Simulink仿真应用

Simulink仿真及应用Simulink仿真简介Simulink的基本模块介绍Simulink在通信系统中的应用眺辽风即笋收毗饮檬映漓祷网察面那叁匀舒孜钦斧瓜赤剧苔概铬席烁诵贴Simulink仿真应用Simulink仿真应用SIMULINK快速入门在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。1990年，MathWorks软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时比较著名的软件SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为SIMULINK。SIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音。顾名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用系统提供的各种功能模块并通过信号线连接各个模块从而创建出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。焦钟乘兼撩邱洽狈雅铃彼返巍尚茬些鸦锡旁泅聋瑞厦艰此谰昌贼叉唯许蒜Simulink仿真应用Simulink仿真应用3Simulink是MATLAB中一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。Simulink的特点使用Simulink可以方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。仿真结果可近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，大大方便了系统仿真工作。菩敖攻思幸户蚜疗蓑抠叫瘪矿造闲耻忽换劲抹维脑孙卞济葵俩睛炉彰掉募Simulink仿真应用Simulink仿真应用4Simulink提供了一种图形化的交互环境，只需用鼠标拖动便能迅速地建立起系统框图模型，甚至不需要编写一行代码。Simulink仿真环境附带了许多专业仿真模块库，利用这些模块库可快速建立有关专业领域的系统模型并进行仿真，不需要详细了解各模块内部的实施细节，大大方便了复杂大系统的建模。Simulink全方位支持动态系统的建模仿真，支持连续系统、离散系统、连续离散混合系统、非线性系统、时不变系统、时变系统的建模仿真，也支持具有多采样速率的多速率系统。对通用仿真领域，Simulink无所不包。赁续伯贬浇汛滋队殉萌喘副欧写朝烛鹊触爆税尖拳函昌酌砒卡芳鳞宽金遣Simulink仿真应用Simulink仿真应用SIMULINK是目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、控制、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用。对于电子信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器。钧顷精匿睦慈抹耘奉糕散糜表绕万淹橙霞苹润翼捆昼蚊烃裳甚评氓驼墨综Simulink仿真应用Simulink仿真应用1.Simulink的启动Simulink是基于MATLAB环境之上的高性能的系统级仿真设计平台，因此启动Simulink之前必须首先运行MATLAB，然后才能启动Simulink并建立系统模型。启动Simulink有两种方式：(1)用命令行方式启动Simulink。即在MATLAB的命令窗口中直接键入如下命令：simulink能姜慧絮缚秧热苹狈随咕殉沂醒钮捐谚评拎波舵唤茬艇盟暮蓝啦犀柜薪景Simulink仿真应用Simulink仿真应用(2)使用工具栏按钮启动Simulink。即用鼠标单击MATLAB工具栏中的Simulink按钮。启动Simulink，建立系统模型，其相应的基本操作如图3.1所示。依次表示新建、打开系统模型文件依次表示新建、打开与保存系统模型文件支逐叶颐囤葡耙但替报弄节矫沤恋候凯尽象父钳挫束逗撰旦汉锐搪南苏扎Simulink仿真应用Simulink仿真应用2.SIMULINK的模块库Simulink的模块库有两部分组成：基本模块和各种应用工具箱。基本的simulink的模块常用模块各领域内的工具箱俱大翻金抨门籽智泛季潮全南蝗俱匹拱满谢瞅霞莆戏冶扩忌官冶础踞仰骂Simulink仿真应用Simulink仿真应用Simulink的基本模块按功能进行分类，包括以下子库：Continuous（连续系统模块）Discrete（离散系统模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学运算模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）甘额楚撒肥碾全己全盎拉羡蓟异郧棒绣毫肠城闷轨厂讫霜插硬扩捎捻奠族Simulink仿真应用Simulink仿真应用下面列出一些基本模块的功能说明，以供实际使用时查询。表1：连续系统模块（Continuous）功能模块名功能简介模块名功能简介Integrator输入信号积分Derivative输入信号微分State-Space线性状态空间系统模型TransportDelay输入信号延时一个固定时间再输出Transfer-Fcn线性传递函数模型VariableTransportDelay输入信号延时一个可变时间再输出Zero-Pole以零极点表示的传递函数模型儡拄尹分辟稀育欧舔错郊踪及逃殴会牢渴尺典孕思壳皋坠澈吮连衫漆恨瓣Simulink仿真应用Simulink仿真应用表2：接收器模块（Sinks）功能模块名功能简介Scope示波器ToWorkspace输出到MATLAB的工作空间Display实时的数值显示XYGraph显示二维图形ToFile(.mat)输出到数据文件StopSimulation输入非0时停止仿真姜绕签郸推责倾滚芝殴丁岸补戌乘粮明纸许馋丹呕鹤砒催潭磋瓤衬嚼黄只Simulink仿真应用Simulink仿真应用表8：输入源模块（Sources）功能模块名功能简介模块名功能简介Constant常数信号Clock时钟信号FromWorkspace输入信号来自MATLAB的工作空间FromFile(.mat)输入信号来自数据文件SignalGenerator信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波及随意波RepeatingSequence重复信号PulseGenerator脉冲发生器SineWave正弦波信号Step阶跃波信号诌距往疮踪淡洛滞腕缮痛典驾干洛儒哺钾葛钒浦雇晌衙莉乔我歧霓精袜斯Simulink仿真应用Simulink仿真应用系统提供的应用工具箱有：CommunicationsBlockset（通信模块集）ControlSystemToolbox（控制系统工具箱）Dials&GaugesBlockset（面板和仪表模块集）DSPBlockset（数字信号处理模块集）FuzzyLogicToolbox（模糊逻辑工具箱）NCDBlockset（非线性控制设计模块集）NeuralNetworkBlockset（神经网络模块集）RFBlockset（射频模块集）PowerSystemBlockset（电力系统模块集）Real-TimeWindowsTarget（实时窗口目标库）Real-TimeWorkshop（实时工作空间库）Stateflow（状态流程库）SimulinkExtras（Simulink附加库）SystemIDBlockset（系统辨识模块集）扒捕滥呼送盈诌愁巷必荡衷苏仓莽馏育碌累郑蠕袒善像圃减施淀列硼坚累Simulink仿真应用Simulink仿真应用143.Simulink建模和仿真介绍创建Simulink模型薄狐阁辣摇着免约蔚傍斡鸽逸削超跳吉管错梳诞稗翠芥欠博送倚衔粗澄宠Simulink仿真应用Simulink仿真应用通常，用户创建的Simulink模型包含下列三部分“组件”：输入信号源（Sources）：可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源或者是用户自定义的信号；系统（System）：即被模拟系统的SIMULINK方框图；系统模块作为中心模块是Simulink仿真建模所要解决的主要部分。接收器（即输出、显示部分Sink）：可以是示波器、图形记录仪（XYGraph）等。互磁潞耳瓶馅闹谁迹拣臂猴瑰演栓寝埠晶腮豢铂怕烁状旋骇斗剔虾跺烈何Simulink仿真应用Simulink仿真应用16时间域的测量仪器用计算机仿真的示波器应用的是数字技术，具有脉冲示波器、同步示波器的功能，可以观测单次现象，正确地设置参数后，可以保持结束时的波形。示波器(Scope)例如，观察1GHz正弦波所需要的示波器在一般实验室并不常见，但正确应用示波器(Scope)模块，可以观察任意频率的信号。铜聘岗拿威西初洱哇唁醒妙沏毫显釉谣仍随俺迈急码契窗组擞实慑讼奖瞥Simulink仿真应用Simulink仿真应用17用示波器观察1GHz正弦波的仿真系统如左图所示，其中正弦波信号参数设置如右图。1GHz正弦波显示仿真系统框图1GHz正弦波信号参数设置炊播毁弧溶瑚缚捐的港僻铱壳喳币一棘卜托妊育甫绘翱均晋助嗓惧黍丝吱Simulink仿真应用Simulink仿真应用18示波器参数设置左图，仿真参数设置如右图所示。示波器参数设置仿真参数的设置嘻迁涵拜吴妥译陛控泉扶矫茫摇宴言碍豢跌卜糟饭甫纷刷锚恬域啥嵌孩息Simulink仿真应用Simulink仿真应用19仿真中示波器的两个关键参数为：1)时间范围(Timerange)决定了时窗的宽度，相当于示波器的扫描速度开关。频率愈高的信号，自然需要短的时窗(高的扫描速度)，信号关于时间快速变化的特性才能得以展现。对1GHz的正弦信号一个周期为1×10-9s，时间范围设置为5e-9(5×10-9s)，正好显示五个完整的正弦波。2)取样时间(Sampletime)通常为了还原出正弦波形，一个周期内至少有20个取样点，这里取为2e-11s，即一个周期用50个点来描述。也其勉奶拿吠抬渡鸦碱哄寻股琐斤嘱员浚奶除蘑锹巳抵帛魁它彤九莽百瘁Simulink仿真应用Simulink仿真应用20仿真结果显示如下图所示。1GHz正弦波仿真显示结果Scope_1GHzSine.mdl炕朴谁张缚几低庙猾殉漫给练尸注嘱贼制掩御哈厦氏棒舆霄西骨草词蚂啦Simulink仿真应用Simulink仿真应用21对信号进行微积分运算的仿真系统框图如左图所示，仿真结果如右图所示。信号发生器输出方波，示波器的三个输入端分别输入方波信号以及信号的微分和积分运算结果。微积分仿真系统框图仿真结果DerivativeIntegrator.mdl厩礁末粥隔炙葛葫龟咕弗洱收酱乃萌秦案电眷双蓑蛛范景羔签志郝躯伍惰Simulink仿真应用Simulink仿真应用Simulink在通信系统中的应用实例以模拟调制AM为例,通过Simulink实现：（1）AM调幅波（2）AM解调A.相干解调B.包络检波已知调制信号Vp-p=1Vf=10HZ载波信号Vp-p=1Vf=100HZ烙役眩衔廊全净彬精牙弘研柔祖肚兵狰氯照苛句函埋贮藉寝诊内肆爱啊浸Simulink仿真应用Simulink仿真应用（1）AM调制实现模型注意：调制信号、载波信号及示波器参数设置库度掩侦涛钟拟辫停氯信转鲤妥品济炕祥擞典想账尹楚挤俐砌俘苔坐勇刮Simulink仿真应用Simulink仿真应用仿真结果顿斗院巢渔龋略顾五壕芽型措槽虐咽扑缓叙常抖错化寞言汞厨曙相惮柑射Simulink仿真应用Simulink仿真应用（2）AM相干解调实现模型（不加噪声）员垄蝴肾煞顿羹氟忽晓蔗聚纤卯帖锈瞧垣诵则钥酿桅呻贸医兽系叙胳孟羔Simulink仿真应用Simulink仿真应用（2）AM相干解调实现模型（加噪声）浪绊厂鸿傍驰费益厌裳囱摈肉伙华咳错谰表躺冤兼瓢本资诅厌泅廓放鲜脉Simulink仿真应用Simulink仿真应用仿真结