Simulink基础
simulink基本知识
第七章 Simulink基础7.1 Simulink简介Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。
在Simulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真。
它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。
它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。
Simulink包含有Sinks（输出方式）、Source（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connections（连接与接口）和Extra（其他环节）等子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户也可以定制和创建自己的模块。
用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。
用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。
在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。
菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。
采用Scope模块和其他的画图模块，在仿真进行的同时，就可观看到仿真结果。
除此之外，用户还可以在改变参数后迅速观看系统中发生的变化情况。
仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。
模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具、MATLAB的许多基本工具箱及MATLAB的应用工具箱。
由于MATLAB和Simulink是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。
Simulink具有非常高的开放性，提倡将模型通过框图表示出来，或者将已有的模型添加组合到一起，或者将自己创建的模块添加到模型当中。
第十章SIMULINK基础
的模拟和仿真需要建立模型函数——微分方程或者差分方程，
再用某种程序设计语言（如C语言等）编程进行仿真运算。 Matlab的Simulink提供了图形化的用户界面，进入Simulink环 境后，用户只需点击鼠标就可以轻易地完成模型的创建，调试 和仿真工作，这样就大大降低了仿真的难度，使用户不用为了 完成仿真工作而专门去学习某种程序设计语言。
运行仿真模型，进行仿真试验，再根据仿真试验的结果进一步 修正系统的数学模型和仿真系统。
三、Simulink的工作环境
Simulink的工作环境由各种功能的图形化界面组成，包括 模块库浏览器、模型窗口、调试窗口、可视化结果及对结果的 可视化分析等。有了这些，Simulink就变得更简单易学易用 了。
第四章 Matlab数值运算基础
二、模块的编辑 1、模块的选择
点击要选择的模块，该模块四周就会出现标记点，这表明该 模块被选中，若要选择多个模块，可用鼠标按下左键拖出一个框， 包含所选模块，或按住Shift键不放连续点击要选的模块，被选的 模块周围都会出现控制点标记，图10-8为选择一个模块的示意图。
（a）
（b） 图10-4 打开模块的帮助文档 (a)打开帮助文档的命令 ; (b)打开的帮助文档
第三节 Simulink电力系统模块简介
在Simulink中专门设置了电力系统模块库 （SimPowerSystems），它为电力系统的建模提供了丰富而专 业的模块，熟练掌握电力系统模块库中的模块功能会在建模 中节省大量的时间，电力系统模块库如图10-5所示：
表10-3
连续系统主要模块及功能
模块名
《SIMULINK仿真基础》课件
SIMULINK仿真基础课程介绍，通过深入浅出的方式帮助学员掌握SIMULINK 的基本知识和仿真实践技巧。
课程大纲
SIMULINK基础知识
SIMULINK简介、软件界面介绍、模型的创 建方式、模型的保存和加载。
仿真方法与技巧
仿真参数设置、仿真停止方式、数据可视化 方法。
并实现控制和优化
项目仿真分析
学习仿真技巧，掌握仿真参数设置，能够 运用仿真进行系统分析、控制和优化。
通过实际案例学习，能够应用SIMULINK 进行电路、控制系统、机械系统和通信系 统的仿真分析。
模型建立流程
模型建立步骤、系统建模方法、模型参数设 置。
仿真应用案例
电路仿真实例、控制系统仿真实例、机械系 统仿真实例、通信系统仿真实例。
目标学员
1 工程师
具备一定仿真基础，希望深入学习SIMULINK并应用于实际工程项目的工程师。
2 科研人员
希望运用仿真技术进行科研工作的科研人员。
3 学生
对仿真技术和工程应用感兴趣的学生，尤其是自动化握SIMULINK的基础知识
2 熟练掌握SIMULINK模型建立流程
了解SIMULINK的特点、功能和基本操作， 掌握基本的建模方法。
学习模型建立的基本步骤，了解不同系统 的建模方法，并掌握模型参数设置。
3 能够运用SIMULINK进行仿真分析， 4 能够应用SIMULINK完成实际工程
第三章 Simulink基础
同一模型中复制模块 （1）按下ctrl键，选中要复制的模块 （2）拖到喜欢的位置 删除模块 选中后，点击右健中的clear 或按键盘的delete 断开模块连接 按下shitf键，选中模块并从模型中的原始位置 拖支模块即可。 改变模块的方向 Format菜单中选择flip block命令旋转180度，或 者rotate block顺时针旋转90度。
数学运算模块（math)
求绝对值或求模 建立逻辑真值表 求复数的幅值与相角 求复数的实部和虚部 求点乘（内积） 增益（对输入信号乘上一个常数） 逻辑操作符 由幅值与相角求复数 数学运算函数
求极大与极小值 对输入信号求积或商 比较操作符 取整操作 取输入的正负符号 以滑动形式改变增益 对输入信号求代数和 三角函数
输入源模块(source)
带限白噪声 产生一个频率不断变化的正弦波 显示当前仿真时间 生成一个常值 在规定的采样间隔显示当前仿真时间 从工作空间中定义的矩阵读取数据 从文件中读取数据 接地线模块 整个系统的输入子端
固定时间间隔的脉冲发生器 斜坡信号 正态分布的随机信号 产生规律重复的线性信号 产生各种不同的波型 产生一个正弦波 产生一个阶跃函数 均匀分布随机数
4、选择对象（包括模块和连线） 选择一个对象 单击鼠标左键即可选中 选择一个以上对象
逐个选择法：按住shift键 用方框选择
选择整个模型： Ctrl+A 或edit菜单下的select all
5、两个窗口之间模块的复制和移动 用鼠标复制模块 （1）打开相应的库或模型窗口 （2）把要复制的模块拖到自己的目标窗口 中。 用菜单中的命令复制、粘贴模块 模块的命名 选中模块的名称，然后输入新的字符 在同一模块中移动模块 （1）选中需要移动的模块和连线 （2）拖动到适当的地方，然后释放鼠标
第五章 SIMULINK仿真基础
设置仿真参数
28
1．解题器（Solver）选项
（1）Simulation time组：设置仿真起止时间。
（2）Solve options组：选择求解器，并为其
指定参数。
– 变步长算法（Variable-step） – 固定步长算法（Fixed-step）。
29
2．数据输入输出选项（Data Import/Export）
6
SIMULINK仿真基础
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公司为MATLAB增加了 用于建立系统框图和仿真的环境 1992年公司将该软件改名为SIMULINK
– None：不做任何反应。 – Warning：提出警告，但警告信息不影响程序的运行。 – Error：提示错误，运行的程序停止。
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观察Simulink的仿真结果
观察仿真结果的方法有以下几种：
– 将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波
器、“XY Graph”二维X-Y图形显示器与
“Display”数字显示器中，直接查看。 – 将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中， 再用绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形。 – 将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里，再 利用绘图命令绘制出图形。
25
第二节 SIMULINK功能模块的处理
基本操作包括： 1. 选取模块 2. 复制与删除模块 3. 模块的参数和属性设置 4. 模块外形的调整 5. 模块名的处理 6. 模块的连接 7. 在连线上反映信息
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simulink基础知识
simulink基础知识Simulink 基础知识简介Simulink 是由 MathWorks 开发的用于动态系统建模和仿真的图形编程环境。
它与 MATLAB 软件紧密集成，提供了一个强大的工具集，适用于各种工程和科学领域。
图形建模Simulink 以拖放界面进行建模，用户可以使用称为块的预定义组件。
这些块代表系统中的元素，如信号源、放大器和控制器。
用户可以通过连接块来创建复杂系统模型。
直觉操作Simulink 具有直观的界面，使用户能够通过拖放块轻松创建模型。
通过双击块，可以访问其属性和参数，从而可以根据需要进行自定义。
模型仿真Simulink 模型可以针对用户定义的输入进行仿真。
仿真引擎解决模型中的方程，并生成输出信号。
这些信号可以在示波器或其他可视化工具中查看。
建模元素Simulink 提供了广泛的块库，用于构建各种系统模型。
这些块包括：信号生成块：产生输入信号，如正弦波和方波。
元件块：表示电阻、电容和电感等物理元件。
传输线块：模拟电气和流体动力系统中的传输线行为。
控制系统块：实现 PID 控制器、状态空间控制器和线性化控制器。
模型分析Simulink 提供了用于分析模型行为的强大工具。
这些工具包括：示波器：显示模型中信号的时域波形。
Bode 图：绘制系统的幅度和相位响应。
Nyquist 图：显示系统的稳定性。
与 MATLAB 集成Simulink 与 MATLAB 紧密集成，这使得用户可以访问 MATLAB的广泛功能。
用户可以在 Simulink 模型中嵌入 MATLAB 代码块，从而可以执行高级计算和数据处理任务。
应用领域Simulink 用于各种应用，包括：控制系统设计信号处理动力学建模机械系统模拟电路分析优点图形建模界面，易于使用广泛的块库，涵盖各种工程领域与 MATLAB 紧密的集成，提供强大的计算能力用于模型分析的强大工具集缺点对于大型复杂模型，仿真时间可能很长非线性系统的建模可能具有挑战性需要对 MATLAB 有基本的了解。
Simulink使用基本
0.3911 - 1.0609i
-0.7822
第2章 Simulink使用基础
2.4 MATLAB的基本绘图功能
MATLAB作为高性能、交互式的科学计算工具，具 有非常友好的图形界面，这使得MATLAB的应用非常 广泛；同时MATLAB也提供了强大的绘图功能，这使 得 用 户 可 以 通 过 对 MATLAB 内 置 绘 图 函 数 的 简 单 调 用，便可迅速绘制出具有专业水平的图形。在利用 Simulink进行动态系统仿真时，图形输出可以使设计者 快速地对系统性能进行定性分析，故可大大缩短系统 开发时间。
第2章 Simulink使用基础
3. 举例分析 【例2.4】 求多项式的根。
解 ： 在 MATLAB 的 命 令 窗 口 中 依 次 输 入 以 下 命 令，即可求出其根。
>> p=[3 0 2 3]; >>rootp=roots(p)
% rootp为多项式的根
>>rootp =
0.3911 + 1.0609i
3⎤ 6⎥⎦
⎡1 B = ⎢⎢0
⎢⎣2
2⎤ 3⎥⎥ 1⎥⎦
>>C=
7 11
16 29
如果矩阵A为方阵，A的p次方可以用A^p表示。如果 p是一个正整数，那么这个幂可以由矩阵的连续相乘定 义。当p=0时，其结果为与A相同的矩阵；当p<0时， 只 有 在 A 的 逆 存 在 时 才 可 定 义 A^p ， 其 意 义 为 inv(A)^(－p)。
第2章 Simulink使用基础
【例2.3】
若
A
=
⎡1 ⎢⎣− 1
2⎤ 5⎥⎦
B
=
⎡7 ⎢⎣1
第六章Simulink仿真基础
6.1Simulink初步打开Simulink仿真库
♦ 1、打开建模窗口： 、打开建模窗口：
File/New/Model
♦ 2、打开Simulink仿真库：用工具 、打开 仿真库： 仿真库
栏上的图标（ 栏上的图标（或键入命令 Simulink）打开“Simulink ）打开“ 仿真实例 6-1振动合成的仿真
3、运行Simulink
♦ 运行菜单 运行菜单Simulation下的 下的Start命令就可 下的 命令就可
以开始仿真，仿真开始后Start变为 变为Pause， 以开始仿真，仿真开始后 变为 ， 选择Pause可以暂停执行仿真，要停止仿 可以暂停执行仿真， 选择 可以暂停执行仿真 真选择Stop。 真选择 。
（调好仪器） ♦ 6、运行Simulation的Start命令开始仿真
6.5仿真实例指针式仪表
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
♦ 1、建立仿真框图 、 ♦ 打开 打开Simulink的模块库，建立建模窗口 的模块库， 的模块库
从输入源模块(Sources)中拖 （Model）,从输入源模块 ） 从输入源模块 中拖 正弦信号发生器)子模块到 动Sine Wave(正弦信号发生器 子模块到 正弦信号发生器 Model窗口，从数学运算模块 窗口， 窗口 从数学运算模块(Math)中拖 中拖 子模块到Model窗口，从接收模 窗口， 动SUM子模块到 子模块到 窗口 中拖动Scope（示波器）子模块 块(Sinks)中拖动 中拖动 （示波器） 和XY Graph（图示仪）子模块到 （图示仪）子模块到Model 窗口。 窗口。在各个模块上连线如图
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
Simulink仿真结果1
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
simulink基础
B
Revolute D Ground D
工程软件训练
3.Neural Network Tool al Network Blockset节点上，通过单击鼠标右 键后，便可打开如图所示的Neural Network Blockset模块集窗口。
工程软件训练
2.SimMechanics（机构系统模块）
SimMechanics可以在simulink下直接使用的模块集，可以将表示各种机构 的模块在普通simulink窗口中绘制出来，并通过它自己提供的检测与驱动模块和 普通simulink模块连接起来，获得整个系统的仿真结果。SimMechanics必须在 MATLAB 6．1及以上版本的支持下运行，其动画显示还需要虚拟现实工具箱的 支持。
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工程软件训练
2） 网络输入模块库(Net Input Functions)
用鼠标的左键双击Net Input Functions模块库的图标，便可打开如图所示的网 络输入模块库窗口。
网络输入模块库中的每一个模块都能够接受任意数目的加权输入向量、加权的 层输出向量，以及偏值向量，并且返回一个网络输入向量。
上面的这些模块需要的权值向量必须定义为列向量。这是因为Simulink中的信号 可以为列向量，但是不能为矩阵或者行向量。
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工程软件训练
4）控制系统模块库(Control Systems) 用鼠标的左键双击Control Systems模块库的图标，便可打开如图所示的控
制系统模块库窗口。神经网络的控制系统模块库中包含三个控制器和一个示波器。
在Neural Network Blockset模块集中包含了四个模块库，用鼠标的左键双击
。 各个模块库的图标，便可打开相应的模块库
SIMULINK基础(全)
SIMULINK简介
一、什么是SIMULINK
SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的 一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口 是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的 精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的 系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不 必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它 们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取）， 进而进行仿真与分析。
– In1：输入端
– Out1：输出端
– SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
15
11、Logic and Bit operations（逻辑&位操作） Compare to constant :与常数比较
Compare to zero：与零比较
logical operator：逻辑操作算子 detect change:监测变化
– Rate limiter: 变化率限幅模块
10
6、Signal routing （信号路由模块）
– Mux：将多个单一输入转化为一个复合输出 – Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出 – Switch：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，输出由第一个 输入端而来，否则输出由第三个输入端而来 – Manual Switch：手动选择开关
好是首先试试ode45。
(2)ode23：二/三阶龙格－库塔法，它在误差限要求不高和求解的问题不太难 的情况下，可能会比ode45更有效。也是一个单步解法器。 (3)ode113：是一种阶数可变的解法器，它在误差容许要求严格的情况下通常 比ode45有效。ode113是一种多步解法器，也就是在计算当前时刻输出时 ，它需要以前多个时刻的解。 (4)ode15s：是一种基于数字微分公式的解法器（NDFs）。也是一种多步解
SIMULINK入门
22.2.4 编辑打印边框
在SIMULINK的打印对话框中有Frame复选框，勾选该复选框 可以给打印模型添加边框。打印边框编辑器（PrintFrame Editor）可以实现打印边框的创建和编辑，
22.3 常用模型库
SIMULINK库浏览器窗口呈现一种树状结构， 在其中列出了SIMULINK中的所有模块库，大 体分为公共库和专业库，如Simulink库、 Aerospace Blockset库等。本节将介绍最常 用的Simulink库中的一些子库，以便读者在 阅读本书和学习中能够对所使用的模块有个 初步的了解。当然，SIMULINK的模块是繁多 的，仅仅靠这里的介绍是不够的，详细的了 解读者可以参照Help文档。
显示模块阴影效果。选中要添加阴影的模块，选择菜单栏 【Format/Show Drop Shadow】选项来为选中模块添加阴影
22.5 信号的操作
信号操作是模型中的一个重要内容，正确处 理模型信号对于仿真结果的准确性和模型的 可读性都具有重要意义，在本节中将向读者 介绍信号的一些基本概念以及如何实现信号 的标量扩展、显示和传递。
22.4.4 变换模块方向
在默认状态下，模块的输入端在左、输出端在右。在模型的 实际设计中，用户可以根据需要对模块进行旋转。旋转的方 式有两种：
使用快捷键Ctrl+R进行顺时针90°旋转，请读者注意是模块 端口顺序的变化，如图所示；
使用模型窗口菜单栏中【Format】菜单。选择菜单栏 【Format/Flip Block】选项，可将模块旋转180°。选择 【Format/Rotate Block】可将模块旋转90°，,与使用快捷
simulink基础者必看
1模块 Ctrl+拖动可以实现模块的复制2信号线windows 常用快捷键ctrl+X, ctrl+C, ctrl+V, ctrl+S, ctrl+Z 等同样适用3注释123121212128-3编码器...12第6章电路分析应用知识点：⏹MATLAB及Simulink电路仿真⏹Power System Blockset模块集⏹一般电路仿真⏹电子功率系统仿真6.1电路仿真概要6.1.1一个电阻电路仿真实例1、M文件方式实现clear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5; R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));i=V/Req2、Simulink建模仿真Ｍ文件仿真与Simulink建模仿真的区别M文件仿真：烦琐，对用户的理论要求高，但灵活性高。
Simulink建模仿真：简单，对用户的理论要求不高，但灵活性差。
6.1.2 Power System Blockset模块集介绍Electrical Sources模块s模块Power Electronics模块Machines模块一个非常方便实用的用户交互界面工具，主要用于分析仿真模型中所用Power System Blockset模块库的子模块的状态。
观测被测量电流和电压的恒稳态，以及电路的状态变量（如电感的电流，电容的电压）Demos 模块6.2一般电路仿真6.2.1动态电路仿真1、RC电路的响应例 6_2 如图所示电路中的开关置于a点相当一段时间之后，突然将开关切换到b点，作出对应时间t的电压、电流波形图。
RC电路的响应2、RLC电路的响应例6_3 如图所示电路的初始能量为0，t=0时刻，将一个25mA的直流源作用到电路上，其中电容C=25nF，电感L=25mH，电阻R=400欧姆，画出图中电感L支路上电流的图形。
第三章 Simulink基础
共有解法器（solver)、工作空间输入输 出(workspace I/O)、诊断(Diagnostics)、高级 属性（Advanced) 和实时工作室(real-time workshop)等5个画面。 解法器：用于设置仿真开始时间和终止时间， 解法器类型（定步长和变步长两类）和具 体的解算算法、最大最小步长、容许误差
数学运算模块（math)
求绝对值或求模 建立逻辑真值表 求复数的幅值与相角 求复数的实部和虚部 求点乘（内积） 增益（对输入信号乘上一个常数） 逻辑操作符 由幅值与相角求复数 数学运算函数
求极大与极小值 对输入信号求积或商 比较操作符 取整操作 取输入的正负符号 以滑动形式改变增益 对输入信号求代数和 三角函数
timespan:仿真的时间信息，有三种格式： [tFinal]指定仿真停止时间，仿真开始时间缺省值 为0； [tStart tFinal]指定仿真开始和停止时间 [tStart OutputTimes tFinal] 要输出的时间 Options:由simset设置的仿真参数 ut:外部输入的数据
定步长类型包括: Discrete －－纯离散定步长算法 ode5－－ode45定步长算法 ode4－－四阶龙格库塔法 ode3－－bogacki-shampine算法 ode2－－二阶龙格库塔法 ode1－－欧拉算法
变步长类型包括: Discrete－－纯离散变步长算法 Ode45－－显式龙格库塔4、5阶一步算法 Ode23－－显式龙格库塔2、3阶一步算法 Ode15s－－基于数值微分的变阶多步算法 Ode113－－普通变阶多步算法 Ode23s－－2阶一步算法 Ode23t－－内插梯形法则算法 Ode23tb－－梯形法则-二阶反向数值微分算法
s +3 1 ⋅ G(s) = 2 s + 4s +8 s +3
Simulink 第一章 快速入门
第一章 快速入门
本章主要内容和学习目的
首先介绍计算机仿真技术和仿真建模方法的基本概念，以 便对建模和仿真有个初步和整体的认识；然后对 Simulink 进 行简单介绍，并以一个简单例子进行引导；最后介绍 Simulink 的工作原理，为后续的深入掌握 Simulink 打下基础。 动态系统的计算机仿真 仿真的三要素 Simulink 与建模仿真 Simulink 的安装 创建一个简单模型 模型基本结构
静态系统模型
动态系统模型 连续系统模型 离散系统模型 差分方程
代数方程
集中参数 微分方程
分布参数 偏微分方程
1.1.2 计算机仿真
1. 仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用屋里设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。它借助 于屋里或数学方法来建立模型，进而研究系统的动态特性， 从而达到认识和改造实际系统的目的。 2. 仿真分类 （1）实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型， 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属 于这一类。 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
1
步骤二：连接模块
Sine Wave
s
Integrator
2 1.8 1.6 1.4
Scope
步骤三：运行仿真
双击示波器模块，打开Scope窗口。双击模 型窗口菜单中的【 Simulation>Start 】，仿 真执行，结果如图所示。
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
0
1
2
3
4
5
6
部分Simulink基础
设置仿真结果的输出方式，如绘图、 表格等。
04
仿真的运行和停止
运行仿真
通过点击“开始”按钮或使用快捷键启动仿真 。
停止仿真
在仿真过程中，可以通过点击“停止”按钮或 使用快捷键停止仿真。
单步运行
在仿真过程中，可以使用单步运行功能，逐步执行仿真。
仿真结果的分析和可视化
仿真结果查看
在仿真结束后，可以查看仿真结果，包括输出波 形、数据表格等。
02
状态空间系统模块包括各种常见的动态系统，如线 性状态方程、离散状态方程等。
03
这些模块可以用于分析和设计控制系统，通过状态 空间方法进行控制设计和优化。
离散时间系统模块
离散时间系统模块用于描述离散 时间动态系统，它通常用于数字 控制系统和数字信号处理应用。
离散时间系统模块包括各种常见 的离散时间动态系统，如离散时 间滤波器、离散时间控制系统等。
Simulink是MATLAB的一个附加组件，它提供了模拟和数字信号处理的
强大工具，使工程师和科学家能够进行系统建模、仿真和分析。
02
基于图形的编程环境
Simulink使用图形化编程语言，用户可以通过拖放和连接不同的功能模
块来构建模型，无需编写复杂的代码。
03
支持多种应用领域
Simulink广泛应用于通信、控制、图像处理、信号处理、音频处理等领
图像处理与计算机视觉
Simulink提供了丰富的图像处理和计 算机视觉模块，可以用于图像增强、 目标检测、人脸识别等领域。
信号处理
Simulink在信号处理领域也有着广泛 的应用，如滤波器设计、频谱分析、 信号检测等。
02 Simulink基本操作
模型的创建和保存
simulink基本模块的使用
simulink基本模块的使用Simulink是一种强大的仿真和建模工具，常用于开发控制系统、信号处理和通信系统等。
本文将一步一步介绍Simulink的基本模块的使用，并讨论它们在不同领域中的应用。
一、Simulink基础知识在开始介绍基本模块之前，我们需要了解Simulink的一些基础知识。
Simulink是MATLAB软件的一个附加模块，用于建立模型以及执行仿真。
Simulink模型是由各种模块组成的，这些模块通过连线连接在一起，形成一个图形化的仿真模型。
它使用图形化界面，使用户能够直观地构建和修改模型。
二、Simulink基本模块1. 恒定值(constant)模块：恒定值模块用于生成恒定的信号，其输出值不会改变。
在模型中，我们可以通过恒定值模块设置输入信号的初始值、幅值以及一些其他属性。
该模块常用于生成常数信号，如直流电压或恒定的参考信号。
2. 脉冲(gain)模块：脉冲模块将输入信号的幅值乘以一个常数增益，然后输出结果。
通过改变增益系数，可以调整输出信号的幅值。
该模块常用于放大或缩小信号的幅值。
3. 积分器(integrator)模块：积分器模块对输入信号进行积分，并输出积分值。
积分器模块用于对信号进行数值积分操作，可用于控制系统中的积分环节，如PID控制器中的积分环节。
4. 微分器(derivative)模块：微分器模块对输入信号进行微分计算，并输出结果。
微分器模块适用于需要对信号进行微分操作的场景，如滤波器设计和导数控制器。
5. 比例积分微分(PID)控制器模块：PID控制器模块是Simulink中非常重要的一个模块，它结合了前面介绍的比例、积分和微分模块，实现了闭环控制。
PID控制器模块根据输入信号和误差信号生成控制信号，以实现期望输出。
该模块在自动控制系统中应用广泛。
6. 转换器(Switch)模块：转换器模块根据输入信号的值和条件判断，选择输出信号的路径。
该模块可以用于实现逻辑判断，选择不同的信号传递路径。
SIMULINK基础(全)解析
[t,x,y]=sim(‘模型文件名’, [to tf], simset(‘参数1’,参数值1,‘参数 2’,参数值2, …))
其中to为仿真起始时间，tf为仿真终止时间。[t,x,y]为返回值，t 为返回的时间向量值，x为返回的状态值，y为返回的输出向量 值。 – simset定义了仿真参数，包括以下一些主要参数：
7
3、 User-defined Function（函数模块） – Fcn：用自定义的函数（atlab的现有函数进行运算
– S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算
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4、 Lookup Tables（查表模块） – Look-Up Table：建立输入信号的查询表
2
SIMULINK简介
一、什么是SIMULINK
SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的 一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口 是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的 精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的 系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不 必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它 们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取）， 进而进行仿真与分析。
– Signal routing（信号路由模块） – Sinks（接收器模块）
Ports&Subsystem(端口&子系统模块)
Math（数学模块） Sources（输入源模块）
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– Logic and Bit operations（逻辑&位操作）
第七章Simulink基础
Dead Zone Dynamic
Rate Limiter Dynamic
Backlash
Relay
Quantizer
Hit Crossing
Coulomb & Viscous Friction
Wrap To Zero
7.5 Simulink子系统
一、Simulink子系统简介
Simulink提供的子系统功能可以大大地增强Simulink系统框图的可读性，可 以不必了解系统中每个模块的功能就能够了解整个系统得框架。子系统可以 理解为一种“容器”，我们可以将一组相关的模块封装到这个子系统模块当
1 Gain
1 Slider Gain |u| Product Divide eu Math Function t Sine Wave Function Product of Elements floor Rounding Function
f (z)
Dot Product P(u) O(P) = 5 Polynomial
Repeating Sequence Interpolated
Counter Free-Running
Counter Limited
12:34 Clock Digital Clock
7.4 Simulink模块库
二、连续系统模块库
Continuous-Time Linear Systems
1 s Integrator x' = Ax+Bu y = Cx+Du State-Space 1 s+1 Transfer Fcn du/dt Derivative (s-1) s(s+1) Zero-Pole
Simulink基础
Simulink基础教程Simulink是MATLAB系统建模与仿真的图形扩展。
simulink的主要有优点之一，就是能够建立不能用转换方程表示的非线性系统的模型。
simulink的另外一个有点就是能够设定初始值。
当建立转换方程的时候，初始值设定为零。
目录▪启动simulink▪模型文件▪基本元素▪简单例子▪运行simulink▪建立系统在simulink里面，系统是绘制在屏幕上的方块图。
这其中有很多可用的功能方块，比如如传递函数，求和结点，还有一些虚拟的输入跟输出的方块，比如函数生成器或是示波器。
simulink是跟matlab相关联的，数据可以在程序之间相互传递，在本教程中，我们将会把simulink应用在MATLAB教程的建模实例中，并对模型进行仿真，Simulink的支持在Unix，Macintosh和Windows环境下运行，并包含在学生版MATLAB中供个人电脑使用。
对于Simulink的更多信息，请访问该页面顶部的Mathworks公司链接。
这些教程背后的想法是，你可以在一个窗口中运行的Simulink同时在另一个窗口中查看它们。
系统模型文件可以从教程下载，并在Simulink中打开。
您可以对这些系统进行建模和扩展，同时学习使用Simulink进行系统建模，控制和仿真。
不要将教程中的窗口图标和菜单跟实际的Simulink的窗口弄混。
大多数图像在这些教程都不能使用–他们只是显示你应该在你自己的Simulink窗口看到的。
所有Simulink的操作应该在你的Simulink窗口来完成。
启动simulink启动simulink在MATLAB中启动simulink遵循如下步骤：Simulink你也可以点击MATLAB最上面的图标启动simulink当它启动之后，你能看到下面一个带Simulink Library Browser标题的窗口模型文件在simulink里面，一个模型是由许多模块组成的，这些模块和在一起组成一个系统。
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Simulink的使用
启动Simulink
Simulink库
源节点库 正弦波模块
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
MATLAB在通信中的应用
Simulink的模块库浏览器
模块搜索 模块描述
系统模块
系统模块库
MATLAB在通信中的应用
Simulink的公共模块库
连续系统模块库 连续系统模块库 离散系统模块库 离散系统模块库 函数与表库 函数与表库 数学运算库 数学运算库 非线性系统模块库 非线性系统模块库 信号与系统模块库 信号与系统模块库
Communications Blockset
CDMA Reference Blockset CDMA Nonlinear Control Design Blockset Motorola DSP Developer’s Kit TI DSP Developer’s Kit
通讯系统工具包
CDMA通讯系统设计和分析工具包 非线性控制设计工具箱 Motorola DSP开发工具箱 TI DSP开发工具箱
2 离散模块库(Discrete)
模块功能说明：
模块功能说明：
线性离散系统的传递函数描述
线性离散系统的传递函数描述
线性离散系统的零极点模型描述
线性离散系统的零极点模型描述
线性离散系统的滤波器描述 线性离散系统的滤波器描述 线性离散系统的状态空间描述 线性离散系统的状态空间描述
离散时间积分器 离散时间积分器 离散信号的一阶保持器 离散信号的一阶保持器 单位延迟
MATLAB在通信中的应用
我们可以使用Simulink建立什么模型？ Simulink的应用领域示意图
答：任何需要数学手段建立的系统。
控制系统 船舶系统 电机系统
通讯与卫星系统 航空航天系统
电子系统
汽车系统
金融系统
MATLAB在通信中的应用
生物系统
Simulink的使用
Simulink初步学习
MATLAB在通信中的应用
MATLAB在通信中的应用
建立通信系统模型
（5）Sources模块库中的Random Number模块： 产生信道噪音。 （6）Continuous模块库中的Transport Delay模 块：产生信道延迟。 （7）Discrete模块库中的Discrete Filter模块： 描述数字滤波器。 （8）Subsystems模块库中的Subsystem模块： 封装系统中不同部分。 （9）Sinks模块库的Scope模块：显示输出。 然后建立系统模型，并将信号幅值调制、通 信信道、幅值解调封装到单独的子系统之中。
单位延迟
离散信号的零阶保持器
离散信号的零阶保持器
MATLAB在通信中的应用
3 数学模块库(Math)
MATLAB在通信中的应用
模块功能说明：
模块功能说明：
求取信号的绝对值
求取信号的绝对值
输出强制系统输入为零的代数状态
输出强制系统输入为零的代数状态
按位逻辑运算 按位逻辑运算 逻辑真值查找 逻辑真值查找 输出输入复数的幅值与相位 输出输入复数的幅值与相位
MATLAB在通信中的应用
Simulink的部分软件工具包
DSP Blockset
Fixed-Point Blockset
数字信号处理工具包
定点运算控制系统仿真工具包
Power System Blockset
Dials & Gauges Blockset
电力电动系统工具包
交互图形和控制面板设计工具包
左键双击子系统显示其内容 用鼠标左键双击子系统显示其内容
MATLAB在通信中的应用
生成并编辑空子系统
使用多个 Outport 模块， 即 Out1 模块以产生多个 输出信号
左键双击 Subsystem 使用鼠标左键双击 Subsystem 以编辑子系统 以编辑子系统
MATLAB在通信中的应用
例程
乘法或除法器
从输入实部与虚部构造复数 关系运算器 求整运算器 符号运算
渐变增益 对输入求和或差
三角与双曲函数 对输入求和或差
三角与双曲函数 MATLAB在通信中的应用
4 信号输出模块(Sinks)
MATLAB在通信中的应用
4 信号输出模块(Sinks)
模块功能说明： 模块功能说明： 以数值形式显示输入信号 以数值形式显示输入信号 悬浮信号显示器 悬浮信号显示器 为子系统或模型提供输出端口 为子系统或模型提供输出端口 信号显示器 信号显示器 当输入非零时停止仿真 当输入非零时停止仿真 中断输出信号 中断输出信号
构建子系统
模型文件保存
运行Simulink
MATLAB在通信中的应用
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。
接地信号
接地信号
为子系统或其它模型提供输入端口 为子系统或其它模型提供输入端口 输入脉冲信号 输入脉冲信号 输入斜坡信号
输入斜坡 信号
输入服从高斯分布的随机信号 输入周期信号 信号发生器
输入服从高斯分布的随机信号 输入周期信号 信号发生器
正弦信号初始器 输入阶跃信号
正弦信号初始器 输入阶跃信号
输入服从高斯分布的随机信号
4.运行仿真
在运行仿真之前，首先保存已设置和连接的模型，然后就可以运行仿真。
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
构建子系统
系统模型变大、变复杂
简化系统框图
减少显示模块数 相关功能集中
两种方法
由现存模块组合子系统
添加Subsystem模块
MATLAB在通信中的应用
选择模块生成子系统
框选模块，选择 Edit 菜单中 的 Create Subsystem
MATLAB在通信中的应用
· 信号解调子系统参数
正 弦 解 调 信 号 Sine Wave1 模 块 ： 频 率 Frequency 为 100Hz，幅值为1，采样时间Sample time为0.005s。
在一通信系统中，发送方首先使用高频正弦波对一低 频锯齿波进行幅度调制，然后在无损信道中传递此幅度 调制信号； 接收方在接受到幅度调制信号后，首先对其进行解 调，然后使用低通数字滤波器对解调后的信号进行滤波 以获得低频锯齿波信号。
Y ( z ) 0.04 0.08z 1 0.04z 2 U ( z) 1 1.6 z 1 0.7 z 2
输入服从高斯分布的随机信号
MATLAB在通信中的应用
其它应用模块集
1. 通信模块集(Communications Blockset)
MATLAB在通信中的应用
其它应用模块集
2．数字信号处理模块集(DSP Blockset)
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
标准模块选取 模块的编辑 模块属性修改 模块的连接
Y ( s) 1 9 2 U ( s) 10 s 103 s 1
MATLAB在通信中的应用
建立通信系统模型
在建立系统模型之前，首先给出建立系统模 型所需要的系统模块，如下所述： （1）Sources模块库中的Sine Wave模块：作为 高频载波信号与解调信号。 （2）Sources模块库中的Signal Generator模块： 产生低频锯齿波信号。 （3）Math模块库中的Product模块：用于信号 进行调制与解调。 （4）Continuous模块库中的Transfer Fcn模块： 描述通信信道。
MATLAB在通信中的应用
仿真模型的建立与模块参数与属性立的模型窗口中，选
中相应的模块，单击右击鼠标，在弹出
的快捷菜单中单击“Block parameters” 选项，即可打开该模块的参数设置对话 框.右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击 “Block Properties”选项，即可打开该 模块的属性设置对话框
MATLAB在通信中的应用
仿真模型的建立与模块参数与属性的设置
3.模块的连接
一般情况下，每个模块都有一个或者多个输入口或者输出口。输入口通常是模块 的左边的“>”符号；输出口是右边的“>”符号。 模块的连接方法：把鼠标指针放到模块的输出口，这时，鼠标指针将变为“+” 十字形；然后，拖运鼠标至其它模块的输入口，这时信号线就变成了带有方向箭头 的线段。此时，说明这两个模块的连接成功，否则需要重新进行连接。
输出系统输入的实部或虚部 输出系统输入的实部或虚部 点乘运算 信号增益 信号逻辑运算
点乘运算 信号增益 信号逻辑运算
幅值与相位转化为复数形式 特定的一些数学函数 矩阵增益
幅值与相位转化为复数形式 特定的一些数学函数 矩阵增益
求取输入的最小或最大值
求取输入的最小或最大值
乘法或除法器 从输入实部与虚部构造复数 关系运算器 求整运算器 符号运算 渐变增益
MATLAB在通信中的应用
通信信道子系统参数
（1）随机信号Random Number模块：均值mean为0、 方差Variance为0.01。 （2）信道延迟Transfer Delay模块：初始缓冲区Initial buffer size为1024。 （3）信道传递函数Transfer Fcn模块：分子Numerator为 [1]，分母Denominator为[1e-9 1e-3 1]
线性连续系统的传递函数描述 线性连续系统的传递函数描述 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 线性连续系统的零极点模型 线性连续系统的零极点模型