MATLAB教程-第7章--Simulink仿真

[e-mail]第四章计算机网络计算机网络技术应用MATLAB基础及应用第2版主编：于润伟朱晓慧第7章Simulink仿真第7章Simulink仿真本章要点Simulink系统的基本模块仿真模型的编辑仿真参数的设置第7章Simulink仿真7.1认识SimulinkSimulink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。该系统的两个主要功能就是Simu（仿真）和Link（连接）。一、Simulink的启动和退出1．Simulink的启动在MATLAB操作桌面下，单击工具栏中的图标或在命令窗口键入命令Simulink，就会弹出一个名为“SimulinkLibraryBrowser”的浏览器窗口。第7章Simulink仿真2．模型的创建在创建新模型时，单击SimulinkLibraryBrowser浏览器上方工具栏内的“建立新模型”图标、或者单击MATLAB命令窗口File→New→Model选项，会弹出一个名为Untitled（无标题）的空白窗口，所有控制模块都创建在这个窗口中。第7章Simulink仿真二、Simulink基本模块在Simulink的模块库浏览器窗口左侧的Simulink选项上单击鼠标右键，单击弹出菜单的Openthe‘Simulink’Labray选项，可以打开Simulink模块库窗口。第7章Simulink仿真1．信号源模块（Sources）双击Simulink模块库窗口中的Sources模块，即可打开信号源模块。第7章Simulink仿真信号源模块模块功能模块功能In1创建输入端Ground接地Constant常数Clock当时时间SignalGenerator信号发生器DigitalClock数字时钟Ramp斜波FromFile从文件读数据SineWave正弦波FromWorkspace从工作空间读数据Step阶跃信号RandomNumber随机信号RepeatingSequence重复序列UniformRandomNumber均匀随机信号PulseGenerator脉冲发生器Band-LimitedWhiteNoise带限白噪声ChirpSignal快速正弦扫描第7章Simulink仿真2．输出模块（Sinks）模块功能模块功能Scope示波器ToFile输出到文件FloatingScope可选示波器ToWorkspace输出到工作空间XYGraphXY关系图Terminator通用终端Outl创建输出端StopSimulation输出不为0时停止仿真Display实时数值显示第7章Simulink仿真3．连续系统模块（Continuous）连续系统模块提供积分、微分等连续系统仿真的常用原件。第7章Simulink仿真连续系统模块的功能模块功能模块功能Integrator积分Zero-Pole零极点Derivative微分Memory延时输出State-Space状态方程TransportDelay传输延时TransferFcn传递函数VariableTransportDelay可变传输延时第7章Simulink仿真4．离散系统模块（Discrete）离散系统模块提供了滤波器、传递函数等离散系统仿真模块。第7章Simulink仿真离散系统模块的功能模块功能模块功能Zero-OrderHold零阶保持器DiscreteFilter离散滤波器UnitDelay单位延时采样保持DiscreteTransferFcn离散传递函数Discrete-TimeIntegrator离散时间积分DiscreteZero-Pole离散零极点DiscreteState-Space离散状态方程First-OrderHold一阶保持器第7章Simulink仿真8．数学运算模块（MathOperations）数学运算模块提供了基本数学运算函数、三角函数、复数运算函数以及矩阵运算函数。第7章Simulink仿真数学运算模块的功能模块功能模块功能Sum求和RoundingFunction取整函数Product积或商CombinatorialLogic逻辑真值表DotProduct点积LogicOperator逻辑算子Gain常数增益BitwiseLogicalOperator位逻辑算子SliderGain可变增益RelationalOperator关系算子MatrixGain矩阵增益ComplextoMagnitude-Angle复数的模和辐角MathFunction数学运算函数Magnitude-AngletoComplex模和辐角合成函数Trigonometricfunction三角函数ComplextoReal-Imag复数的实部和虚部MinMax求最大值Real-ImagtoComplex实部和虚部合成复数Abs求绝对值AlgebraicConstraint强迫输入信号为零Sign符号函数第7章Simulink仿真7.2Simulink模块操作一、模块的编辑处理1．模块的操作（1）添加模块当要把一个模块添加到模型中，先在Simulink模块库中找到它，然后直接将这个模块拖入模型窗口中即可。（2）选取模块当模块已经位于模型窗口中时，只要用鼠标在模块上单击就可以选中该模块，这时模块的四角上出现一些黑色的小方块，这些小方块就是该模块的关键点，拖动这些黑色小方块可以改变模块的大小。第7章Simulink仿真2．模块位置和外形的调整（1）调整模块位置（2）调整模块大小（3）调整模块方向（4）调整模块颜色和效果3．模块名的处理（1）改变模块名（2）隐藏模块名（3）改变模块名的位置4．复制和删除模块（1）复制模块（2）删除模块第7章Simulink仿真二、模块属性和参数的设置1．模块参数的设置Simulink中几乎所有模块的参数（Parameters）都允许用户进行设置，双击要设置的模块就可以打开模块参数设置对话框，不同模块参数设置对话框的项目会不同。2．模块属性的设置与参数设置对话框不同，所有模块的属性（Properties）设置对话框都是一样的。选定要设置属性的模块，然后单击Edit→BlockProperties…选项；或单击右键在弹出的菜单中选择BlockProperties…选项。该对话框有三个标签：General（通用）、BlockAnnotation（模块注解）和Callbacks（回调函数）。第7章Simulink仿真三、模块间的连线1．连接两个模块从一个模块的输出端连到另一个模块的输入端是Simulink仿真最基本的操作。方法是先移动鼠标指向模块的输出端，鼠标的箭头会变成十字形光标，这时按住鼠标左键，拖动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现“重影”时，释放鼠标即完成了连接。2．模块间连线的调整用鼠标单击连线，可以选中该连线。这时会看到线上的一些黑色小方块，这些是连线的关键点。用鼠标按住关键点，拖动即可以改变连线的方向。3．连线的分支仿真时经常会碰到需要把信号输送到不同的接收端的情况，这时就需要分支结构的连线。可以先连好一条线，然后把鼠标移到支线的起点位置，先按下〈Ctrl〉键，然后按住鼠标，将连线拖到目标模块，松开鼠标和〈Ctrl〉键即可。第7章Simulink仿真4．标注连线双击需要标注的连线，可以看到一个文本框，在里面输入标注文字单击回车键确定即可。用鼠标拖动文本框还可以改变标识的位置。另外，在Format→Port/SignalDisplays菜单下还有与连线标注有关的命令：1）SampleTimeColor：将采样时间不同的模块和连线用不同的颜色显示。2）PortDataTypes：在连线上显示传输数据的类型，如double、int32等。5．删除连线如果想要删除某条连线，可单击要删除的连线，此时连线上出现标记点，表示该连线已经被选中，然后单击模型窗口工具栏中的【剪切】按钮或者直接单击键盘上的〈Delete〉键，即可删除该连线。第7章Simulink仿真7.3仿真模型的参数设置选择模型窗口Simulation→ConfigurationParameters…选项，将出现仿真参数配置窗口。仿真参数配置窗口主要分为7个选项卡：Solver（解题器）、DataImport/Export（数据输入/输出），Optimization（优化）、Diagnostics（诊断）、HardwareImplementation（硬件工具）、ModelReferencing（模型引用）和Real-TimeWorkshop（实时工作空间），其中Solver、DataImport/Export和Diagnostics三项经常用到。第7章Simulink仿真一、Solver选项卡（1）Simulinktime设置仿真起始时间和停止时间。（2）Solveroptions仿真解题器的操作。根据类型（Type）的变化分为：Variable-step（变步长算法）和Fixed-step（固定步长算法）。第7章Simulink仿真二、DataImport/Export选项卡DataImport/Export选项卡主要用来设置Simulink与MATLAB工作空间交换数据的有关选项。第7章Simulink仿真（1）Loadfromworkspace从工作空间中载入数据。1）Input：先选中Input核选框，在后面的编辑框内输入数据的变量名。2）Initialstate：表示模块的初始状态。对模块进行初始化时，先选中Initialstate核选框，（2）Savetoworkspace将输出保存到工作空间。在Savetoworkspace区域中，可以选择的输出选项有：Time（时间），States（状态），Output（输出端口）和Finalstate（最终状态）。第7章Simulink仿真（3）Saveoptions保存操作。1）Format：可以选择数组、结构和包含时间的结构三种形式。2）Limitdatapointstolast：用来限定保存到工作空间中的数据量。3）Decimation：从几个数据中抽取一个数据输出。4）Outputoptions：输出操作设置，变步长算法独有。有三种输出方式：Refineoutput（细化输出）、Produceadditionaloutput（产生附加输出）和Producespecifiedoutputonly（仅在指定的时刻产生输出）。第7章Simulink仿真三、Diagnostics选项卡在Diagnostics选项卡中，主要是指定系统对一些事件或仿真过程中可能遇到的情况做出什么反映。反应的类型有以下几种：1）None：不做任何反应，不影响程序运行。2）Warning：显示警告信息，不影响程序的运行。3）Error：显示错误信息，中止运行的程序。