動態(tài)系統(tǒng)建模仿真工具SIMULINK

一、SIMULINK簡介Simulink提供了一個圖形化的用戶界面。點擊MATLAB命令空間的快捷鍵或在命令空間中寫入：simulink回車，即可進入Simulink工作環(huán)境。

SIMULINK支持連續(xù)與離散系統(tǒng)以及連續(xù)離散混合系統(tǒng)，也支持線性與非線性系統(tǒng)，還支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)，也就是不同的系統(tǒng)能夠以不同的采樣頻率進行組合，以仿真較大較復雜的系統(tǒng)。

SIMULINK模塊庫與模型窗口

Simulink模塊庫

通信模塊集

控制系統(tǒng)工具箱

DSP(數字信號處理)模塊集

定點模塊集

模糊邏輯工具箱

神經網絡模塊集

功率系統(tǒng)模塊集

實時工作空間庫

S-函數示例Simulink附加庫

系統(tǒng)辨識模塊集虛擬現(xiàn)實工具箱SIMULINK模塊庫連續(xù)系統(tǒng)模塊離散系統(tǒng)模塊函數與表模塊數學模塊非線性模塊信號與系統(tǒng)模塊輸出模塊輸入源模塊子系統(tǒng)模塊

連續(xù)系統(tǒng)模塊

微分積分積分步長延時狀態(tài)空間模型傳遞函數模型傳輸延遲可變傳輸延遲零極點模型

函數和表模塊

直接查詢表函數功能塊

MATLAB函數S函數（系統(tǒng)函數）

數學模塊

絕對值點乘增益邏輯運算符號函數相加點

非線性模塊

死區(qū)特性手動開關繼電器特性飽和特性開關模塊

信號與系統(tǒng)模塊及輸出模塊

信號分離模塊信號復合模塊

輸出端口示波器模塊

輸出仿真數據到文件輸出仿真數據到工作空間

輸入源模塊

時鐘信號常數值

時鐘信號常數值斜坡信號

信號發(fā)生器正弦信號階躍信號

二、SIMULINK的建模與仿真方法

打開模塊庫，找出相應的模塊。鼠標左鍵點擊相應模塊，拖拽到模型窗口中即可。模塊的復制：按住Ctrl鍵的同時，用鼠標選中模塊后，將其拖到新位置；另一種方法是直接用右鍵拖拽即可復制新模塊。利用Simulink窗口中的Format菜單下的菜單項來改變模塊方向：FlipBlock------模塊旋轉180度；RotateBlock------模塊順時針旋轉90度；連接線的畫法：從一個模塊的輸出端按下鼠標拖動到下一個模塊的輸入端，放開即可；在Simulink中一般使用水平和垂直的線段畫連接線，要畫斜線，則可按住Shift鍵；

子系統(tǒng)創(chuàng)建及封裝

選中部分模塊------>Edit------>CreateSubsystem，或者右鍵單擊所選中模塊后再單擊CreateSubsystem將會用一個模塊（子模塊）代替所選中的模塊。

創(chuàng)建子系統(tǒng)模塊后，選中，從Edit------>Masksubsystem或EditMask------>可給出一個封裝對話框，在其中給出各種封裝信息。例：

子系統(tǒng)封裝填寫封裝后對話框提示參數：Prompt：寫入封裝后對話框中的提示參數名稱；Variable：對應的變量名；Add：點此鍵加入；InitializationCommands：初始化命令，用來與對話框中提供的數據建立聯(lián)系。三、SIMULINK的仿真

設置仿真控制參數：打開Simulation菜單，找到Parameters選項，可打開參數設置對話框。它包括仿真時間范圍的選擇、仿真算法的選擇、仿真步長的指定及仿真精度

示波器屬性參數

設置示波器屬性參數：包括坐標軸范圍、抽取因子（decimation）[用來控制寫入工作空間的數據]、保存的輸出值的最大行數等。

仿真結果存儲到工作空間

選擇ToWorkspace模塊。只要將數據輸入到這個模塊內，就會將數據保存到工作空間中

設置數據保存的變量名，數據點數，抽取因子，存儲結構（一般設為矩陣）四、SIMULINK的仿真實例

雙環(huán)調速的電流環(huán)系統(tǒng)：建立以上系統(tǒng)模型后，設置仿真時間為1S，運行仿真后，觀察示波器的輸出例：SIMULINK的仿真實例（二）

系統(tǒng)傳遞函數如圖：求系統(tǒng)單位負反饋閉環(huán)單位階躍響應，要求通過調節(jié)器的作用使系統(tǒng)滿足超調量20%，上升時間3s，調節(jié)時間10s的要求。示例：SIMULINK的仿真實例（二）

加入比例控制，P=3，可見上升時間加快，超調量增大，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但仍然存在穩(wěn)態(tài)誤差。加入積分環(huán)節(jié)，結果穩(wěn)態(tài)誤差基本為零，但超調量較大，需要調整這兩個參數以獲得更好效果。Ti=9.1s，P=0.5時，曲線如下圖。上升時間為1.81s，調節(jié)時間為4.62s，超調量3.23%。五、PID控制模塊的實現(xiàn)

目的：建立一個通用PID控制模塊，通過設置比例、積分、微分的參數直接實現(xiàn)PID控制。1.利用SIMULINK基本模塊構造仿真模型實現(xiàn)PID控制。五、PID控制模塊的實現(xiàn)2.選中控制算法各模塊后，建立子系統(tǒng)并對其進行封裝，設定相應的三個參數及模型描述。五、PID控制模塊的實現(xiàn)3.PID控制模塊的實際使用。雙擊該模塊，直接設置三個參數值既可實現(xiàn)PID控制算法。五、PID控制模塊的實現(xiàn)4.為了便于在其他仿真模型中應用該模塊，可以把我們建立的PI