第四章第三部分Matlab_Simulink操作.

MatlabSimulink仿真Simulink于20世纪90年代由Mathworks公司开发，是Matlab环境下对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包Simu：系统仿真Link：系统连接在该软件环境下，用户可以在屏幕上调用现成的模块，并将它们适当连接起来以构成系统的模型，即所谓的可视化建模。建模以后，以该模型为对象运行Simulink中的仿真程序，可以对模型进行仿真，并可以随时观察仿真结果和干预仿真过程。1Simulink操作基础2系统仿真模型3系统的仿真4使用命令操作对系统进行仿真5子系统及其封装技术6S函数的设计与应用-4-1.1Simulink简介Simulink既适合于线性系统，非线性系统，既适用于连续系统，也适合于离散系统和连续系统与离散混合系统，既适合于定常系统，也适用于时变系统。Simulink提供用户图形用户界面。用户可以用鼠标操作，从模块库中调用标准模块，将它们适当地连接起来以构成动态系统模型，并且用各模块的参数对话框为系统中各模块设置模块。当各种模块的参数设置完成之后，即建立起该系统的模型。-5-1.1Simulink简介Simulink模块库内容十分丰富，除包括输入信号源模块库(sources)、输出接收模块库(sinks)、连续系统模块库(continuous)、离散系统模块库(discrete)、数学运算模块库(mathoperations)等许多模块外，用户还可以自定义和创建模块。系统的模型建立以后，选择仿真参数和数值算法，便可以启动仿真程序对该系统进行仿真。在仿真过程中，用户可以设置不同的输出方式来观察仿真结果。-6-1.2Simulink的启动与退出Simulink不能独立运行，只能在Matlab环境下运行Simulink的启动Simulink的退出-7-1.2Simulink的启动与退出-8-1.2Simulink的启动与退出-9-1.2Simulink的启动与退出-10-1.2Simulink的启动与退出1Simulink操作基础2系统仿真模型3系统的仿真4使用命令操作对系统进行仿真5子系统及其封装技术6S函数的设计与应用-12-2.1Simulink仿真模型概述Simulink仿真模型在视觉上表现为直观的方框图，其扩展名为.mdl，在数学上体现了一组微分方程或差分方程，在物理上模拟了物理器件构成的实际系统的动态特性模块是构成系统仿真模型的基本单元。从宏观角度上看，simulink模型通常包含了3类模块：信源（source）、系统（system）和信宿（sink）。-13-2.1Simulink仿真模型概述Simulink的模块库提供了大量的模块-14-2.2模块的编辑添加模块选取模块单个模块、多个模块…复制与删除模块模块外形的调整大小、方向(rotateblock)、颜色(foregroundcolor)、阴影(showdropshadow)模块名的处理隐藏(hidename)、修改模块名、修改字体(font)-15-2.3模块的连接连接两个模块先移动光标到输出端，光标键头会变成十字形光标，这时按住鼠标左键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现重影时，释放鼠标左键就完成了连接SineWave2SineWave1SineWaveScope2Scope1Scope-16-2.3模块的连接模块间连线的调整调整模块间的连线位置可采用鼠标拖动操作来实现把一条直线分成斜线段，先按住鼠标左键之前要先按下shift键，出现黑色小方块之后，拖曳小方块到目标位置后释放鼠标和shift键-17-SineWaveScope2Scope2.3模块的连接连线的分支先连好一条线之后，把鼠标移到分支点的位置，先按下Ctrl键，然后按住鼠标拖动目标模块的输入端，释放鼠标和Ctrl键-18-2.3模块的连接标注连线删除连线sinwavesinwaveSineWaveScope2Scope-19-2.4模块的参数和属性设置模块的参数设置双击要设置的模块或在模块上按鼠标的右键并在弹出的快捷菜单中选择相应模块的参数设置命令就会弹出模块参数对话框。功能模块说明、模块参数设置幅值、频率、相位、采样时间等-20-2.4模块的参数和属性设置-21-2.4模块的参数和属性设置模块的属性设置模块上单击鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择BlockProperties；或先选择要设置的模块，再在模型编辑窗口的Edit菜单中选择BlockProperties-22-2.4模块的参数和属性设置Description:对该模块在模型中的用法进行说明Priority:规定该模块在模型中的相对于其他执行模块执行的优先顺序Tag:用户为模块添加的文本格式的标记-23-2Out21Out1Product2Product1ProducteuMathFunction1sIntegrator11sIntegrator-0.5ConstantClock2.4模块的参数和属性设置texxtxx5.02'22'1-24-2.4模块的参数和属性设置-25-2.5Simulink的几类基本模块输入源模块Model&SubsystemInputsSignalGeneratorsUniformRandomNumberStepSineWaveSignal1SignalBuilderSignalGeneratorRepeatingSequenceStairRepeatingSequenceInterpolatedRepeatingSequenceRandomNumberRampPulseGeneratorGrounduntitled.matFromFilesiminFromWorkspace12:34DigitalClocklimCounterLimitedCounterFree-Running1ConstantClockChirpSignalBand-LimitedWhiteNoise1In1-26-2.5Simulink的几类基本模块接收模块Model&SubsystemOutputsSimulationControlDataViewers1Out1XYGraphsimoutToWorkspaceuntitled.matToFileTerminatorSTOPStopSimulationScopeFloatingScope0Display-27-2.5Simulink的几类基本模块连续系统模块Continuous-TimeLinearSystemsContinuous-TimeDelays(s-1)s(s+1)Zero-PoleTiVariableTransportDelayToVariableTimeDelayTransportDelay1s+1TransferFcnx'=Ax+Buy=Cx+DuState-Space1sIntegratordu/dtDerivative-28-2.5Simulink的几类基本模块离散系统模块Sample&HoldDelaysDiscrete-TimeLinearSystemsZero-OrderHoldWeightedMovingAveragez1UnitDelayz-0.75zTransferFcnRealZeroz-0.75z-0.95TransferFcnLeadorLag0.05zz-0.95TransferFcnFirstOrder4DelaysTappedDelayMemory-4ZIntegerDelayFirst-OrderHoldKTsz-1Discrete-TimeIntegratory(n)=Cx(n)+Du(n)x(n+1)=Ax(n)+Bu(n)DiscreteState-Space11+0.5z-1DiscreteFilterK(z-1)TszDiscreteDerivative(z-1)z(z-0.5)DiscreteZero-Pole1z+0.5DiscreteTransferFcnz-1zDifference-29-2.5Simulink的几类基本模块数学运算模块Vector/MatrixOperationsMathOperationsComplexVectorConversionsu+TsWeightedSampleTimeMathVectorConcatenate-uUnaryMinussinTrigonometricFunctionSumofElementsSumSubtract1SliderGaintSineWaveFunctionSignfloorRoundingFunctionU(:)ReshapeReImReal-ImagtoComplexProductofElementsProductP(u)O(P)=5PolynomialuRymin(u,y)MinMaxRunningResettableminMinMaxMatrixConcatenateeuMathFunction|.|Magnitude-AngletoComplex1GainDotProductDivideRe(u)Im(u)ComplextoReal-Imag|u|uComplextoMagnitude-Angleu+0.0BiasU1-YU2-Y(E)YAssignmentf(z)zSolvef(z)=0AlgebraicConstraintAdd|u|Abs1Simulink操作基础2系统仿真模型3系统的仿真4使用命令操作对系统进行仿真5子系统及其封装技术6S函数的设计与应用-31-3.1设置仿真参数打开系统仿真模型，从模型编辑窗口的simulink菜单中选择configurationparameters命令，打开仿真参数对话框，在其中可以设置仿真参数。-32-3.1设置仿真参数-33-3.1设置仿真参数-34-3.1设置仿真参数-35-3.1设置仿真参数从工作空间中导入数据（loadfromworkspace）-36-3.1设置仿真参数从工作空间中导入数据①矩阵形式t=[0:0.1:10]';u=[sin(t),cos(t).*sin(t),exp(-2*t).*sin(t)];Scope2Scope1Scope3In32In21In1-37-3.1设置仿真参数-38-3.1设置仿真参数②包含时间数据的结构形式两个名字不能改变的顶级成员：time和signalstime成员中包含一个列向量，表示仿真时间signals成员中包含一个数组，数组中的每个元素对于一个输入端口，并且每个元素必须包含一个名字同样不能改变的values成员；values成员也包含一个列向量，对应于输入端口的输入数据A.time=t;A.signals(1).values=sin(t);A.signals(2).values=cos(t).*sin(t);A.signals(3).values=exp(-2*t).*sin(t);-39-3.1设置仿真参数保存到工作空间(savetoworkspace)矩阵形式包含时间数据的结构形式-40-3.1设置仿真参数保存选项（saveoptions）Format选项说明数据的保存格式，有矩阵、结构和包含时间的结构Limitdatapointstolast用来限定保存到工作空间中的数据的最大长度Outputoptions用来设置输出选项设置①Refineoutput：使输出的数据曲线更加平滑②Produceadditionaloutput：由用户指定产生输出的附加时刻③Producespecifiedoutputonly：仅仅提供在指定的时间点上的输出值-41-3.1设置仿真参数Diagnostics选项设置None：不做任何反应，在任何情况下都不影响程序运行Warning：提示警告，但警告信息不影响程序的运行Error：提示错误