Simulink中连续与离散模型的区别(DOC)
SIMULINK的基本模块
表10
模块名
功能简介
Atomic Subsystem
CodeReuseSubsystem
Configurable Subsystem
Enable
Enable Subsystem
Enabled and Triggered Subsystem
For Iterator Subsystem
Function-Call Generator
Repeating Sequence Interpol…
Repeating Sequence stair
Signal Builder
Signal Generator
Sine Wave
Step
Uniform Random Number
图15
表15
模块库
功能简介
EmbeddedMATLAB Function
Selector
Switch
图13
表13
模块名
功能简介
Display
Floating Scope
Out1
Scope
Stop Simulation
Terminator
To File
To Workspace
XY Graph
图14
表14
模块库
功能简介
Band-Limited White Noise
Chirp Signal
Subtract
Sum
对输入求代数和
Sum of Elements
Trigonometric Function
三角函数
Unary Minus
Vector Concatenate
Weighted Sample Time Math
Simulink中连续与离散模型的区别
Simulink中连续与离散模型的区别matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散!本文中的一些具体数学推导见下面链接:计算机仿真技术1.连续系统vs离散系统连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的,从数学建模的角度来看,可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。
其实在simpowersystem的库中基本所有模型都属于连续系统,因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。
离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上,而且往往是随机的,比如说某一路口一天的人流量,对离散模型的计算机仿真没有实际意义,只有统计学上的意义,所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。
但是在选取模型,以及仿真算法的选择时,常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢?其实它是指时间上的离散,也就是指离散时间模型。
下文中提到的连续就是指时间上的连续,连续模型就是指连续时间模型。
离散就是指时间上的离散,离散模型就是指离散时间模型,而在物理世界中他们都同属于连续系统。
为什么要将一个连续模型离散化呢?主要是是从系统的数学模型来考虑的,前者是用微分方程来建模的,而后者是用差分方程来建模的,并且差分方程更适合计算机计算,并且前者的仿真算法(simulationsolver)用的是数值积分的方法,而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。
在simpowersystem库中,对某些物理器件,既给出的它的连续模型,也给出了它的离散模型,例如:离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime,如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化,后面会有介绍。
在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
Simulink中连续与离散模型的区别
Simulink中连续与离散模型的区别matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散!本文中的一些具体数学推导见下面:计算机仿真技术1.连续系统vs离散系统连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的,从数学建模的角度来看,可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。
其实在simpowersystem的库中基本所有模型都属于连续系统,因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。
离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上,而且往往是随机的,比如说某一路口一天的人流量,对离散模型的计算机仿真没有实际意义,只有统计学上的意义,所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。
但是在选取模型,以及仿真算法的选择时,常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢?其实它是指时间上的离散,也就是指离散时间模型。
下文中提到的连续就是指时间上的连续,连续模型就是指连续时间模型。
离散就是指时间上的离散,离散模型就是指离散时间模型,而在物理世界中他们都同属于连续系统。
为什么要将一个连续模型离散化呢?主要是是从系统的数学模型来考虑的,前者是用微分方程来建模的,而后者是用差分方程来建模的,并且差分方程更适合计算机计算,并且前者的仿真算法(simulationsolver)用的是数值积分的方法,而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。
在simpowersystem库中,对某些物理器件,既给出的它的连续模型,也给出了它的离散模型,例如:离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime,如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化,后面会有介绍。
在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
Simulink中连续与离散模型区别OC
Simulink中连续与离散模型的区别matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散!本文中的一些具体数学推导见下面链接:计算机仿真技术1.连续系统vs离散系统连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的,从数学建模的角度来看,可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。
其实在simpowersystem的库中基本所有模型都属于连续系统,因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。
离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上,而且往往是随机的,比如说某一路口一天的人流量,对离散模型的计算机仿真没有实际意义,只有统计学上的意义,所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。
但是在选取模型,以及仿真算法的选择时,常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢?其实它是指时间上的离散,也就是指离散时间模型。
下文中提到的连续就是指时间上的连续,连续模型就是指连续时间模型。
离散就是指时间上的离散,离散模型就是指离散时间模型,而在物理世界中他们都同属于连续系统。
为什么要将一个连续模型离散化呢?主要是是从系统的数学模型来考虑的,前者是用微分方程来建模的,而后者是用差分方程来建模的,并且差分方程更适合计算机计算,并且前者的仿真算法(simulationsolver)用的是数值积分的方法,而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。
在simpowersystem库中,对某些物理器件,既给出的它的连续模型,也给出了它的离散模型,例如:离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime,如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化,后面会有介绍。
在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
simulink中的欧拉离散化
simulink中的欧拉离散化欧拉离散化是数值计算中的一种方法,常用于对连续系统进行离散化处理。
在Simulink中,欧拉离散化是一种常见的模拟仿真方法,可以将连续时间模型转换为离散时间模型,用于系统的数值计算和仿真。
欧拉离散化的基本原理是将连续时间系统的微分方程通过差分逼近的方法离散化,将连续时间的状态和输入变量转换为离散时间的状态和输入信号。
在Simulink中,可以通过选择欧拉离散化方法来对连续时间模型进行离散化处理。
在Simulink中使用欧拉离散化方法,需要注意以下几点。
首先,需要确保所使用的模型是连续时间模型,在模型参数中设置模拟步长,通常选择一个适当的步长值,以保证模拟效果和计算速度的平衡。
接下来,在仿真设置中选择欧拉离散化方法,可以是前向欧拉或后向欧拉方法。
前向欧拉方法是通过使用当前系统状态和输入变量进行差分逼近,计算下一个离散时间步长的状态值;而后向欧拉方法是通过使用下一个离散时间步长的状态值和当前输入变量进行差分逼近,计算当前离散时间步长的状态值。
根据具体系统的特点选择合适的欧拉离散化方法。
在Simulink中使用欧拉离散化方法进行仿真时,还需要关注模型的初值设定和仿真终止条件。
确保模型具有合适的初值设定,以保证仿真的准确性和可靠性。
同时,根据实际需求设置仿真终止条件,例如仿真的时间长度、达到一定精度或满足某些约束条件。
利用Simulink中的欧拉离散化方法,可以方便地对连续时间系统进行仿真和数值计算。
通过选择合适的离散化方法和参数设置,可以得到精确、准确的仿真结果。
同时,结合Simulink中丰富的工具和功能,可以进一步分析和优化系统的性能,提高系统的稳定性和可靠性。
总结来说,Simulink中的欧拉离散化方法是一种常用的连续系统离散化处理方法,通过选择合适的仿真设置和参数配置,可以得到准确、可靠的仿真结果。
在实际应用中,需要根据具体系统的特点和需求,选择合适的离散化方法和参数设置,以确保仿真结果的准确性和可靠性。
simulink中连续与离散的设置
simulink中连续与离散的设置在Simulink中,我们可以使用连续与离散的设置来进行系统建模与仿真。
连续与离散是两种不同的系统模型,每种模型都有其适用的场景和特点。
本文将介绍Simulink中如何进行连续与离散的设置,以及它们的应用和区别。
首先,我们来讨论连续系统的建模与仿真。
在连续系统中,信号是连续的,并且在每个时间点都有定义。
对于连续系统的建模,我们可以使用连续的数学方程描述系统的动态行为,例如微分方程。
在Simulink中,我们可以通过添加连续系统的输入和输出信号来建立连续系统的模型。
同时,我们需要选择适当的求解器来求解连续系统的微分方程并进行仿真。
Simulink提供了多种求解器选项,可以根据系统的特点选择合适的求解器。
接下来,我们来讨论离散系统的建模与仿真。
在离散系统中,信号是在离散时间点上采样得到的。
对于离散系统的建模,我们可以使用差分方程来描述系统的动态行为。
在Simulink中,我们可以使用离散的采样和保持模块来建立离散系统的模型。
在进行仿真时,Simulink会根据系统的差分方程进行离散化处理,并使用适当的离散求解器进行仿真。
与连续系统不同,离散系统的仿真是在每个离散时间点上进行的。
在Simulink中,我们可以将连续与离散系统进行组合,建立连续与离散混合系统的模型。
这种混合系统常见于控制系统中,例如连续控制器与离散执行器的组合。
在Simulink中,我们可以使用连续与离散的模块将连续部分和离散部分进行连接,并通过设置适当的采样时间来进行仿真。
同时,我们还可以通过设置不同的触发条件来控制离散模块的执行时机,以满足系统设计的需求。
综上所述,Simulink中提供了丰富的工具和功能来设置连续与离散系统,以及连续与离散混合系统的建模与仿真。
通过合理选择求解器、采样时间和触发条件,我们可以准确地模拟和分析各种系统的动态行为。
无论是连续模型、离散模型还是混合模型,Simulink都能提供强大的支持和灵活性。
离散连续详解
matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散!1.连续系统vs离散系统连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的,从数学建模的角度来看,可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。
其实在simpowersystem 的库中基本所有模型都属于连续系统,因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。
离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上,而且往往是随机的,比如说某一路口一天的人流量,对离散模型的计算机仿真没有实际意义,只有统计学上的意义,所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。
但是在选取模型,以及仿真算法的选择时,常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢?其实它是指时间上的离散,也就是指离散时间模型。
下文中提到的连续就是指时间上的连续,连续模型就是指连续时间模型。
离散就是指时间上的离散,离散模型就是指离散时间模型,而在物理世界中他们都同属于连续系统。
为什么要将一个连续模型离散化呢?主要是是从系统的数学模型来考虑的,前者是用微分方程来建模的,而后者是用差分方程来建模的,并且差分方程更适合计算机计算,并且前者的仿真算法(simulationsolver)用的是数值积分的方法,而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。
在simpowersystem库中,对某些物理器件,既给出的它的连续模型,也给出了它的离散模型,例如:离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime,如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化,后面会有介绍。
在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
2.连续模型的数学建模vs离散模型的数学建模Note:这里的连续和离散都是指时间上的连续和离散,无关乎现实世界的连续系统和离散系统。
SIMULINK仿真基础之离散时间系统分析
动态性能分析
动态性能分析主要关注离散 时间系统在输入信号的作用 下,系统状态随时间变化的
特性。
动态性能可以通过系统的传 递函数或状态方程进行分析 ,常用的性能指标包括系统 的超调和调节时间、上升时
间、峰值时间等。
根据系统要求,确定优化设计的性能指标,如响 应速度、稳定性、鲁棒性等。
仿真验证
通过Simulink等仿真工具对优化后的系统进行 仿真验证,评估性能指标是否满足要求。
离散时间系统优化设计的结果评估
性能指标对比 参数灵敏度分析
可行性分析 综合评估
将优化后的系统性能指标与原始系统进行对比,评估优化的效 果。
除了极点位置,系统的稳定性还可以通过其他方法进行判断,如劳斯-赫尔维茨准则和庞德里亚金稳定性 定理等。
收敛性分析
收敛性分析主要关注离散时间系统在迭代过程中是否能够收敛到某个固定 点或稳定状态。
收敛速度与系统的收敛阶数有关,收敛阶数越高,收敛速度越快。收敛阶 数可以通过系统的迭代公式或矩阵特征值来计算。
离散时间系统的特点
离散时间信号只在离散的时间点上取值。
离散时间系统的动态行为由差分方程描述。
离散时间系统的稳定性分析通常采用Z变换和差分 方程的方法。
离散时间系统的应用场景
数字信号处理
数字滤波器、数字控制系统等。
计算机控制系统
计算机控制系统中的离散时间模型。
通信系统
数字通信、调制解调等。
数字图像处理
可编程逻辑器件(PLD)
可编程逻辑器件是一种用户可编程的集成电路,如FPGA和CPLD。它们能够实 现各种数字逻辑和组合逻辑功能,适用于大规模离散时间系统的实现。
Simulink模块库简介
Simulink模块库简介在进行系统动态仿真之前,应绘制仿真系统框图,并确定仿真所需要的参数。
Simulink 模块库包含有大部分常用的建立系统框图的模块,下面简要介绍常用模块。
1、连续模块(continuous) (1)2、非连续模块(Discontinuous) (2)3、离散模块(Discrete) (3)4、逻辑和位操作模块(Logic and Bit Operation) (4)5、查找表模块(Lookup Table) (5)6.数学模块(Math Operations) (6)7、模型检测模块(Model Verification) (7)8、模型扩充模块(Model-Wide Utilities) (8)9、端口和子系统模块(Prot & Subsystems) (9)10、信号属性模块(Signal Attributes) (10)11、信号路线模块(Signal Routing) (11)12、接收器模块(Sinks) (12)13、输入源模块(Sources) (13)14、用户自定义函数模块(User-Defined Functions) (14)15、Additional Math & Discrete (14)综合 (15)1、连续模块(continuous)(1) Derivative 输入信号微分;(2) Integrator输入信号积分;(3) State-Space状态空间系统模型(4) Transfer-Fcn传递函数模型(5) Transport Delay输入信号延时一个固定时间再输出(6) Variable Transport Delay输入信号延时一个可变时间再输出(7) Zero-Ploe零极点模型2、非连续模块(Discontinuous)(1) Backlash间隙非线性(2) Coulomb&Viscous Friction库仑和粘度摩擦非线性(3) Dead Zone死区非线性(4)Dead Zone Dynamic动态死区非线性(5) Hit Crossing冲击非线性(6) Quantizer量化非线性(7) Rate Limiter静态限制信号的变化速率(8) Rate Limiter Dynamic动态限制信号的变化速率(9) Relay滞环比较器,限制输出值在某一范围内变化(10) Saturation饱和输出,让输出超过某一值是能够饱和(11) Saturation Dynamic动态饱和输出(12) Wrap To Zero3、离散模块(Discrete)(1) Difference差分环节(2) Discrete Derivative 离散微分环节(3) Discrete Filter 离散滤波器(4) Discrete State-Space 离散状态空间系统模型(5) Discrete Transfer Fcn 离散传递函数模型(6) Discrete Zero-Pole 以零极点表示的离散传递函数模型(7) Discrete-Time Integrator 离散时间积分器(8) First-Order Hold 一阶保持器(9) Integer Delay 整数被延迟(10) Memory 输出本模块上一步的输入值(11) Tapped Delay 延迟(12) Transfer Fcn First Order 离散一阶传递函数(13) Transfer Fcn Lead or Lag 传递函数(14) Transfer Fcn Real Zero 离散零点传递函数(15) Unit Delay 一个采样周期的延时(16) Weighted Moving Average 权值移动平均模型(17) Zero-Order Hold 零阶保持器4、逻辑和位操作模块(Logic and Bit Operation)(1) Bit Clear 位清零(2) Bit Set 位置位(3) Bitwise Operator 逐位操作(4) Combinatorial Logic 组合逻辑(5) Compare To Constant 和常量比较(6) Compare To Zero 和零比较(7) Detect Change 检测跳变(8) Detect Decrease 检测递减(9) Detect Fall Negative 检测负上升沿(10) Detect Fall Nonpositive 检测非负下降沿(11) Detect Increase 检测递增(12) Detect Rise Nonnegative 检测非负上升沿(13) Detect Rise Positive 检测正上升沿(14) Extract Bits 提取位(15) Interval Test 检测开区间(16) Interval Test Dynamic 动态检测开区间(17) Logical Operator 逻辑操作符(18) Relational Operator 关系操作符(19) Shift Arithmetic 移位运算5、查找表模块(Lookup Table)(1) Cosine 余弦函数查询表(2) Direct Lookup Table (n-D) n个输入信号的查询表(直接匹配)(3) Interpolation (n-D) using PreLookup n个输入信号的预插值(4) Lookup Table 输入信号的查询表(线性峰值匹配)(5) Lookup Table (2-D) 两维输入信号的查询表(线性峰值匹配)(6) Lookup Table (n-D) n维输入信号的查询表(线性峰值匹配)(7) Lookup Table Dynamic 动态查询表(8) PreLookup Index Search 预查询索引搜索(9) Sine 正弦函数查询表6.数学模块(Math Operations)(1) Abs 取绝对值(2) Add 加法(3) Algebraic Constraint 代数约束(4) Assignment 赋值(5) Bias 偏移(6) Complex to Magnitude-Angle 由复数输入转为幅值和相角输出(7) Complex to Real-Imag 由复数输入转为实部和虚部输出(8) Divide 除法(9) Dot Product 点乘运算(10) Gain 比例运算(11) Magnitude-Angle to Complex 由幅值和相角输入合成复数输出(12) Math Function 包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数(13) Matrix Concatenation 矩阵级联(14) MinMax 最值运算(15) MinMax Running Resettable 最大最小值运算(16) Polynomial 多项式(17) Product 乘运算(18) Product of Elements 元素乘运算(19) Real-Imag to Complex 由实部和虚部输入合成复数输出(20) Reshape 取整(21) Rounding Function 舍入函数(22) Sign 符号函数(23) Sine Wave Function 正弦波函数(24) Slider Gain 滑动增益(25) Subtract 减法(26) Sum 求和运算(27) Sum of Elements 元素和运算(28) Trigonometric Function 三角函数,包括正弦、余弦、正切等(29) Unary Minus 一元减法(30) Weighted Sample Time Math 权值采样时间运算7、模型检测模块(Model Verification)(1) Assertion 确定操作(2) Check Discrete Gradient 检查离散梯度(3) Check Dynamic Gap 检查动态偏差(4) Check Dynamic Lower Bound 检查动态下限(5) Check Dynamic Range 检查动态范围(6) Check Dynamic Upper Bound 检查动态上限(7) Check Input Resolution 检查输入精度(8) Check Static Gap 检查静态偏差(9) Check Static Lower Bound 检查静态下限(10) Check Static Range 检查静态范围(11) Check Static Upper Bound 检查静态上限8、模型扩充模块(Model-Wide Utilities)(1) Block Support Table 功能快支持的表(2) DocBlock 文档模块(3) Model Info 模型信息(4) Timed-Based Linearization 时间线性分析(5) Trigger-Based Linearization 触发线性分析9、端口和子系统模块(Prot & Subsystems)(1) Configurable Subsystem 结构子系统(2) Atomic Subsystem 单元子系统(3) CodeReuseSubsystem 代码重用子系统(4) Enable 使能(5) Enabled and Triggered Subsystem 使能和触发子系统(6) Enabled Subsystem 使能子系统(7) For Iterator Subsystem 重复操作子系统(8) Function-Call Generator 函数响应生成器(9) Function-Call Subsystem 函数响应子系统(10) If 假设操作(11) If Action Subsystem 假设动作子系统(12) In1 输入端口(13) Model 模型(14) Out1 输出端口(15) Subsystem 子系统(16) Subsystem Examples 子系统例子(17) Switch Case 转换事件(18) Switch Case Action Subsystem 转换事件子系统(19) Trigger 触发操作(20) Triggered Subsystem 触发子系统(21) While Iterator Subsystem 重复子系统10、信号属性模块(Signal Attributes)(1) Data Type Conversion 数据类型转换(2) Data Type Conversion Inherited 继承的数据类型转换(3) Data Type Duplicate 数据类型复制(4) Data Type Propagation 数据类型继承(5) Data Type Propagation Examples 数据类型继承例子(6) Data Type Scaling Strip 数据类型缩放(7) IC 信号输入属性(8) Probe 探针点(9) Rate Transition 比率变换(10) Signal Conversion 信号转换(11) Signal Specification 信号特征说明(12) Weighted Sample Time 权值采样时间(13) Width 信号带宽11、信号路线模块(Signal Routing)(1) Bus Assignment 总线分配(2) Bus Creator 总线生成(3) Bus Selector 总线选择(4) Data Store Memory 数据存储(5) Data Store Read 数据存储读取(6) Data Store Write 数据存储写入(7) Demux 将一个复合输入转化位多个单一输出(8) Environment Controller 环境控制器(9) From 信号来源(10) Goto 信号去向(11) Goto Tag Visibility 标签可视化(12) Index Vector 索引向量(13) Manual Switch 手动选择开关(14) Merge 信号合并(15) Multiport Switch 多端口开关(16) Mux 将多个单一输入转化为一个复合输出(17) Selector 信号选择器(18) Switch 开关选择,当第二输入端大于临界值时,输出由第一个输入端而来,否则输出由第三输入端而来(1) Display 数字显示器(2) Floating Scope 浮动观察器(3) Out1 输出端口(4) Scope 示波器(5) Stop Simulation 仿真停止(6) Terminator 连接到没有连接到的输出端(7) To File 将输出数据写入数据文件保存(8) To Workspace 将输出数据写入Matlab的工作空间(9) XY Graph 显示二维图形(1) Band-Limited White Noise 带限白噪声(2) Chirp Signal 产生一个频率不断增大的正弦波(3) Clock 显示和提供仿真时间(4) Constant 常数信号(5) Counter Free-Running 无限计数器(6) Counter Limited 有限计数器(7) Digital Clock 在规定的采样间隔产生仿真时间按(8) From File 来自数据文件(9) From Workspace 来自Matlab的工作空间(10) Ground 连接到没有连接到的输入端(11) In1 输入信号(12) Pulse Generator 脉冲发生器(13) Ramp 斜坡信号输入(14) Random Number 产生正态分布的随机数(15) Repeating Sequence 产生规律重复的任意信号(16) Repeating Sequence Interpolated 重复序列内插值(17) Repeating Sequence Stair 重复阶梯序列(18) Signal Builder 信号创建器(19) Signal Generator 信号发生器,可以产生正弦波、方波、锯齿波及任意波形(20) Sine Wave 正弦波信号(21) Step 阶跃信号(22) Uniform Random Number 一致随机数14、用户自定义函数模块(User-Defined Functions)(1) Embedded MATLAB Function 嵌入的Matlab函数(2) Fcn 用自定义的函数(表达式)进行运算(3) Level-2 M-file S-Function M文件编写的S函数(4) MATLAB Fcn 利用Matlab的现有函数进行运算(5) S-Function 调用自编的S函数程序进行运算(6) S-Function Builder S函数建立器(7) S-Function Examples S函数例子15、Additional Math & Discrete(1) Additional Discrete(2) Additional Math: Increment – Decrement综合。
数学模型和模拟中的连续模型与离散模型
数学模型和模拟中的连续模型与离散模型数学模型和计算机模拟已经成为了许多领域的重要研究手段。
然而,在进行模型建立和模拟过程中,要根据具体问题的特点选择合适的模型类型。
在数学模型和模拟中,常见的模型类型有连续模型和离散模型两种。
连续模型是指一个作用在连续空间上的模型。
例如,微积分中的连续函数模型就是一个常用的连续模型。
这种模型常常用来描述实际问题中的连续过程,如流体力学、热力学等领域。
在连续模型中,物理量在不同时间和空间位置上都可以取到连续的值,因此它通常需要使用微积分的方法来求解。
同时,连续模型可以使用经典的物理方程来描述,如牛顿运动方程和麦克斯韦方程等。
离散模型是指一个作用在离散空间上的模型。
例如,数学中的离散数学模型就是一个常用的离散模型。
这种模型常常用来描述实际问题中的离散现象,如计算机科学、网络科学等领域。
在离散模型中,物理量在不同时间和空间位置上的取值是离散的,因此通常使用离散的数学工具来求解。
同时,离散模型的建立通常需要使用离散数学的方法,如排列组合、图论等。
对于一些实际问题,可以采用混合模型来描述。
例如,植物的生长状态是一个连续过程,可以使用连续模型来描述,但是植物的个体生长是一个离散过程,需要使用离散模型来描述。
因此,可以利用混合模型来描述植物的生长问题。
在建立模型时,需要深入了解问题的特点和要求,选择合适的模型类型进行建模。
同时,需要灵活应用不同模型之间的转化关系,充分利用模型的优势,提高模型的解决问题的能力。
总之,数学模型和模拟在科学研究和工程应用中起着重要的作用,并且连续模型和离散模型都有其独特的适用范围。
因此,我们需要充分了解不同类型的模型特点和应用情况,遵循科学的方法建立模型,提高模型的准确性和实用性。
Simulink的连续系统建模
一个复杂的模型
Scheinerman曾经描述了一个生长在灌中得细菌的简单 模型。他假设细菌生长率和当前细菌的总数成正比,且死亡 率和当前的总数的平方成正比。若以x代表当前的细菌总数, 则细菌的生长率表示为: birth_rate=bx 细菌的死亡率表示为:
death_ rate px
2
细菌数量的总变化率可表示为出生率和死亡率的差值,于 是此系统可表示为如下的微分方程:
对于任何系统的研究都必须从如下三个方面考虑: (1) 实体:组成系统的元素、对象。 (2) 属性:实体的特征。 (3) 活动:系统由一个状态到另一个状态的变化 过程。
2.系统模型 系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本 质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真 实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型 具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所 感兴趣的信息。
积分模块代表着方程
y(t ) y(t0 ) x(t )dt
t0
t
有代表性的使用积分模块的简单的物理模型是电容,如下图 所示,模块是输入为被电容片分隔的电流值,输出为电容片 两端的电压
简单物理模块
目前为止,上面所述的这些模块完全可以模拟 出用线性微分方程描述的任何物理模型,下面 以简单的小车模型为例
设忽略摩擦力,则此系统的运动方程为
F x m
用模块图来计算小车的位置,表示如下
小车运动方程的模块图
小车运动的Simulink建模可以用下边的模块 来表示:
若是想计算小车运动速度和小车的位移,我们 可以在上边的模块图中加入两个积分模块.
小车位移计算的模块图
传递函数模块
传递函数表示法常被频繁地用于控制系统设 计和系统模拟中。所谓的传递函数的定义即系 统在零初始条件下输出地Laplace变换。传递 函数是一种描述系统动力学模型输入输出关系 的简便方法。 例如弹簧-质量-减震系统
Simulink在线帮助文档
本科毕业论文翻译Simulink工作原理导言Simulink是一个软件包,它可以让您将模型,模拟和分析系统,其输出随时间而改变。
这些系统通常被称为动态系统。
该仿真软件可用于探索行为的范围广泛的现实世界的动态系统,包括电路,减震器,制动系统,以及许多其他的电气,机械和热力系统。
本节说明Simulink的工作原理。
基于Simulink的系统仿真是一个动态的过程,分为两步:首先,用户利用仿真模型编辑器创建一个框图,模型图形化地描述了系统中基于时间输入,状态和输出之间的数学关系。
然后用户命令Simulink软件从指定的开始时间到指定的停止时间,模拟模型所代表的系统。
动态系统建模框图语义一个simulink结构图模型是对动态系统的绘图式的数学描述。
动态系统的一个典型框图模型图形由块和线(信号)。
这些框图模型的历史是从工程领域,如反馈控制理论与信号处理而得。
框图内的块定义一个动态系统本身。
以框图的每个基本动态系统之间的关系由利用连接块的信号说明。
集体中的框图的块和行描述的整体的动态系统。
Simulink通过介绍两种典型的模块:虚拟模块和非虚拟模块来扩展那些典型的结构图模型。
虚拟模块代表子系统。
虚拟模块的存在仅是为了方便组织图形,他们并不影响方程所描述的框图模型。
您可以使用虚拟模块,以改善模型的可读性。
一般情况下,模块和线可以用来描述许多“计算”的模式。
典型的一个例子是一个流程图。
流程图包括模块和线,但是无法使用一般动态系统流程图语义来描述。
术语“基于时间的模块框图”是用来区分描述动力系统的框图与其他形式的框图,并且框图(或模型)是指一个基于时间的框图或模型,除非上文中有特别的指出:1.时间开始于一个用户指定的“开始时间”,并结束于用户指定的“停止时间。
对这些关系的每一个评估被称为时间步长。
2.信号代表数量随时间变化,并确定了各点之间的方框图的开始时间和结束时间。
3.信号和状态变量之间的关系由模块代表的一组方程所决定。
离散模型和连续模型的优缺点还有区...
离散模型和连续模型的优缺点还有区...
首先声明,我只是个搞生物竞赛的,假如你对这个一无所知的话,也许我略知道一点,试着解释一下吧.
人口模型有离散的吗?好像不是吧.离散模型适用于许多一年生植物与昆虫,其特点是种群各世代不相重叠(说白了,也就是子代出生看不见它爹妈了的).有人告诉我说一些原生动物的裂体生殖也适用的,因为它们的亲代变成了子代.
公式:Nt+1=R0Nt (t+1,t,0是下标,我打不出了)
Nt为t世代种群大小,Nt+1是t世代下一代.
这个挺好理解的吧.
生物书上明确地说,人和多数兽类其种群增长是连续的,用微分方程描述.
连续增长也就是说,你在什么时候找那么个种群看看,它都是有老有少,几代在一起的,对人类当然是这样.
标准的连续增长模型方程式dN/dt=(b-d)N=rN 积分式Nt=N0e^rt(0为下标)
在很短的时间dt内,b,d为瞬时出生率、死亡率,N为种群大小.r为每员增长率,与密度无关(这里的离散模型和连续模型)都是与密度无关的.
把考虑与密度有关,就有了逻辑斯谛(logistic)方程:
dN/dt=rN(1-N/K).
K即环境容纳量.也就是说,K为环境可容纳的最多个体数,每个个体就占有1/K的空间.可供种群继续增长的空间也就是(1-N/K)了.对照上面的连续增长模型会好理解一些.
所以说,离散模型和连续模型适用于不同对象,当然有上面所说的区别,但不能比较优缺点吧.非要比较,那我只好告诉你,离散模型更简单啦.
估计你是个学地理的吧.祝你好运喽.。
Matlab中SIMULINK的模块库以及比较常用的模块
Matlab中SIMULINK的模块库以及比较常用的模块2009年04月18日星期六 13:41SIMULINK的模块库介绍SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库:Continuous(连续模块)Discrete(离散模块)Function&Tables(函数和平台模块)Math(数学模块)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)连续模块(Continuous)continuous.mdlIntegrator: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Transfer-Fcn:线性传递函数模型Zero-Pole:以零极点表示的传递函数模型Memory:存储上一时刻的状态值Transport Delay:输入信号延时一个固定时间再输出Variable Transport Delay:输入信号延时一个可变时间再输出离散模块(Discrete) discrete.mdlDiscrete-time Integrator:离散时间积分器Discrete Filter:IIR与FIR滤波器Discrete State-Space:离散状态空间系统模型Discrete Transfer-Fcn:离散传递函数模型Discrete Zero-Pole:以零极点表示的离散传递函数模型First-Order Hold:一阶采样和保持器Zero-Order Hold:零阶采样和保持器Unit Delay:一个采样周期的延时函数和平台模块(Function&Tables) function.mdlFcn:用自定义的函数(表达式)进行运算MATLAB Fcn:利用matlab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Look-Up Table:建立输入信号的查询表(线性峰值匹配)Look-Up Table(2-D):建立两个输入信号的查询表(线性峰值匹配)数学模块( Math ) math.mdlSum:加减运算Product:乘运算Dot Product:点乘运算Gain:比例运算Math Function:包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Trigonometric Function:三角函数,包括正弦、余弦、正切等MinMax:最值运算Abs:取绝对值Sign:符号函数Logical Operator:逻辑运算Relational Operator:关系运算Complex to Magnitude-Angle:由复数输入转为幅值和相角输出Magnitude-Angle to Complex:由幅值和相角输入合成复数输出Complex to Real-Imag:由复数输入转为实部和虚部输出Real-Imag to Complex:由实部和虚部输入合成复数输出非线性模块( Nonlinear ) nonlinear.mdlSaturation:饱和输出,让输出超过某一值时能够饱和。
离散系统与连续时间系统的根本差别是:离散系统(图)有采样开
离散系统与连续时间系统的根本差别是:离散系统(图3)有采样开关存在,而连续系统则无。
连续信号经过采样开关变成离散信号(图4),采样开关起这理想脉冲发生器的作用,通过它将连续信号调制成脉冲序列。
图3 离散系统方块图图4 离散型时间函数调制之后的信号中,包含与脉冲频率相关的高频频谱(图5),相邻两频谱不相重叠的条件是:max 2f f s其中:s f ---采样开关的采样频率 m ax f ---连续信号频谱中的最高频率这就是采样定理,通常选择采样频率时取四倍连续信号的最大频率。
实验中,信号源产生频率可调的周期性信号,计算机通过A/D 板将信号采集入内存,通过软件示波器显示出来,调整采样频率,可以得到不同的采样结果,以波形图直观显示出来。
由此,可考察波形失真程度。
三、实验使用的仪器设备及实验装置1. 装有LabVIEW 软件和PCI-1200数据采集卡的计算机一台2. 频率计或信号发生器一台3. 外接端子板、数据采集板、计算机、组态软件基于LabVIEW 的信号测试系统主要包括信号发生器、DAQ 数据采集卡和计算机软件三部分组成。
A/D 数据采集采用NI 公司PCMCIA 接口的PCI-1200型多功能数据采集卡;L abVIEW 7.1软件。
将PCI-1200数据采集卡插到计算机主板上的一个空闲的PCI 插槽中,接好各种附件,其驱动程序就是NI-DAQ 。
附件包括一条50芯的数据线,一个型号为CB-50LP 的转接板,转接板直接与外部信号连接。
图5 信号频谱图四、具体实验步骤(一)通过LabVIEW 进行模拟信号的数据采集1. 安装数据采集卡,根据数据采集卡接线指示(图6)连接线路,并检查测试。
2. 熟悉LabVIEW 软件中与数据采集相关的控件与设置项。
3. 编制DAQ 程序,并调试数据采集组态。
4. 应用该组态软件进行波形数据采集并存储,信号种类设置为正弦波,分别设置信号发生器频率为50,100Hz ,观察并记录波形变化。
simulink系统建模
子系统的分类
• 1.使能子系统 1.使能子系统 • 2.触发子系统 2.触发子系统 • 3.函数调用子系统 3.函数调用子系统
使能子系统
• 当控制信号为真时,子系统开始执行,也
即输入的信号为正数时,子系统开始执行。 • 以实例的形式进行讲解
触发子系统
• 触发子系统就是在控制信号符号发生变化
时执行子系统。下面以实例进行讲解。
离散系统建模
• 离散系统通常是用差分方程来描述的系统,
而在实验中基本上都是采用离散采样。利 用simulink建模时,通常使用的模块有 simulink建模时,通常使用的模块有 discret模块库、math operation模块库、 discret模块库、math operation模块库、 sink模块库、source模块库等等。我们用一 sink模块库、source模块库等等。我们用一 个例子来说明在simulink中离散系统的建模。 个例子来说明在simulink中离散系统的建模。
触发使能子系统
• 触发使能子系统,就是同时融合了触发子
系统和使能子系统的功能,我们以实例的 形式进行讲解。
Simulink系统建模 Simulink系统建模
1.连续系统建模 1.连续系统建模 2.离散系统建模 2.离散系统建模 3.混合系统建模 3.混合系统建模
连续系统建模
• 连续系统通常是利用微分方程描述的系统,而在现实世界 连续系统通常是利用微分方程描述的系统,
中的多数实际系统都是连续变化的.利用simulink建模时, 中的多数实际系统都是连续变化的.利用simulink建模时, 通常使用的模块有continuous模块库、math operation模 通常使用的模块有continuous模块库、math operation模 块库等等。下面以几个例子讲述在simulink中连续系统的 块库等等。下面以几个例子讲述在simulink中连续系统的 建模。 1.直接使用积分模块缺省设置 1.直接使用积分模块缺省设置 2.利用上升信号进行复位积分 2.利用上升信号进行复位积分 3.利用下降信号进行复位积分 3.利用下降信号进行复位积分 4.利用水平信号进行复位积分 4.利用水平信号进行复位积分 5.利用阶跃信号进行复位积分 5.利用阶跃信号进行复位积分
Simulink常用库模块介绍(Matlab2013a)
SIMULINK常用库模块介绍一、SIMULINK简介1、简介SIMULINK是一个对动态系统(包括连续系统、离散系统和混合系统)进行建模、仿真和综合分析的集成软件包,是MATLAB的一个附加组件,其特点是模块化操作、易学易用,而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源。
在 SIMULINK环境中,用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响,而且也可以在仿真进程中改变感兴趣的参数,实时地观察系统行为的变化,因此已在许多领域,如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等获得重要应用。
对信息类专业的学生来说,无论是学习专业课程或相关课程设计,还是在今后的工作中,SIMULINK都是一个重要的仿真建模工具。
2、预备知识⏹SIMULINK的启动首先启动MATLAB,然后在MATLAB主界面中单击上面的Simulink按钮,如下图所示:或在命令窗口中输入simulink命令打开。
⏹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,如下图所示。
对通信系统仿真来说,主要用到Simulink基本库,通信系统工具箱和数字信号处理工具箱。
二、SIMULINK的模块库1、SIMULINK基本库(1)连续模块Continuous名称功能说明Derivative 微分Integrator 积分器Integrator Limited 定积分Integrator, Second-Order 二阶积分Integrator, Second-Order Limited 二阶定积分PID Controller PID控制器PID Controller (2DOF) PID控制器State-Space 状态空间Transfer Fcn 传递函数Transport Delay 传输延时Variable Transport Delay 可变传输延时Zero-Pole 零—极点增益模型(2)非连续模块Discontinuous名称功能说明Backlash 间隙非线性Coulomb&Viscous Friction 库仑和黏度摩擦非线性Dead Zone 死区非线性Dead Zone Dynamic 动态死区非线性Hit Crossing 冲击非线性Quantizer 量化非线性Rate Limiter 静态限制信号的变化速率Rate Limiter Dynamic 动态限制信号的变化速率Relay 滞环比较器,限制输出值在某一范围内变化Saturation 饱和输出,让输出超过某一值时能够饱和Saturation Dynamic 动态饱和输出Wrap To Zero 还零非线性(3)离散模块Discrete名称功能说明Delay 延时器Difference 差分环节Discrete Derivative 离散微分环节Discrete FIR Filter 离散FIR滤波器Discrete Filter 离散滤波器Discrete PID Controller 离散PID控制器Discrete PID Controller (2DOF) 离散PID控制器Discrete State-Space 离散状态空间系统模型Discrete Transfer-Fcn 离散传递函数模型Discrete Zero-Pole 以零极点表示的离散传递函数模型Discrete-time Integrator 离散时间积分器First-Order Hold 一阶保持器Memory 输出本模块上一步的输入值Tapped Delay 延迟Transfer Fcn First Order 离散一阶传递函数Transfer Fcn Lead or Lag 传递函数Transfer Fcn Real Zero 离散零点传递函数Unit Delay 一个采样周期的延迟Zero –Order Hold 零阶保持器(4)逻辑和位操作模块Logic and Bit Operations名称功能说明Bit Clear 位清零Bit Set 位置位Bitwise Operator 逐位操作Combinatorial Logic 组合逻辑Compare To Constant 和常量比较Compare To Zero 和零比较Detect Change 检测跳变Detect Decrease 检测递减Detect Fall Negative 检测负下降沿Detect Fall Nonpositive 检测非负下降沿Detect Increase 检测递增Detect Rise Nonnegative 检测非负上升沿Detect Rise Positive 检测正上升沿Extract Bits 提取位Interval Test 检测开区间Interval Test Dynamic 动态检测开区间Logical Operator 逻辑操作符Relational Operator 关系操作符Shift Arithmetic 移位运算(5)查找表模块Lookup Table名称功能说明1-D Lookup Table 一维输入信号的查询表(线性峰值匹配)2-D Lookup Table 两维输入信号的查询表(线性峰值匹配)Cosine 余弦函数查询表Direct Lookup Table (n-D) N个输入信号的查询表(直接匹配)Interpolation using PreLookup 输入信号的预插值Lookup Table Dynamic 动态查询表PreLookup 预查询索引搜索Sine 正弦函数查询表n-D Lookup Table N维输入信号的查询表(线性峰值匹配)(6)数学模块Math Operations名称功能说明Abs 取绝对值Add 加法Algebraic Constraint 代数约束Assignment 赋值Bias 偏移Complex to Magnitude-Angle 由复数输入转为幅值和相角输出Complex to Real-Imag 由复数输入转为实部和虚部输出Divide 除法Dot Product 点乘运算Find Nonzero Elements 查找非零元素Gain 比例运算Magnitude-Angle to Complex 由幅值和相角输入合成复数输出Math Function 包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Matrix Concatenation 矩阵级联MinMax 最值运算MinMax Running Resettable 最大最小值运算Permute Dimensions 按维数重排Polynomial 多项式Product 乘运算Product of Elements 元素乘运算Real-Imag to Complex 由实部和虚部输入合成复数输出Reciprocal Sqrt 开平方后求倒Reshape 取整Rounding Function 舍入函数Sign 符号函数Signed SqrtSine Wave Function 正弦波函数Slider Gain 滑动增益Sqrt 平方根Squeeze 删去大小为1 的"孤维"Subtract 减法Sum 求和运算Sum of Elements 元素和运算Trigonometric Function 三角函数Unary Minus 一元减法Vector ConcatenateWeighted Sample Time Math 权值采样时间运算(7)模型检测模块Model Verification名称功能说明Assertion 确定操作Check Dynamic Gap 检查动态偏差Check Dynamic Range 检查动态范围Check Static Gap 检查静态偏差Check Static Range 检查静态范围Check Discrete Gradient 检查离散梯度Check Dynamic Lower Bound 检查动态下限Check Dynamic Upper Bound 检查动态上限Check Input Resolution 检查输入精度Check Static Lower Bound 检查静态下限Check Static Upper Bound 检查静态上限(8)模型扩充模块Model-Wide Utilities名称功能说明Block Support Table 功能块支持的表DocBlock 文档模块Model Info 模型信息Timed-Based Linearization 时间线性分析Trigger-Based Linearization 触发线性分析(9)端口和子系统模块Ports&Subsystems名称功能说明Atomic Subsystem 单元子系统CodeReuseSubsystem 代码重用子系统Configurable Subsystem 可配置子系统Enable 使能Enabled Subsystem 使能子系统Enabled and Triggered Subsystem 使能和触发子系统For Each Subsystem For Each子系统For Iterator Subsystem For迭代子系统Function-Call Feedback Latch 函数调用反馈锁存Function-Call Generator 函数调用生成器Function-Call Split 函数调用切换Function-Call Subsystem 函数调用子系统If If操作If Action Subsystem If操作子系统In1 输入端口Model 模型Model Variants 模型变种Out1 输出端口Subsystem 子系统Subsystem Examples 子系统例子Switch Case Switch Case语句Switch Case Action Subsystem Switch Case 操作子系统Trigger 触发操作Triggered Subsystem 触发子系统Variant SubsystemWhile Iterator Subsystem While迭代子系统(10)信号属性模块Signal Attributes名称功能说明Bus to Vector 总线到矢量转换Data Type Conversion 数据类型转换Data Type Conversion Inherited 数据类型继承Data Type Duplicate 数据类型复制Data Type Propagation 数据类型传播Data Type Propagation Examples 数据类型传播示例Data Type Scaling Strip 数据类型缩放IC 信号输入属性Probe 探针点Rate Transition 速率转换Signal Conversion 信号转换Signal Specification 信号特征指定Weighted Sample Time 加权的采样时间Width 信号宽度(11)信号线路模块Signal Routing名称功能说明Bus Assignment 总线分配Bus Creator 总线生成Bus Selector 总线选择Data Store Memory 数据存储Data Store Read 数据存储读取Data Store Write 数据存储写入Demux 分路Environment Controller 环境控制器From 信号来源Goto 信号去向Goto Tag Visibility Goto标签可视化Index Vector 索引矢量Manual Switch 手动选择开关Merge 信号合并Multiport Switch 多端口开关Mux 合路Selector 信号选择器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Vector Concatenate 矢量拼接(12)接收器模块Sinks名称功能说明Display 数字显示器Floating Scope 浮动示波器Out1 输出端口Scope 示波器Stop Simulation 停止仿真Terminator 终止符号(To File 将输出数据写入数据文件保护To Workspace 将输出数据写入MATLAB的工作空间XY Graph 显示二维图形(13)输入源模块Sources名称功能说明Band-Limited White Noise 带限白噪声Chirp Signal 产生一个频率不断增大的正弦波Clock 显示和提供仿真时间Constant 常数信号Counter Free-Running 无限计数器Counter Limited 有限计数器Digital Clock 数字时钟Enumerated Constant 枚举常量From File 来自文件From Workspace 来自MATLAB的工作空间Ground 接地In1 输入信号Pulse Generator 脉冲发生器Ramp 斜坡输入Random Number 产生正态分布的随机数Repeating Sequence 产生规律重复的任意信号Repeating Sequence Interpolated 重复序列内插值Repeating Sequence Stair 重复阶梯序列Signal Builder 信号创建器Signal Generator 信号发生器,可产生正弦、方波、锯齿波及随意波Sine Wave 正弦波信号Step 阶跃信号Uniform Random Number 均匀分布随机数(14)用户自定义函数模块User-Defined Functions名称功能说明Fcn 用自定义的函数(表达式)进行运算Interpreted MATLAB Function 解释的Matlab函数Level-2 MATLAB S-Function 二级Matlab S函数MATLAB Function 利用MATLAB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S-Function Builder S函数创建S-Function Examples S函数例子2、通信系统工具箱Communication System Toolbox(1)信道 Channel名称功能说明AWGN Channel 加性高斯白噪声信道Binary Symmetric Channel 二进制对称信道Multipath Rayleigh Fading Channel 多径瑞利衰落信道Multipath Rician Fading Channel 多径莱斯衰落信道(2)通信滤波器 Comm Fliter名称功能说明Gaussian Filter 高斯滤波器Integrate and Dump 积分清零Raised Cosine Transmit Filter 升余弦发送滤波器Ideal Rectangular Pulse Filter 理想矩形脉冲滤波器Raised Cosine Receive Filter 升余弦接收滤波器Windowed Integrator 窗积分器(3)通信信宿Comm Sinks名称功能说明Discrete-Time Eye Diagram Scope 离散时间眼图示波器Discrete-Time Signal Trajectory Scope 离散时间信号轨迹示波器Discrete-Time Scatter Plot Scope 离散时间散点图示波器Error Rate Calculation 误码率计算(4)通信信源Comm Sources1)噪声发生器Noise Generators名称功能说明Gaussian Noise Generator 高斯噪声发生器Rayleigh Noise Generator 瑞利噪声发生器Rician Noise Generator 莱斯噪声发生器Uniform Noise Generator 均匀噪声发生器2)随机数据源Random Data Sources名称功能说明Bernoulli Binary Generator 伯努利二进制发生器Random Integer Generator 随机整数发生器Poisson Integer Generator 泊松整数发生器3)序列发生器Sequence Generators名称功能说明Barker Code Generator 巴克码发生器Hadamard Code Generator Hadamard码发生器OVSF Code Generator OVSF码发生器Walsh Code Generator 沃尔什码发生器Gold Sequence Generator Gold序列发生器Kasami Sequence Generator Kasami序列发生器PN Sequence Generator PN序列发生器(5)检错与纠错Error Detection and Correction3)卷积码Convolutional名称功能说明APP Decoder APP译码器Turbo Decoder Turbo译码器Viterbi Decoder 维特比译码器Convolutional Encoder 卷积码编码器Turbo Encoder Turbo编码器(6)调制Modulation1)模拟调制Analog Passband Modulation名称功能说明DSB AM Demodulator Passband 双边带调幅解调器DSBSC AM Demodulator Passband 抑制载波调幅解调器FM Demodulator Passband FM解调器PM Demodulator Passband PM解调器SSB AM Demodulator Passband 单边带调幅解调器DSB AM Modulator Passband 双边带调幅调制器DSBSC AM Modulator Passband 抑制载波调幅调制器FM Modulator Passband FM调制器PM Modulator Passband PM调制器SSB AM Modulator Passband 单边带调幅调制器2)数字调制Digital Passband Modulation①调幅AM名称功能说明General QAM Demodulator Baseband 通用QAM解调基带M-PAM Demodulator Baseband M-PAM解调基带Rectangular QAM Demodulator Baseband矩形QAM解调基带General QAM Modulator Baseband 通用QAM调制器基带M-PAM Modulator Baseband M-PAM调制器基带Rectangular QAM Modulator Baseband 矩形QAM调制基带② CPM名称功能说明CPFSK Demodulator Baseband CPFSK解调器CPM Demodulator Baseband CPM解调器GMSK Demodulator Baseband GMSK解调器MSK Demodulator Baseband MSK解调器CPFSK Modulator Baseband CPFSK调制器CPM Modulator Baseband CPM调制器GMSK Modulator Baseband GMSK调制器MSK Modulator Baseband MSK调制器③ FM名称功能说明M-FSK Demodulator Baseband M-FSK解调器M-FSK Modulator Baseband M-FSK调制器④ PM名称功能说明BPSK Demodulator Baseband BPSK 解调器DBPSK Demodulator Baseband DBPSK解调器DQPSK Demodulator Baseband DQPSK解调器M-DPSK Demodulator Baseband M-DPSK解调器M-PSK Demodulator Baseband M-PSK解调器OQPSK Demodulator Baseband OQPSK 解调器QPSK Demodulator Baseband QPSK解调器BPSK Modulator Baseband BPSK 调制器DBPSK Modulator Baseband DBPSK调制器DQPSK Modulator Baseband DQPSK调制器M-DPSK Modulator Baseband M-DPSK调制器M-PSK Modulator Baseband M-PSK调制器OQPSK Modulator Baseband OQPSK调制器QPSK Modulator Baseband QPSK调制器⑤ TCM名称功能说明General TCM Decoder 通用TCM解码器M-PSK TCM Decoder M-PSK TCM解码器Rectangular QAM TCM Decoder 矩形QAM TCM解码器General TCM Encoder 通用TCM编码器M-PSK TCM Encoder M-PSK TCM编码器Rectangular QAM TCM Encoder 矩形QAM TCM编码器3、DSP系统工具箱DSP System Toolbox(1)信号管理 Signal Management1)缓存 Buffers名称功能说明Buffer 缓存(串并转换)Delay Line 延迟线Queue 队列寄存器(FIFO)Stack 堆栈Unbuffer 解缓存(并串转换)2)信号属性 Signal Attributes名称功能说明Check Signal Attributes 信号属性校验Convert 1-D to 2-D 1维到2维转换Convert 2-D to 1-D 2维到1维转换Data Type Conversion 数据类型转换Frame Conversion 帧信号和采样信号转换Inherit Complexity 实数、复数类型继承(2)信号操作 Signal Operations名称功能说明Constant Ramp 常数斜升信号Convolution 卷积Delay 延迟Downsample 下采样Interpolation 内插NCO 数控振荡器NCO HDL Optimized HDL优化的NCOOffset 数据偏移Pad 头部或尾部添补数据Peak Finder 峰值搜索器Repeat 重复Sample and Hold 采样保持Triggered Signal From Workspace 触发的工作空间信号Unwrap 相位不连续处理Upsample 上采样Variable Fractional Delay 可变分数延迟Variable Integer Delay 可变整数延迟Window function 窗函数Zero Crossing 零交叉检验(2)输出 Sinks名称功能说明Display 数据显示Matrix Viewer 矩阵观察器Signal to Workspace 输出信号到工作空间Spetrum Analyzer 频谱分析仪Time Scope 时域示波器To Audio Device 输出到音频设备To Multimedia 输出到多媒体Triggered To Workspace 触发输出到工作空间UDP Send UDP发送Vector Scope 矢量示波器Waterfall 多矢量数据示波器。
第三讲MatlabSimulink入门——离散系统仿真实例
第三讲MatlabSimulink ⼊门——离散系统仿真实例第三讲 Matlab/Simulink ⼊门——离散系统仿真实例1、离散系统基本概念1.1 离散系统 离散系统: 是指系统的输⼊和输出仅在离散的时间上取值,⽽且离散的时间具有相同的时间间隔,与连续的概念相反。
设系统输⼊变量为,其中为系统的采样时间,为采样时刻。
由于为⼀固定值,因此系统输⼊,常简记为。
设输出系统为,简记为。
于是,离散系统的数学表达为:1.2线性离散系统 线性离散系统: 是离散系统的⼀种特殊形式,需要同时满⾜(1)、(2)两个条件,即 (1)、齐次性: 对于离散系统,如果对任意的输⼊与给定的常数,下⾯的式⼦总成⽴:则称系统满⾜齐次性。
(2)、叠加性: 对于系统对于输出和,输出分别为 和,总有下⾯的式⼦成⽴:则称系统满⾜叠加性。
对于线性离散系统,其⼀般数学描述为:⽤差分⽅程描述为:状态⽅程:输出⽅程:1.3 Z 变换u (nT ),n =s 0,1,2...T s n T s u (nT )s u (n )y (nT )s y (n )y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))T {αu (n )+1βu (n )}=2αT {u (n )}+1βT {u (n )}2y (n )=T {u (n )},n =0,1,2...u (n )αT {αu (n )}=αT {u (n )}u (n )1u (n )2y (n )1y (n )2T {u (n )+1u (n )}=2T {u (n )}+1T {u (n )}2y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))x (n +1)=f (x (n ),u (n ),n )y (n )=g (x (n ),u (n ),n ) 变换: 对于⼀个离散信号,其变换为。
⼀般来说离散信号的起始时间往往⼤于零,这时它的变换为,可简记为。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Simulink中连续与离散模型的区别matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散!本文中的一些具体数学推导见下面链接:计算机仿真技术1.连续系统vs离散系统连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的,从数学建模的角度来看,可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。
其实在simpowersystem的库中基本所有模型都属于连续系统,因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。
离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上,而且往往是随机的,比如说某一路口一天的人流量,对离散模型的计算机仿真没有实际意义,只有统计学上的意义,所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。
但是在选取模型,以及仿真算法的选择时,常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢?其实它是指时间上的离散,也就是指离散时间模型。
下文中提到的连续就是指时间上的连续,连续模型就是指连续时间模型。
离散就是指时间上的离散,离散模型就是指离散时间模型,而在物理世界中他们都同属于连续系统。
为什么要将一个连续模型离散化呢?主要是是从系统的数学模型来考虑的,前者是用微分方程来建模的,而后者是用差分方程来建模的,并且差分方程更适合计算机计算,并且前者的仿真算法(simulationsolver)用的是数值积分的方法,而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。
在simpowersystem库中,对某些物理器件,既给出的它的连续模型,也给出了它的离散模型,例如:离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime,如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化,后面会有介绍。
在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
QQ截图20130914190906.png (69.79 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:09 上传2.连续模型的数学建模vs离散模型的数学建模Note:这里的连续和离散都是指时间上的连续和离散,无关乎现实世界的连续系统和离散系统。
所谓数学建模就是用什么样的数学语言来描述模型,连续系统的数学模型通常可以用以下几种形式表示:微分方程、传递函数、状态空间表达式,这三中形式是可以相互转换的,其中又以状态空间表达式最有利于计算机计算。
①微分方程:一个连续系统可以表示成高阶微分方程,即QQ截图20130914190955.png (19.33 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:10 上传②传递函数上式两边取拉普拉斯变换,假设y 及u 的各阶导数(包括零阶)的初值均为零,则有QQ截图20130914191024.png (17.29 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:10 上传于是便得微分方程的传递函数描述形式如下:QQ截图20130914191031.png (9.03 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:11 上传③状态空间表达式线性定常系统的状态空间表达式包括下列两个矩阵方程:QQ截图20130914191121.png (2.5 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:11 上传(7-1)QQ截图20130914191127.png (2.94 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:11 上传(7-2)式(7-1)由n 个一阶微分方程组成,称为状态方程;式(7-2)由l个线性代方程组称为输出方程因此获得如下的状态方程与输出方程(令a0=1 ):QQ截图20130914191222.png (27.38 KB, 下载次数: 2)下载附件保存到相册2013-9-14 19:12 上传离散模型假定一个系统的输入量、输出量及其内部状态量是时间的离散函数,即为一个时间序列:捕获.JPG (9.81 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:50 上传,其中T为离散时间间隔,其实T也就是上文中的sample time。
Note:再强调一次,这里的离散模型是指离散时间模型,与现实世界中的离散事件模型没有任何关系,在simpowersystem中所讲的离散都是指时间上的离散,与我们在信号中学的那个离散概念没有关系。
离散时间模型有差分方程、离散传递函数、权序列、离散状态空间模型等形式。
①差分方程差分方程的一般表达式为:QQ截图20130914191256.png (5.31 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:13 上传同样差分方程可以转换成后面那些表达形式。
3.连续模型的离散化正如7.1.连续系统vs离散系统中截图所示的那样,如何由一个连续模型得到它的离散模型,(RMS®discrete RMS value),以及powergui是通过什么方法将连续模型离散化的,即simulator是如何将微分方程转换成差分方程的。
假设连续系统的状态方程为捕获.JPG (8.54 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:52 上传现在人为地在系统的输入及输出端加上采样开关,同时为了使输入信号复员为原来的信号,在输入端还要加一个保持器,如图所示。
现假定它为零阶保持器,即假定输入向量的所有分量在任意两个依次相连的采样瞬时为常值,比如,对第n个采样周期u(t)=u(nt),其中T 为采样间隔。
QQ截图20130914191337.png (21.82 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:13 上传由采样定理可知,当采样频率ws和信号最大频率wmax满足ws>2wmax的条件时,可由采样后的信号唯一地确定原始信号。
把采样后的离散信号通过一个低通滤波器,即可实现信号的重构。
值得注意的是,图所示的采样器和保持器实际上是不存在的,而是为了将式离散化而虚构的。
下面对上式进行求解,对方程式两边进行拉普拉斯变换,得即QQ截图20130914175433.png (1.54 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:55 上传通过一系列的拉斯反变换和卷积,最终得到其差分方程(具体过程不用关心)QQ截图20130914175543.png (43.82 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:56 上传QQ截图20130914191427.png (2.97 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:15 上传统称为系统的离散系数矩阵。
在转换过程中引入了一个重要参数T,即采样间隔,也就是采样时间,不管是powergui还是其他离散模型,只要涉及到离散,都必然会涉及到sample time,如下图QQ截图20130914191439.png (34.78 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:15 上传那么sample time 一般取多大呢,一直满足采样定理即可,即信号的采样频率大于信号本身最大频率的2倍即可。
4. simulator连续模型的仿真算法(simulatesolver,也可译成仿真解算器)和步长的概念。
QQ截图20130914191629.png (28.07 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:16 上传连续系统的计算机仿真算法是数值积分法,即计算机用数值积分来解微分方程,从而得到其近似解。
具体方法如下①欧拉法和改进的欧拉法:现有微分方程如下:QQ截图20130914191456.png (7.06 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:15 上传上式右端的积分,计算机是无法求出的,其几何意义为曲线f(t,y)在区间(ti ,ti+1)上的面积。
当(ti ,ti+1)充分小时,可用矩形面积来近似代替:QQ截图20130914191712.png (3.1 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:17 上传其中h即为积分步长。
Note:在simulator仿真计算时,h实际为仿真时间间隔。
因此可得下式:QQ截图20130914191718.png (2.86 KB, 下载次数: 1)下载附件保存到相册2013-9-14 19:17 上传因此只要知道当前状态和步长,便可得到下一状态。
其几何意义如下:QQ截图20130914175806.png (2.41 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:58 上传分析其误差特性:由泰勒展式可得:QQ截图20130914175830.png (1.91 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:58 上传可知其截断误差QQ截图20130914175906.png (1003 Bytes, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:59 上传是和步长h2成正比的,因此计算机在计算时,若要使近似积分精度更高,就要减小步长,但会增加截断误差。
②改进的欧拉法(预测—校正法)对积分公式(3.1.2)式利用梯形面积公式计算其右端积分,得到QQ截图20130914175957.png (1.4 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 18:00 上传将上式写成递推差分格式为:QQ截图20130914180026.png (992 Bytes, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 18:01 上传从上式可以看出,在计算yn+1中,需要知道fn+1,而fn+1=f(tn+1,fn+1)又依赖于yn+1本身。
因此要首先利用欧拉法计算每一个预估的ypn+1,以此值代入原方程式计算fpn+1,最后利用下式求修正后的ypn+1。
所以改进的欧拉法可描述为image098.jpg (5.1 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:39 上传③龙格—库塔法(rung-kuta)欧拉法是将image099.jpg (14.94 KB, 下载次数: 6)下载附件保存到相册2013-9-14 17:39 上传经泰勒级数展开并截去h2以后各项得到的一阶一步法,所以精度较低。
如果将展开式多取几项以后截断,就得到精度较高的高阶数值解,但直接使用泰勒级数展开式要计算函数的高阶导数较难。