中科院MATLAB课件第七章

第七章Simulink基础Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析软件，包括了信号、运算、显示和系统等多方面的功能，可以创建各种类型的仿真系统，实现丰富的仿真功能。7.1Simulink初步1、启动单击MATLAB命令窗口工具栏上的Simulink模块库浏览器命令按钮可打开“SimulinkLibraryBrowser”库模块浏览器窗口。该窗口以树状列表的形式列出当前MATLAB系统中已安装的所有simulink的模块在创建新模型时，先在浏览器上方的工具栏中选择“建立新模型”的图标，所有的控制模块都创建在这个窗口中。2Simulink的基本模块(1)信号源模块库（Source）17种信号源模块，提供各种不同的信号及其不同的输入方法。(2)输出模块库（Sinks）提供图形的显示工具和数据的存储方式(3)连续系统模块库（Continuous）提供连续系统一些常见的运算模块。Integrator（积分模块）说明：◆将输入信号经过数值积分，在输出端直接反映。◆输入量可以是标量，也可以是矢量。Derivative（微分模块）说明：◆将输入信号经过一阶数值微分，在输出端直接反映。◆输入量可以是标量，也可以是矢量。◆模块的初始输入为0。◆微分结果的准确性取决于仿真步长。TransferFcn（传递函数模块）(4)、离散系统模块库(Discrete）主要用于建立离散采样的系统模型。(5)、数学运算模块库(Math）包括数学运算、关系运算、逻辑运算和复数运算等。2、Simulink建模(1)模块创建(2)模块操作移动、缩放、复制、旋转、连接、连接分支线、改变连线形状(3)简单模型simulink_1.mdlsimulink_2.mdl(4)复杂模型例1、求解微分方程：.1)0(),cos(sinutdtdu先从数学的角度看，要由t得到u的数值解，需要先对sint取余弦运算，然后再积分。在弄清数学模型结构之后，就可以根据数学模型设计相应的仿真模型。解微分方程时积分模块是必须的。例2、Scheinerman提出描述罐中细菌生长模型。假设细菌的出生率和当前细菌的总数成正比，且死亡率和当前的总数平方成正比，可得如下方程：2xbxpx设b=1/h,p=0.5/h,当前细菌总数为100，计算一小时后罐中细菌总数例3、二阶阻尼系统''0.2'0.40.2()xxxutu(t)为单位阶跃函数。改写方程为：x’’=0.2u(t)-0.2x’-0.4xsimulink_5将信号数据输出到工作空间变量名为simout,这是一个结构型数组用simout.signals.values查看simulink_5_12()0.2()0.4()0.2()sXssXsXsUs''0.2'0.40.2()xxxut经过Laplace变换后得到：整理后得到：2()0.2()()0.20.4XsGsUsss用传递函数方法仿真simulink_5_2多路信号显示simulinl_5_33、Simulink电路分析应用一、SimPowerSystemBlockset模块集(电路仿真模块集)1.“ElectricalSources”模块库功能说明可编辑三相电源三相电源交流电流源交流电压源受控电流源受控电压源直流电压源其中包括7个用于产生电源信号的模块2.“Elements”模块库其中包括的是线性及非线性的电路网络元件模块，可分为Elements(元件类)、Lines(导线类)、CircuitBreaker(开关类)、Transformer(变压器类)共四类24个模块三相动力负载三相互感线圈三相并联RLC支路三相并联RLC负载三相串联RLC支路三相串联RLC负载三相开关三相短路电路三相电力传输线三相变压器一般电路开关多相分布电力传输线线性变压器互感线圈并联RLC支路并联RLC负载单相电力传输线饱和变压器串联RLC支路串联RLC负载电涌放电器三相变压器（三绕组）三相变压器（两绕组）Y形变换三相变压器3.“Measurements”模块库其中包括的是5种测量模块功能说明测量电流值测量电路两节点之间的电阻值测量多个器件、支路的电流电压值测量电路中的三相电流、电压值测量电压值4.“PowerElectronics”模块库其中包括的是9类功率电子器件模块详尽型半导体闸流管二极管可关断可控硅理想开关绝缘栅二极管场效应管三相箝位能量转换器三极管通用三相电桥5.“Machines”模块库其中包括的是SynchronousMachines（同步电机类）、AsynchronousMachines（异步电机类）、DCMachines（直流电机类）及MachineMeasurement（电机测量类）等4类共16个模块。其中包含Simpower模块库中各类模块的扩充模块7.“ExtraLibrary”模块库二、直流电路仿真例1测量电路1中的电流及R2上的电压，电路2中的节点电压。simulink_6simulink_6_01.模块库中没有直流电流源模块，可对“ACCurrentSource”模块进行适当设置：2.模块库中没有单独的电阻模块，可对“SeriesRLCBranch”模块进行适当设置：3.电压测量及显示Simulink的“Display”模块（位于节点下的Sinks中）不能直接接在被测元件两端测量电压，需以“VoltageMeasurement”模块作为连接注意所测电压的参考方向4.模块间的连接每个模块都设定了输入端和输出端，不能更改；如果需要可利用“Lconnector”及“Tconnector”模块增设接线端simulink_6三、滤波电路仿真simulink_7