MATLAB SIMULINK讲解完整版

将图3-6所示的模型用第二种方法创建子系统，创建过 程如图3-7～图3-12所示。
图3-7 选中组合子系统的所有对象(用拖曳鼠标划定范围框的方法)
图3-8 转换为子系统(选择菜单[Edit>Create Subsystem])
图3-9 子系统内部结构图(在子系统图标上双击鼠标键进入)
图3-10 修改外接端子标签(在原标签上单击鼠标键进入标签编辑框)
具体到电力系统仿真而言，原来的MATLAB编程仿真 是在文本命令窗口中进行的，编制的程序是一行行的命令和 MATLAB函数，不直观也难以与实际电力模型建立形象的 联系。在SIMULINK环境中，电力系统元器件的模型都用框 图来表达，框图之间的连线表示了信号流动的方向。对用户 而言，只要熟悉了SIMULINK仿真平台的使用方法以及模型 库的内容，就可以使用鼠标和键盘绘制和组织系统模型，并 实现系统的仿真，完全不必从头设计模型函数或死记那些复 杂的函数。
3.1.2 SIMULINK仿真平台 从MATLAB窗口进入SIMULINK仿真平台的方法有以下
两种： (1) 点击MATLAB菜单栏中的[>Model]，如图3-3所示。 (2) 点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏上的按
键。
图3-3 进入SIMULINK仿真平台方法1
完成上述操作，将出现图3-4所示的SIMULINK仿真平 台。仿真平台标题栏上的“untitled”表示一个尚未命名的新 模型文件。仿真平台中的菜单栏和工具栏是SIMULINK系统 仿真的重要工具。
读性
退出
按照用户自己意愿布 置标签位置，改善模型
方法 1：选中模块，选择菜单命令[Format> Flip name]，翻 转标签和模块的位置，选择菜单命令[Format> Hide name]， 隐藏标签；
的外观
方法 2：右键单击目标模块，在弹出的快捷菜单中进行与 方法 1 同样的菜单项选择
如图3-5所示，将模块进行了三种操作：模块顺时针旋 转90°、标签内容修改和标签位置改变。
图3-11 修改子系统标签图(在原标签上单击鼠标键进入标签编辑框)
SIMULINK 仿真平台窗
口中 可对多个模块同时进
行共同的操作，如移动、 复制等
删除窗口中不需要的 模块
改善模型的外观，调整 整个模型的布置
将模块移动到合适位 置，调整整个模型的布置
适应实际系统的方向， 调整整个模型的布置
内部复制已经设置好 的模块，而不用重新到模 块库浏览器中选取
操作方法 方法 1：在目标模块上按下鼠标左键，拖动目标模块进入 SIMULINK 仿真平台窗口中，松开左键； 方法 2：在目标模块上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选 择“Add to Untitled”选项 方法 1：按住“Shift”键，同时用鼠标单击所有目标模块； 方法 2：使用“范围框”，即按住鼠标左键，拖曳鼠标， 使范围框包围所有目标模块 方法 1：选中模块，按下“Delete”键； 方法 2：选中模块，同时按下“Ctrl”和“X”键，删除模 块并保存到剪贴板中 选中模块，模块四角将出现小方块；单击一个角上的小方 块并按住鼠标左键，拖曳鼠标到合理大小位置
单击模块，拖曳模块到合适的位置，松开鼠标按键
方法 1：选中模块，选择菜单命令[Format>Rotate Block], 模块顺时针旋转 90°；选择菜单命令[Format>Flip Block]，
模块顺时针旋转 180°； 方法 2：右键单击目标模块，在弹出的快捷菜单中进行与
方法 1 同样的菜单项选择 方法 1：先按住“Ctrl”键，再单击模块，拖曳模块到合
2. 信号线的基本操作 信号线是系统模型中另一类最基本的元素，熟悉和正确 使用信号线是创建模型的基础。SIMULINK中的信号线并不 是简单的连线，它具有一定流向属性且不可逆向，表示实际 模型中信号的流向。 表3-2列出了SIMULINK中信号线基本操作方法的简单 描述。
图3-5 模块的基本操作示例
适的位置，松开鼠标按键； 方法 2：选中模块，使用[Edit>Copy]及[Edit>Paste]命令
续表
操作内容 改变标签
内容
改变标签 位置
操作目的
操作方法
按照用户自己意愿命 在标签的任何位置上双击鼠标，进入模块标签的编辑状态，
名模块，增强模型的可 输入新的标签，在标签编辑框外的窗口中任何地方单击鼠标
图3-2 SIMULINK模块库浏览器窗口
SIMULINK模块库包括标准模块库和专业模块库两大类。 标准模块库是MATLAB中最早开发的模块库，包括了连续 系统、非连续系统、离散系统、信号源、显示等各类子模块 库。由于SIMULINK在工程仿真领域的广泛应用，因此各领 域专家为满足需要又开发了诸如通信系统、数字信号处理、 电力系统、模糊控制、神经网络等20多种专业模块库。
点击图3-2中“树状结构目录窗口”中各模块库名前带 “＋”的小方块可展开二级子模块库的目录。“模块窗口” 中显示的是用户在“树状结构目录窗口”中选中的模块库所 包含的模块图标。如果显示的模块图标前带“＋”的小方块， 表明该图标下还有三级目录，直接点击该图标可在该窗口中 展现三级目录下的模块图标。
为了叙述方便，本书将模块库中以图标形式表示的典型 环节称为模块，将用典型环节模块组成的系统仿真模型简称 为模型。
如图3-6所示，在模型中加入注释文字，使模型更具可 读性。
图3-6 添加注释文字示例 (a) 未加注释文字；(b) 加入注释文字
3.2.3 子系统的建立与封装 1. 子系统的建立 一般而言，电力系统仿真模型都比较复杂，规模很大，
包含了数量可观的各种模块。如果这些模块都直接显示在 SIMULINK仿真平台窗口中，将显得拥挤、杂乱，不利于用 户建模和分析。可以把实现同一种功能或几种功能的多个模 块组合成一个子系统，从而简化模型，其效果如同其它高级 语言中的子程序和函数功能。
3.1 SIMULINK仿真环境
SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现 对工程问题的模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化 设计和系统级仿真的思想，采用模块组合的方法使用户能够 快速、准确地创建动态系统的计算机模型，使得建模仿真如 同搭积木一样简单。SIMULINK现已成为仿真领域首选的计 算机环境。
的功能。各模块的大小、放置方向、标签、属性等都是可以 设置调整的。表3-1列出了SIMULINK中模块基本操作方法 的简单描述。
表3-1 SIMULINK中模块的基本操作方法
操作内容 选取模块
选中多个 模块
删除模块 调整模块
大小 移动模块
旋转模块
复制内部 模块
操作目的 从模块库浏览器中选 取需要的模块放入
2) 通过组合已存在模块的方法 该方法要求在用户的模型中已有组成子系统所需的所有 模块，并且已做好正确的连接。这种方法适合于采用自下而 上设计方式的用户，具体实现步骤如下： (1) 打开已经存在的模型。 (2) 选中要组合到子系统中的所有对象，包括各模块及 其连线。 (3) 选择菜单[Edit>Create Subsystem]命令，模型自动转 换成子系统。 (4) 修改外接端子标签并重新定义子系统标签，使子系 统更具可读性。
删除窗口中不需要 的线段或断开模块间 连线
方法 1：选中目标信号线，然后按“Delete”键； 方法 2：选中目标信号线，使用[Edit>Cut]命令
设定信号线的标签， 双击要标注的信号线，进入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ签的编辑区，输入信号线标
增强模型的可读性
签内容，在标签编辑框外的窗口中单击鼠标退出
3.2.2 系统模型的基本操作 除了熟悉模块和信号线的基本操作方法，用户还需熟悉
图3-4 SIMULINK的仿真平台
1. 仿真平台菜单栏 SIMULINK仿真平台中的菜单包括“File(文件)”、 “Edit(编辑)”、“View(查看)”、“Simulation(仿真)”、 “Format(格式)”、“Tools(工具)”与“Help(帮助)”七项内容。 每个主菜单项都有下拉菜单，下拉菜单中每个小菜单为 一个命令，只要用鼠标选中，即可执行菜单项命令所规定的 操作。其中，编辑和仿真菜单使用最为频繁。 各个菜单命令的等效快捷键及功能说明见附录A。 2. 仿真平台工具栏 SIMULINK仿真平台中的工具栏归纳起来可分为五类。
、按键 、按键 和按键 。
(5) 窗口切换类：包括 6 个按键，分别是按键 、按键
、按键 、按键 、按键 和按键 。
工具栏中各个工具图标及其功能说明见附录 B。
3.2 SIMULINK的基本操作
3.2.1 模块及信号线的基本操作 1. 模块的基本操作 模块是系统模型中最基本的元素，不同模块代表了不同
(3) 双击“子系统”模块，弹出一个子系统编辑窗口。 系统自动在该窗口中添加一个输入和输出端子，名为In1和 Out1，这是子系统与外部联系的端口。
(4) 将组成子系统的所有模块都添加到子系统编辑窗口 中，合理排列。
(5) 按要求用信号线连接各模块。 (6) 修改外接端子标签并重新定义子系统标签，使子系 统更具可读性。
3.1.1 SIMULINK模块库浏览器 SIMULINK仿真环境包括SIMULINK模块库和
SIMULINK仿真平台。如图3-1所示，在MATLAB命令窗口 中输入“simulink”再回车，或单击工具栏中的SIMULINK图 标 ，可打开SIMULINK模块库浏览器窗口，如图3-2所示。
图3-1 打开SIMULINK模块库浏览器的方法
(1) 文件管理类：包括 4 个按键，分别是按键 、按键
、按键 和按键 。
(2) 对象管理类：包括 3 个按键，分别是按键 、按键
和按键 。
(3) 命令管理类：包括 2 个按键，分别是按键 和按键
。
(4) 仿真控制类：包括 6 个按键、1 个文本框、1 个列表
框，分别是按键 、按键 、文本框
、列 表框
在SIMULINK中创建子系统一般有两种方法。
1) 通过“子系统”模块的方法 该方法要求在用户的模型里添加一个称为Subsystem的 子系统模块，然后再往该模块里加入组成子系统的各种模块。 这种方法适合于采用自上而下设计方式的用户，具体实现步 骤如下： (1) 新建一个空白模型。 (2) 打开“端口和子系统”(Ports&Subsystems)模块库， 选取其中的“子系统”(Subsystem)模块并把它复制到新建的 仿真平台窗口中。
SIMULINK系统模型本身的基本操作，包括模型文件的创建、 打开、保存以及模型的注释等。
表3-3列出了SIMULINK中系统模型基本操作方法的简 单描述。
表3-3 SIMULINK中系统模型的基本操作方法
操作 内容
创建 模型
打开 模型
保存 模型
注释 模型
操作目的
操作方法
创建一个新的模型
打开一个已有的模 型
善模型的外观
标左键
可改变折线的走向， 选中目标节点，按住鼠标左键，拖曳到目标位置，松开鼠
改善模型的外观
标左键
从一个节点引出多 条信号线，应用于不同 目的
方法 1：先按住“Ctrl”键，再选中信号引出点，按住鼠标 左键，拖曳到下级目标模块的信号输入端，松开鼠标左键；
方法 2：先选中信号引出线，然后在信号引出点按住鼠标 右键，拖曳到下级目标模块的信号输入端，松开鼠标右键
保存仿真平台中模 型
使模型更易读懂
方法 1：运行 MATLAB 菜单命令[File>New>Model]； 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 方法 1：运行 MATLAB 菜单命令[File>Open]； 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 方法 1：运行模块库浏览器窗口菜单命令[File>Save]； 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 在模型窗口中的任何想要加注释的位置上双击鼠标，进入注 释文字编辑框，输入注释内容，在窗口中任何其它位置单击鼠 标退出
表3-2 SIMULINK中信号线的基本操作方法
操作内容 在模块间 连线 移动线段
移动节点
画分支信 号线
删除信号 线 信号线标 签
操作目的
操作方法
在两个模块之间建 在上级模块的输出端按住鼠标左键，拖动至下级模块的输
立信号联系
入端，松开鼠标键
调整线段的位置，改 选中目标线段，按住鼠标左键，拖曳到目标位置，松开鼠