Simulink模块库

第7章Simulink的应用7.3.1连续模块库(Continuous)在连续模块(Continuous)库中包括了常见的连续模块，这些模块如图所示。7.3Simulink模块库在库模块浏览器中单击Simulink前面的“+”号，就能够看到Simulink的模块库，如图7.2所示。第7章Simulink的应用DuCxyBuAxx'4.传递函数模块(TransferFcn)功能：用执行一个线性传递函数。5.零极点传递函数模块(Zero-Pole)功能：用于建立一个预先指定的零点、极点，并用延迟算子s表示的连续。6．存储器模块(Memory)功能：保持输出前一步的输入值。7．传输延迟模块(TransportDelay)功能：用于将输入端的信号延迟指定的时间后再传输给输出信号。8．可变传输延迟模块(VariableTransportDelay)功能：用于将输入端的信号进行可变时间的延迟。1.积分模块(Integrator)：功能：对输入变量进行积分。说明：模块的输入可以是标量，也可以是矢量；输入信号的维数必须与输入信号保持一致。2.微分模块(Derivative)功能：通过计算差分∆u/∆t近似计算输入变量的微分。3.线性状态空间模块(State-Space)功能：用于实现以下数学方程描述的系统：第7章Simulink的应用7.3.2离散模块库(Discrete)离散模块库(Discrete)主要用于建立离散采样的系统模型，包括的主要模块，如图所示。1．零阶保持器模块(Zero-Order-Hold)功能：在一个步长内将输出的值保持在同一个值上。第7章Simulink的应用2．单位延迟模块(UnitDelay)功能：将输入信号作单位延迟，并且保持一个采样周期相当于时间算子z-1。3．离散时间积分模块(DiscreteTimeIntegrator)功能：在构造完全离散的系统时，代替连续积分的功能。使用的积分方法有：向前欧拉法、向后欧拉法、梯形法。4．离散状态空间模块(DiscreteStateSpace)功能：用于实现如下数学方程描述的系统：)()()()()(])1[(nTDunTCxnTynTBunTAxTnx5．离散滤波器模块(DiscreteFilter)功能：用于实现无限脉冲响应(IIR)和有限脉冲响应(FIR)的数字滤波器。6．离散传递函数模块(DiscreteTransferFcn)功能：用于执行一个离散传递函数。7．离散零极点传递函数模块(DiscreteZero-Pole)功能：用于建立一个预先指定的零点、极点，并用延迟算子z-1表示的离散系统。8．一阶保持器模块(FirstOrderHold)功能：在一定时间间隔内保持一阶采样。第7章Simulink的应用7.3.3函数与表格模块库(Function&Table)函数与表格模块库(Function&Table)主要实现各种一维、二维或者更高维函数的查表，另外用户还可以根据自己需要创建更复杂的函数。该模块库包括多个主要模块、如图7.7所示。第7章Simulink的应用1.一维查表模块(Look-UpTable)一维查表模块(Look-UpTable)实现对单路输入信号的查表和线性插值。2．二维查表模块(Look-UpTable2-D)功能：根据给定的二维平面网格上的高度值，把输入的两个变量经过查表、插值，计算出模块的输出值，并返回这个值。说明：对二维输入信号进行分段线性变换。3．自定义函数模块(Fcn)功能：用于将输入信号进行指定的函数运算，最后计算出模块的输出值。说明：输入的数学表达式应符合C语言编程规范；与MATLAB中的表达式有所不同，不能完成矩阵运算。4．MATLAB函数模块(MATLABFcn)功能：对输入信号进行MATLAB函数及表达式的处理。说明：模块为单输入模块；能够完成矩阵运算。注意：从运算速度角度，Mathfunction模块要比Fcn模块慢。当需要提高速度时，可以考虑采用Fcn或者S函数模块。5．S-函数模块(S-Function)功能：按照Simulink标准，编写用户自己的Simulink函数。它能够将MATLAB语句、C语言等编写的函数放在Simulink模块中运行，最后计算模块的输出值。第7章Simulink的应用7.3.4数学模块库(Math)数学模块库(Math)包括多个数学运算模块，如图7.8所示。第7章Simulink的应用3.矢量的点乘模块(DotProduct)功能：矢量的点乘模块(DotProduct)用于实现输入信号的点积运算。4.增益模块(Gain)功能：增益模块(Gain)的作用是把输入信号乘以一个指定的增益因子，使输入产生增益。1.求和模块(Sum)功能：求和模块(Sum)用于对多路输入信号进行求和运算，并输出结果。2.乘法模块(Product)功能：乘法模块(Product)用于实现对多路输入的乘积、商、矩阵乘法或者模块的转置等。5.常用数学函数模块(MathFunction)功能：用于执行多个通用数学函数，其中包含exp、log、log10、square、sqrt、pow、reciprocal、hypot、rem、mod等。第7章Simulink的应用6.三角函数模块(TrigonometricFunction)功能：用于对输入信号进行三角函数运算，共有10种三角函数供选择。7.特殊数学模块特殊数学模块中包括求最大最小值模块(MinMax)、取绝对值模块(Abs)、符号函数模块(Sign)、取整数函数模块(RoundingFunction)等。8.数字逻辑函数模块数字逻辑函数模块包括复合逻辑模块(CombinationalLogic)、逻辑运算符模块(LogicalOperator)、位逻辑运算符模块(BitwiseLogicalOperator)等。9.关系运算模块(RelationalOperator)关系符号包括：==(等于)、≠(不等于)、(小于)、=(小于等于)、(大于)、=(大于等于)等。10.复数运算模块复数运算模块包括计算复数的模与幅角(ComplextoMagnitude-Angle)、由模和幅角计算复数(Magnitude-AngletoComplex)、提取复数实部与虚部模块(ComplextoRealandImage)、由复数实部和虚部计算复数(RealandImagetoComplex)。第7章Simulink的应用7.3.5非线性模块(Nonlinear)非线性模块(Nonlinear)中包括一些常用的非线性模块，如图7.9所示。第7章Simulink的应用1.比率限幅模块(RateLimiter)功能：用于限制输入信号的一阶导数，使得信号的变化率不超过规定的限制值。2．饱和度模块(Saturation)功能：用于设置输入信号的上下饱和度，即上下限的值，来约束输出值。3．量化模块(Quantizer)功能：用于把输入信号由平滑状态变成台阶状态。4．死区输出模块(DeadZone)功能：在规定的区内没有输出值。5．继电模块(Relay)功能：继电模块(Relay)用于实现在两个不同常数值之间进行切换。6．选择开关模块(Switch)功能：根据设置的门限来确定系统的输出。第7章Simulink的应用7.3.6信号与系统模块库(signals&Systems)信号与系统模块库(signals&Systems)包括的主要模块如图7.11所示。第7章Simulink的应用1.Bus信号选择模块(BusSelector)功能：用于得到从Mux模块或其它模块引入的Bus信号。2.混路器模块(Mux)功能：把多路信号组成一个矢量信号或者Bus信号。3.分路器模块(Demux)功能：把混路器组成的信号按照原来的构成方法分解成多路信号。4.信号合成模块(Merge)功能：把多路信号进行合成一个单一的信号。5.接收/传输信号模块(From/Goto)功能：接收/传输信号模块(From/Goto)常常配合使用，From模块用于从一个Goto模块中接收一个输入信号，Goto模块用于把输入信号传递给From模块。6．初始值设定模块(IC)功能：初始值设定模块(IC)用于设定与输出端口连接的模块的初始值。第7章Simulink的应用7.3.7信号输出模块(Sinks)信号输出模块(Sinks)包括的主要模块如图7.12所示。图7.12输出显示模块库第7章Simulink的应用1.示波器模块(Scope)功能：显示在仿真过程中产生的输出信号，用于在示波器中显示输入信号与仿真时间的关系曲线，仿真时间为x轴。2.二维信号显示模块(XYGraph)功能：在MATLAB的图形窗口中显示一个二维信号图，并将两路信号分别作为示波器坐标的x轴与y轴，同时把它们之间的关系图形显示出来。3.显示模块(Display)功能：按照一定的格式显示输入信号的值。可供选择的输出格式包括：short、long、short_e、long_e、bank等。4.输出到文件模块(ToFile)功能：按照矩阵的形式把输入信号保存到一个指定的MAT文件。第一行为仿真时间，余下的行则是输入数据，一个数据点是输入矢量的一个分量。5.输出到工作空间模块(ToWorkspace)功能：把信号保存到MATLAB的当前工作空间，是另一种输出方式。6.终止信号模块(Terminator)功能：中断一个未连接的信号输出端口。7.结束仿真模块(Stopsimulation)功能：停止仿真过程。当输入为非零时，停止系统仿真。第7章Simulink的应用7.3.8信号源模块库(Sources)信号源模块库(Sources)包括的主要模块如图7.13所示。图7.13信号源模块库第7章Simulink的应用1．输入常数模块(Constant)功能：产生一个常数。该常数可以是实数，也可以是复数。2．信号源发生器模块(SignalGenerator)功能：产生不同的信号，其中包括：正弦波、方波、锯齿波信号。3．从文件读取信号模块(FromFile)功能：从一个MAT文件中读取信号，读取的信号为一个矩阵，其矩阵的格式与ToFile模块中介绍的矩阵格式相同。如果矩阵在同一采样时间有两个或者更多的列，则数据点的输出应该是首次出现的列。4．从工作空间读取信号模块(FromWorkspace)功能：从MATLAB工作空间读取信号作为当前的输入信号。5．随机数模块(RandomNumber)功能：产生正态分布的随机数，默认的随机数是期望为0，方差为1的标准正态分布量。6．带宽限制白噪声模块(BandLimitedWhiteNoise)功能：实现对连续或者混杂系统的白噪声输入。7．其它模块除以上介绍的常用模块外，还包括其模块。各模块功能可通过以下方法查看：先进入Simulink工作窗口，在菜单中执行Help/SimulinkHelp命令，这时就会弹出Help界面。然后用鼠标展开UsingSimulink\BlockReference\SimulinkBlockLibraries就可以看到Simulink的所有模块。查看相应的模块的使用方法和说明信息即可。第7章Simulink的应用第7章Simulink的应用7.4仿真模型的建立与模块参数与属性的设置1.仿真模块的建立首先启动Simulink命令，建立一个空的模块窗口“untitled”，然后利用Simulink提供的模块库，在此窗口中创建自己需要的Simulink模型。具体方法：在模块库浏览器中找到所需模块，选中该模块后右击鼠标，把它加入到一个模型窗口中即可完成模块的建立。图7.14添加模块第7章Simulink的应用2.模块参数与属性的设置方法：在所建立的模型窗口中，选中相应的模块，单击右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“Blockparameters”选项(如图7.15所示)，即可打开该模块的参数设置对话框，如图7.16(a)所示。右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“BlockPropertie