-TimeIntegrator離散時(shí)間積分DiscreteZero-Pole離散零極點(diǎn)DiscreteState-Space離散狀態(tài)方程First-OrderHold一階保持器8．?dāng)?shù)學(xué)運(yùn)算模塊（MathOperations）

數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊提供了基本數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)、三角函數(shù)、復(fù)數(shù)運(yùn)算函數(shù)以及矩陣運(yùn)算函數(shù)。數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的功能

模塊功能模塊功能Sum求和RoundingFunction取整函數(shù)Product積或商CombinatorialLogic邏輯真值表DotProduct點(diǎn)積LogicOperator邏輯算子Gain常數(shù)增益BitwiseLogicalOperator位邏輯算子SliderGain可變?cè)鲆鍾elationalOperator關(guān)系算子MatrixGain矩陣增益ComplextoMagnitude-Angle復(fù)數(shù)的模和輻角MathFunction數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)Magnitude-AngletoComplex模和輻角合成函數(shù)Trigonometricfunction三角函數(shù)ComplextoReal-Imag復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部MinMax求最大值Real-ImagtoComplex實(shí)部和虛部合成復(fù)數(shù)Abs求絕對(duì)值A(chǔ)lgebraicConstraint強(qiáng)迫輸入信號(hào)為零Sign符號(hào)函數(shù)7.2Simulink模塊操作

一、模塊的編輯處理1．模塊的操作（1）添加模塊當(dāng)要把一個(gè)模塊添加到模型中，先在Simulink模塊庫(kù)中找到它，然后直接將這個(gè)模塊拖入模型窗口中即可。（2）選取模塊當(dāng)模塊已經(jīng)位于模型窗口中時(shí)，只要用鼠標(biāo)在模塊上單擊就可以選中該模塊，這時(shí)模塊的四角上出現(xiàn)一些黑色的小方塊，這些小方塊就是該模塊的關(guān)鍵點(diǎn)，拖動(dòng)這些黑色小方塊可以改變模塊的大小。2．模塊位置和外形的調(diào)整（1）調(diào)整模塊位置（2）調(diào)整模塊大?。?）調(diào)整模塊方向（4）調(diào)整模塊顏色和效果3．模塊名的處理（1）改變模塊名（2）隱藏模塊名（3）改變模塊名的位置4．復(fù)制和刪除模塊（1）復(fù)制模塊（2）刪除模塊二、模塊屬性和參數(shù)的設(shè)置

1．模塊參數(shù)的設(shè)置

Simulink中幾乎所有模塊的參數(shù)（Parameters）都允許用戶進(jìn)行設(shè)置，雙擊要設(shè)置的模塊就可以打開(kāi)模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，不同模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的項(xiàng)目會(huì)不同。2．模塊屬性的設(shè)置

與參數(shù)設(shè)置對(duì)話框不同，所有模塊的屬性（Properties）設(shè)置對(duì)話框都是一樣的。選定要設(shè)置屬性的模塊，然后單擊Edit→BlockProperties…選項(xiàng)；或單擊右鍵在彈出的菜單中選擇BlockProperties…選項(xiàng)。該對(duì)話框有三個(gè)標(biāo)簽：General（通用）、BlockAnnotation（模塊注解）和Callbacks（回調(diào)函數(shù)）。

三、模塊間的連線

1．連接兩個(gè)模塊從一個(gè)模塊的輸出端連到另一個(gè)模塊的輸入端是Simulink仿真最基本的操作。方法是先移動(dòng)鼠標(biāo)指向模塊的輸出端，鼠標(biāo)的箭頭會(huì)變成十字形光標(biāo)，這時(shí)按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)到另一個(gè)模塊的輸入端，當(dāng)十字形光標(biāo)出現(xiàn)“重影”時(shí)，釋放鼠標(biāo)即完成了連接。2．模塊間連線的調(diào)整用鼠標(biāo)單擊連線，可以選中該連線。這時(shí)會(huì)看到線上的一些黑色小方塊，這些是連線的關(guān)鍵點(diǎn)。用鼠標(biāo)按住關(guān)鍵點(diǎn)，拖動(dòng)即可以改變連線的方向。

3．連線的分支仿真時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到需要把信號(hào)輸送到不同的接收端的情況，這時(shí)就需要分支結(jié)構(gòu)的連線。可以先連好一條線，然后把鼠標(biāo)移到支線的起點(diǎn)位置，先按下〈Ctrl〉鍵，然后按住鼠標(biāo)，將連線拖到目標(biāo)模塊，松開(kāi)鼠標(biāo)和〈Ctrl〉鍵即可。4．標(biāo)注連線雙擊需要標(biāo)注的連線，可以看到一個(gè)文本框，在里面輸入標(biāo)注文字單擊回車鍵確定即可。用鼠標(biāo)拖動(dòng)文本框還可以改變標(biāo)識(shí)的位置。另外，在Format→Port/SignalDisplays菜單下還有與連線標(biāo)注有關(guān)的命令：1）SampleTimeColor：將采樣時(shí)間不同的模塊和連線用不同的顏色顯示。2）PortDataTypes：在連線上顯示傳輸數(shù)據(jù)的類型，如double、int32等。5．刪除連線如果想要?jiǎng)h除某條連線，可單擊要?jiǎng)h除的連線，此時(shí)連線上出現(xiàn)標(biāo)記點(diǎn)，表示該連線已經(jīng)被選中，然后單擊模型窗口工具欄中的【剪切】按鈕或者直接單擊鍵盤上的〈Delete〉鍵，即可刪除該連線。7.3仿真模型的參數(shù)設(shè)置

選擇模型窗口Simulation→ConfigurationParameters…選項(xiàng)，將出現(xiàn)仿真參數(shù)配置窗口。仿真參數(shù)配置窗口主要分為7個(gè)選項(xiàng)卡：Solver（解題器）、DataImport/Export（數(shù)據(jù)輸入/輸出），Optimization（優(yōu)化）、Diagnostics（診斷）、HardwareImplementation（硬件工具）、ModelReferencing（模型引用）和Real-TimeWorkshop（實(shí)時(shí)工作空間），其中Solver、DataImport/Export和Diagnostics三項(xiàng)經(jīng)常用到。

一、Solver選項(xiàng)卡

（1）Simulinktime設(shè)置仿真起始時(shí)間和停止時(shí)間。（2）Solveroptions仿真解題器的操作。根據(jù)類型（Type）的變化分為：Variable-step（變步長(zhǎng)算法）和Fixed-step（固定步長(zhǎng)算法）。二、DataImport/Export選項(xiàng)卡

DataImport/Export選項(xiàng)卡主要用來(lái)設(shè)置Simulink與MATLAB工作空間交換數(shù)據(jù)的有關(guān)選項(xiàng)。（1）Loadfromworkspace從工作空間中載入數(shù)據(jù)。1）Input：先選中Input核選框，在后面的編輯框內(nèi)輸入數(shù)據(jù)的變量名。2）Initialstate：表示模塊的初始狀態(tài)。對(duì)模塊進(jìn)行初始化時(shí)，先選中Initialstate核選框，（2）Savetoworkspace將輸出保存到工作空間。在Savetoworkspace區(qū)域中，可以選擇的輸出選項(xiàng)有：Time（時(shí)間），States（狀態(tài)），Output（輸出端口）和Finalstate（最終狀態(tài)）。（3）Saveoptions保存操作。1）Format：可以選擇數(shù)組、結(jié)構(gòu)和包含時(shí)間的結(jié)構(gòu)三種形式。2）Limitdatapointstolast：用來(lái)限定保存到工作空間中的數(shù)據(jù)量。3）Decimation：從幾個(gè)數(shù)據(jù)中抽取一個(gè)數(shù)據(jù)輸出。4）Outputoptions：輸出操作設(shè)置，變步長(zhǎng)算法獨(dú)有。有三種輸出方式：Refineoutput（細(xì)化輸出）、Produce