第五讲Simulink仿真
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2020/1/22
四、数值仿真
1、仿真方法 1）定步长仿真：1，2，3，4，5
仿真步长的选择： a 稳定性：最小时间常数的一半 b 精度：更小一些
随机特性/非线性 2）变步长仿真：缺省
2020/1/22
A Runge-Kutta (包含rk23、rk45)适合于高 度非线性或不连续系统，不适合刚性系统 ；
2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5
2020/11/292 99年SimuLink 3.0 +5.3 OO
二、基本使用
• 1、Simulink的启动 • 1). 命令窗口中键入simulink • 2). file菜单中选择new命令的model • 3). 工具栏中，按按钮 • 4).模型窗口file菜单选择new命令的model
• 3）修改模型参数
4）模型名字修改
• 5）旋转模型
6）保存文件
• 7）打印
2020/1/22
三、模型介绍
只介绍一些经典模块 • 1、数据源部分： • A常数模块 B阶跃模块 • B信号发生器 • 只接受输入的数字，不接受变量 • D时钟 • 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在
记录数据序列中需要这个模块。
2020/1/22
• 4）积分 • 可以设定初始条件。 • 5）状态空间 • a、b、c、d形式，可以给出初值。 • 6）扩展 • a、PID b、可设定初值的传函
2020/1/22
5、非线性系统
• 1）常见非线性
死区
、限幅
、滞环
、滞后
。
• 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量 或者向量输入，下面的表达式是有效的： sin、u(1)/u(2)。
•b)分离 •一般用在处理从文件、工作空间读入数据 或者状态控制系统的输出分解。
•c)子系统
2020/1/22
3、显示部分
• 1） 示波器 • 示波器中可以同时显示多个曲线 • 2）输出到文件 • 3）输出到工作空间 • 4）数字显示 • 5）XY图
2020/1/22
6）、高级显示
• A）Extras中的增强显示
2020/1/22
E 从文件读数
• 至少有两行，单调递增的时间，其 它行为对应数据。文本文件或mat文件。 对数据文件没有描述的时间，采用线性 插值的方法得到中间数据。使用这个模 块可以设定任意的输入曲线，对测试试 验数据十分有用。需要注意输入输入不 能过于稀少，免得导致仿真的精度降低 。
2020/1/22
F 从工作空间读数
• 这个模块从工作空间中读取数据，数据 源至少有两列，第一列为单调递增的时 间，其它列为对应的数据。这个模块的 其它特性和from file一样。它常用于在 MATLAB工作空间处理完数据后，读入 SIMULINK中。
2020/1/22
2、连接
•a)聚合 •一般用在显示、保存或者状态空间系统的 输入中。
2020/1/22
8.子系统的建立
• 1）为什么建立子系统 • a 减少模块数 b 有利于调试 • c 对大系统/复杂系统有利 • 2）建立方法 • a Subsystem b Group命令 • 3）输入输出 • a in / out b 更名
2020/1/22
9、注意
• 1）大部分模块可连接向量、可改方向 • 2）连续系统和离散系统可以共同使用 • 3）少用matlab FCN • 4）模块可以使用mask产生：iconedit • 5）初始化数据:
2）最大步长足够小，则仿真的精确度比较好 ，最大步长比较大，可能出现不稳定。
3）仿真的最小步长，是仿真开始的步长。设 置的过小，如系统不连续，在不连续处容 易产生过多的点，会超出可用内存和资源； 如果最小步长过大，导致结果不精确。
B Adams方法:非线性小、时间常数变化小
C stiff方法是专门用于刚性系统仿真
D Euler方法比较差，尽量避免使用
E Linsim方法适合于接近线性的系统，对 线性刚性系统有很大的优越性。
2020/1/22
2、步长控制
1）容许误差越大，仿真的精度越低。一般容 许误差应当在0.1到1e-6之间。
•
谱分析/相关分析
• B）DSP模块
• 作FFT显示
2020/1/22
4、线性系统
• 1）增益 • 输出为输入与增益的乘积。 • 2）加法 • 对输入作求和（差）操作，输入可以使两
个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 • 3)传递函数 • 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大
于分子的阶次，初始值条件为0。
2020/1/22
• 3) Fcn:函数 • 对输入进行符合c语言规范的数学表达式
处理。模块输入为u。它使用的函数比较 少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 • 4)保存一步memory
2020/1/22
6、离散系统
1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采
Matlab及其应用 讲座之五
动态系统仿真——Simulink
主讲人：鲍文
2020/1/22
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目录
发展历史 基本使用 模型介绍 数值仿真 高级分析 例题
2020/1/22
<>
主菜单
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一、发展历史
• 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink
2020/1/22
2. 仿真一个简单的模型
• 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。
• 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1)
•
T=10s
wenku.baidu.com
• 2）搭建这个模型：使用simulink
• 3）开始仿真：a.开始/结束时间
•
b.仿真方法
• 4）看看显示/修改模型参数
2020/1/22
3.基本操作
• 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动
样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器， 大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。
2020/1/22
7、扩展的模块
1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯
例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2
四、数值仿真
1、仿真方法 1）定步长仿真：1，2，3，4，5
仿真步长的选择： a 稳定性：最小时间常数的一半 b 精度：更小一些
随机特性/非线性 2）变步长仿真：缺省
2020/1/22
A Runge-Kutta (包含rk23、rk45)适合于高 度非线性或不连续系统，不适合刚性系统 ；
2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5
2020/11/292 99年SimuLink 3.0 +5.3 OO
二、基本使用
• 1、Simulink的启动 • 1). 命令窗口中键入simulink • 2). file菜单中选择new命令的model • 3). 工具栏中，按按钮 • 4).模型窗口file菜单选择new命令的model
• 3）修改模型参数
4）模型名字修改
• 5）旋转模型
6）保存文件
• 7）打印
2020/1/22
三、模型介绍
只介绍一些经典模块 • 1、数据源部分： • A常数模块 B阶跃模块 • B信号发生器 • 只接受输入的数字，不接受变量 • D时钟 • 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在
记录数据序列中需要这个模块。
2020/1/22
• 4）积分 • 可以设定初始条件。 • 5）状态空间 • a、b、c、d形式，可以给出初值。 • 6）扩展 • a、PID b、可设定初值的传函
2020/1/22
5、非线性系统
• 1）常见非线性
死区
、限幅
、滞环
、滞后
。
• 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量 或者向量输入，下面的表达式是有效的： sin、u(1)/u(2)。
•b)分离 •一般用在处理从文件、工作空间读入数据 或者状态控制系统的输出分解。
•c)子系统
2020/1/22
3、显示部分
• 1） 示波器 • 示波器中可以同时显示多个曲线 • 2）输出到文件 • 3）输出到工作空间 • 4）数字显示 • 5）XY图
2020/1/22
6）、高级显示
• A）Extras中的增强显示
2020/1/22
E 从文件读数
• 至少有两行，单调递增的时间，其 它行为对应数据。文本文件或mat文件。 对数据文件没有描述的时间，采用线性 插值的方法得到中间数据。使用这个模 块可以设定任意的输入曲线，对测试试 验数据十分有用。需要注意输入输入不 能过于稀少，免得导致仿真的精度降低 。
2020/1/22
F 从工作空间读数
• 这个模块从工作空间中读取数据，数据 源至少有两列，第一列为单调递增的时 间，其它列为对应的数据。这个模块的 其它特性和from file一样。它常用于在 MATLAB工作空间处理完数据后，读入 SIMULINK中。
2020/1/22
2、连接
•a)聚合 •一般用在显示、保存或者状态空间系统的 输入中。
2020/1/22
8.子系统的建立
• 1）为什么建立子系统 • a 减少模块数 b 有利于调试 • c 对大系统/复杂系统有利 • 2）建立方法 • a Subsystem b Group命令 • 3）输入输出 • a in / out b 更名
2020/1/22
9、注意
• 1）大部分模块可连接向量、可改方向 • 2）连续系统和离散系统可以共同使用 • 3）少用matlab FCN • 4）模块可以使用mask产生：iconedit • 5）初始化数据:
2）最大步长足够小，则仿真的精确度比较好 ，最大步长比较大，可能出现不稳定。
3）仿真的最小步长，是仿真开始的步长。设 置的过小，如系统不连续，在不连续处容 易产生过多的点，会超出可用内存和资源； 如果最小步长过大，导致结果不精确。
B Adams方法:非线性小、时间常数变化小
C stiff方法是专门用于刚性系统仿真
D Euler方法比较差，尽量避免使用
E Linsim方法适合于接近线性的系统，对 线性刚性系统有很大的优越性。
2020/1/22
2、步长控制
1）容许误差越大，仿真的精度越低。一般容 许误差应当在0.1到1e-6之间。
•
谱分析/相关分析
• B）DSP模块
• 作FFT显示
2020/1/22
4、线性系统
• 1）增益 • 输出为输入与增益的乘积。 • 2）加法 • 对输入作求和（差）操作，输入可以使两
个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 • 3)传递函数 • 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大
于分子的阶次，初始值条件为0。
2020/1/22
• 3) Fcn:函数 • 对输入进行符合c语言规范的数学表达式
处理。模块输入为u。它使用的函数比较 少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 • 4)保存一步memory
2020/1/22
6、离散系统
1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采
Matlab及其应用 讲座之五
动态系统仿真——Simulink
主讲人：鲍文
2020/1/22
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发展历史 基本使用 模型介绍 数值仿真 高级分析 例题
2020/1/22
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一、发展历史
• 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink
2020/1/22
2. 仿真一个简单的模型
• 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。
• 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1)
•
T=10s
wenku.baidu.com
• 2）搭建这个模型：使用simulink
• 3）开始仿真：a.开始/结束时间
•
b.仿真方法
• 4）看看显示/修改模型参数
2020/1/22
3.基本操作
• 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动
样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器， 大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。
2020/1/22
7、扩展的模块
1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯
例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2