第六讲 SIMULINK仿真基础
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最新第六章-精品simulink仿真.课件PPT
传递函数
示波器
3、矩阵的迹 MATLAB中求矩阵的迹函数的调用格式为
trace(A)
3、矩阵的秩 MATLAB中求矩阵的秩函数的调用格式为
k= rank(A)
4、矩阵的特征值与特征向量 MATLAB中求矩阵的特征值与特征向量函数 的调用格式：[V，D]=eig (A)
5、矩阵的特征多项式、特征方程和特征根
解：仿真程序为：
wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,2.0]; figure(1);hold on for I=zeta
num=wn.^2;
den=[1,2*I*wn,wn.^2]; step(num,den);
end title('Step Response');hold off
3 离散系统的单位阶跃响应 [y,x,t]=dstep(num,den,n) [y,x,t]=dstep(A,B,C,D,iu,n)
for epsilon=5:15 phic=(r-r0+epsilon)*pi/180; alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)); [i1,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha))); wc=w(ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); numc=[alpha*T,1];denc=[T,1]; [num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den); if(Pm>=r);break,end
第八章 控制系统的计算机辅助设计
8.1 频率法的串联校正方法 一、基于频率响应法的串联超前校正方法
1 超前校正装置的特性 1）超前校正装置的数学模型
示波器
3、矩阵的迹 MATLAB中求矩阵的迹函数的调用格式为
trace(A)
3、矩阵的秩 MATLAB中求矩阵的秩函数的调用格式为
k= rank(A)
4、矩阵的特征值与特征向量 MATLAB中求矩阵的特征值与特征向量函数 的调用格式：[V，D]=eig (A)
5、矩阵的特征多项式、特征方程和特征根
解：仿真程序为：
wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,2.0]; figure(1);hold on for I=zeta
num=wn.^2;
den=[1,2*I*wn,wn.^2]; step(num,den);
end title('Step Response');hold off
3 离散系统的单位阶跃响应 [y,x,t]=dstep(num,den,n) [y,x,t]=dstep(A,B,C,D,iu,n)
for epsilon=5:15 phic=(r-r0+epsilon)*pi/180; alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)); [i1,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha))); wc=w(ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); numc=[alpha*T,1];denc=[T,1]; [num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den); if(Pm>=r);break,end
第八章 控制系统的计算机辅助设计
8.1 频率法的串联校正方法 一、基于频率响应法的串联超前校正方法
1 超前校正装置的特性 1）超前校正装置的数学模型
Simulink电路仿真基础
“Machines”模块库
其中包括的是Synchronous Machines（同步电机类）、 Asynchronous Machines（异步电机类）、DC Machines （直流电机类）及Machine Measurement（电机测量类） 等4类共16个模块。
“Extra Library”模块库
二、 直流电路仿真
【例】 测量下图所示电路的节点电压。
注 明：
1. 模块库中没有直流电流源模块，可对“AC Current Source”模块进行适当设置：
2. 模块库中没有单独的电阻模块，可对 “Series RLC Branch”模块进行适当设置：
3. 电压测量及显示
Simulink的“Display”模块（位于节点下的Sinks中） 不能直接接在被测元件两端测量电压，需以“Voltage Measurement”模块作为连接
s电路仿真模块集
“Electrical Sources”模块库
产生电源信号的模块
可编辑三相电源 三相电源
交流电流源 交流电压源 受控电流源 受控电压源 直流电压源
“Elements”模块库
其中包括的是线性及非线性的电路网络元件模块，可分为
注意所测电压的参考方向
Elements(元件三类相)、动L力in负e载s(导线类)、Circuit Breaker(开关类)、 Transformer(变三压相互器感类线)共圈四类24个模块
三相并联RLC支路 三相并联RLC负载 三相串联RLC支路 三相串联RLC负载
三相开关 三相短路电路 三相电力传输线
三相变压器
一般电路开关 多相分布电力传输线 线性变压器 互感线圈 并联RLC支路 并联RLC负载 单相电力传输线 饱和变压器 串联RLC支路 串联RLC负载 电涌放电器 三相变压器（三绕组） 三相变压器（两绕组） Y形变换三相变压器
Matlab第六章 Simulink数字电路仿真介绍
第六章Simulink数字电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜从功能结构上将，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种，我们的Simulink数字电路仿真也分这两部分讲授。
§６.1 组合逻辑电路的仿真6.1.1 组合逻辑电路仿真常用模块1、构建组合逻辑电路本体常用模块：Logical Operator（逻辑操作）模块位于Simulink节点下的Math Operations模块库（MATLAB6.5）或Logic and Bit Operations模块库（MATLAB7.0）中，用于实现基本的逻辑门单元。
根据具体需要，其可例化为与门、与非门、或门、或非门、异或门、反相器。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜Combinatonial Logic（组合逻辑）模块位于Simulink节点下的Math Operations模块库（MATLAB6.5）或Logic and Bit Operations模块库（MATLAB7.0）中，用于实现逻辑表达式的运算。
采用真值表的方式来描述组合逻辑表达式。
真值表的具体描述方式见其Block Parameters中的help 对于组合逻辑的多个输入端，combinationial logic模块需要和Mux模块组合使用。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜真值表中填入对应位置的输出值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜e.g. 函数Y=AB+BC+CA的实现ex6_1注意将仿真参数中Optimization中的Implement logic signals as boolean data(V.S. double)去掉，避免数据类型的不匹配。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜2、信号输入常用模块：Pulse Generator（脉冲序列发生器）模块位于Simulink节点下的Source库中，根据要求可以产生占空比不同的脉冲序列。
第六讲Simulink仿真
Simulink操作基础
点击进入Simulink
点击打开新建模型
拖拽模块加入模型
添加连线
2 系统仿真模型
2.1 Simulink的模块 Simulink的模块库提供了大量模块。单击模 块库浏览器中Simulink前面的“+”号，将看到 Simulink模块库中包含的子模块库，单击所需要 的子模块库，在右边的窗口中将看到相应的基本 模块，选择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模 型编辑窗口。同样，在模块库浏览器左侧的 Simulink栏上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单 中单击Open the ‘Simulink’ Libray 命令，将打开 Simulink基本模块库窗口。单击其中的子模块库 图标，打开子模块库，找到仿真所需要的基本模 块。
3.2 启动系统仿真与仿真结果分析
设置完仿真参数之后，从Simulation中选择 Start菜单项或单击模型编辑窗口中的Start Simulation命令按钮，便可启动对当前模型的仿 真。此时，Start菜单项变成不可选, 而Stop菜单项 变成可选, 以供中途停止仿真使用。从Simulation菜 单中选择Stop项停止仿真后，Start项又变成可选。 为了观察仿真结果的变化轨迹可以采用3种方法： (1) 把输出结果送给Scope模块或者XY Graph模块。 (2) 把仿真结果送到输出端口并作为返回变量，然后 使用MATLAB命令画出该变量的变化曲线。 (3) 把输出结果送到To Workspace模块，从而将结果 直接存入工作空间，然后用MATLAB命令画出该 变量的变化曲线。
连续系统 基本模块
微分环节 积分环节 状态方程 传递函数 时间延迟 可变时间延迟 可变传输延迟 零-极点模型
连续系统模块库（Continuous）
第六章-SIMULINK建模与仿真PPT课件
L0.02H
0.001
h
F
Mg
新疆大学电气工程学院
-
32
小球的动力学方程：
Md2h Mgi2
dt2
h
电流变化的方程：
L di V iR dt
d 2h dt 2
g
i2
Mh
di V R i dt L L
新疆大学电气工程学院
-
33
cixuanfu.mdl
新疆大学电气工程学院
-
34
课后练习：请查阅资料，建立瓦特离心调节器 的数学模型，并仿真之。
Kvs
y(s)
速度反馈控制
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-
15
练习：习题6-3
ex5.mdl
新疆大学电气工程学院
-
16
SIMULINK求解代数方程：
daishufangcheng.mdl
新疆大学电气工程学院
-
17
SIMULINK求解微分方程：
例如已知： x(0)0,x(0)0,
求 x 0 .2 x 0 .4 x 0 .4 u 的解。
SIMULINK简介
Simulink是MATLAB下专门对动态系统进行 建模、仿真和分析的一个交互式软件，有友好的 图形用户界面，是图形化的、面向结构图仿真工 具。Simulink 支持线性，非线性系统，连续系统， 离散系统，或者混合系统的建模与仿真。同时它 也支持有不同采样率的的系统仿真。
新疆大学电气工程学院
2009年11月
u
n2
y
s2 2ns n2 n )
新疆大学电气工程学院
-
6
2009年11月
浏览器锁定 SIMULINK库
第5-6章simulink仿真基础知识及应用精品PPT课件
第五章 SIMULINK仿真基础知识
在实际工程中，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和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
在实际工程中，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和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
SIMULINK仿真基础
2、非连续模块（ Discontinuities ）
（1）Backlash （2）Coulomb&Viscous Friction （3）Dead Zone （4）Hit Crossing （5）Quantizer （6）Rate Limiter （7）Relay （8）Saturation
18
3、离散模块（Discrete）5SIMULINK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。
6
1990年，Math Works软件公司为MATLAB 提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具， 并命名为SIMULAB，该工具很快就在控制工 程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入 了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时 比较著名的软件SIMULA类似，所以1992年 正式将该软件更名为SIMULINK。
10
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。 SIMULINK的最新版本是SIMULINK5.0（包含 在MATLAB7.0里），MATLAB6.5里的版本为 4.0版，它们的变化不大。
13
三、SIMULINK的模块库介绍
14
SIMULINK模块库按功能进行分类，包括以 下12类子库：
1、Continuous（连续模块） 2、Discontinuities（非连续模块） 3、Discrete（离散模块） （Logic and Bit Operations（逻辑和位操作模 块）—simulink5.0） 4、Look-up Tables（查找表模块） 5、Math Operations （数学模块） （Model Verification（模型检测）—simulink5.0） 15
第六章SIMULINK仿真基础
第6章SIMULINK仿真基础1990年，Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段。
SIMULINK的软件的名称表明该系统的两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。
16.1 SIMULINK简介6.1.1 什么是SIMULINK1. 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。
2. SIMULINK的启动在MATLAB命令窗口中输入simulink，也可以通过MATLAB主窗口的快捷按钮来打开Simulink Library Browser窗口。
在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口。
6.1.2SIMULINK的模块库介绍SIMUILINK模块库按功能进行分类，包括以下子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）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）1.连续模块（Continuous）Integrator：输入信号积分Derivative：输入信号微分Transfer-Fcn：线性传递函数模型Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出Variable Transport Delay：延时一个可变时间再输出2.Sinks（接收器模块）Scope：示波器。
【MATLAB课件】第六章simulink仿真
5
MATLAB语言
6.2.2建模与仿真 6.2.2建模与仿真
建模仿真的一般过程是： 建模仿真的一般过程是： 打开一个空白的编辑窗口； 打开一个空白的编辑窗口； 将模块库中模块复制到编辑窗口里， 将模块库中模块复制到编辑窗口里，并依照要求修改编辑 窗口中模块的参数； 窗按要求连接起来； 用菜单选择或命令窗口键入命令进行仿真分析， 用菜单选择或命令窗口键入命令进行仿真分析，在仿真的 同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的地方， 同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的地方，可 以停止仿真，对参数进行修正； 以停止仿真，对参数进行修正； 如果对结果满意，可以将模型保存。 如果对结果满意，可以将模型保存。
15
MATLAB语言
二、修饰模块 1.调整模块的大小 1.调整模块的大小 2.调制模块位置 2.调制模块位置 3.调制模块方向 3.调制模块方向 Format菜单→ Block:旋转180° 旋转180 Format菜单→Flip Block:旋转180° 菜单 Format菜单→ Block:顺时针旋转90° 顺时针旋转90 Format菜单→Rotate Block:顺时针旋转90° 菜单 4.调整模块颜色和效果 4.调整模块颜色和效果 Format菜单→ color:修改模块的前景颜色 Format菜单→Foreground color:修改模块的前景颜色 菜单 Format菜单→Background color:修改模块的背景颜色 Format菜单→ color:修改模块的背景颜色 菜单 Format菜单→ color:修改模型的背景颜色 Format菜单→Screen color:修改模型的背景颜色 菜单 Format菜单→ shadow:给模块添加阴影 Format菜单→Show drop shadow:给模块添加阴影 菜单
Simulink仿真基础 课件
▪ 5)改变大小：选中模块，对模块出现的4个黑色标记进行拖曳即可。 ▪ 6)模块命名：先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改
即可。名称在功能模块上的位置也可以变换180度，可以用Format菜 单中的Flip Name来实现，也可以直接通过鼠标进行拖曳。Hide Name可以隐藏模块名称。 ▪ 7)颜色设定：Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景 颜色，Background Color可以改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜 色可以通过Screen Color来改变。
户设置仿真的开始和结束时间，选择解法器，说 明解法器参数及选择一些输出选项。Workspace I/O页，作用是管理模型从MATLAB工作空间的输 入和对它的输出。Diagnostics页，允许用户选择 Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。
▪ 仿真结果保存与分析采用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 在改变参数后来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。
Variable Transport Delay：输入信号延时一 个可变时间再输出
▪ 简单模型的建立
▪ （1）建立模型窗口
▪ （2）将功能模块由模块库窗口复制到模 型窗口
▪ （3）对模块进行连接，从而构成需要的 系统模型
▪ 模型的特点
▪ 在SIMULINK里提供了许多如Scope的接 收器模块，这使得用SIMULNK进行仿真具 有像做实验一般的图形化显示效果。
进行以下的基本操作。 ▪ 1)移动：选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。若要脱离线
而移动，可按住shift键，再进行拖曳。 ▪ 2)复制：选中模块，然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模
即可。名称在功能模块上的位置也可以变换180度，可以用Format菜 单中的Flip Name来实现，也可以直接通过鼠标进行拖曳。Hide Name可以隐藏模块名称。 ▪ 7)颜色设定：Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景 颜色，Background Color可以改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜 色可以通过Screen Color来改变。
户设置仿真的开始和结束时间，选择解法器，说 明解法器参数及选择一些输出选项。Workspace I/O页，作用是管理模型从MATLAB工作空间的输 入和对它的输出。Diagnostics页，允许用户选择 Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。
▪ 仿真结果保存与分析采用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 在改变参数后来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。
Variable Transport Delay：输入信号延时一 个可变时间再输出
▪ 简单模型的建立
▪ （1）建立模型窗口
▪ （2）将功能模块由模块库窗口复制到模 型窗口
▪ （3）对模块进行连接，从而构成需要的 系统模型
▪ 模型的特点
▪ 在SIMULINK里提供了许多如Scope的接 收器模块，这使得用SIMULNK进行仿真具 有像做实验一般的图形化显示效果。
进行以下的基本操作。 ▪ 1)移动：选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。若要脱离线
而移动，可按住shift键，再进行拖曳。 ▪ 2)复制：选中模块，然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模
第六讲 SIMULINK仿真
压缩行程
伸张行程
补充说明
• 活塞杆不断地伸缩与油缸油封摩擦，油封被磨损到一定程度 就开始漏油，减震器的寿命也就差不多到头了。此时如果不 更换，车就会弹跳得很厉害，有人会误认为减震器太硬，其 实不然。
建立系统的运动微分方程
2 - x 1 ) + k2 ( x2 - x1 ) = 0 m2 x2 + c( x
例题2
= - 2x + u • 对x 进行simulink仿真 按照上面的方法，先进行拉氏变换，得到其传递函数为 1 G( s) = s+ 2
• 另一思路
与第一种方法得到 的结果一致吗？
例题3
仿真模型
另一种仿真思路
仿真模型
仿真结果
连续系统模块小结
• 增益，求和，微分，积分以及传递函数模块常被用来模拟 连续系统。
液压减震器的工作原理介绍
• 减震器主要有弹簧和阻尼器两个部分组成，弹簧的作用主要是 支撑车身重量，而阻尼器则是起到减少震动的作用。有了阻尼 器，弹簧的压缩和伸展就会变得缓慢，瞬间的多次弹跳合并为 一次比较平缓的弹跳，一次大的弹跳减弱为一次小的弹跳，从 而起到减震的作用。液压阻尼器利用液体在小孔中流过时所产 生的阻力来达到减缓冲击的效果。当弹簧被压缩，活塞向下运 行，活塞下部的空间变小，油液被挤压后向上部流动；反之， 油液向下部流动。不管油液向上还是向下流动，都要通过活塞 上的阀孔。油液通过阀孔时遇到阻力，使活塞运行变缓，冲击 的力量有一部分被油液吸收减缓了。
SIMULINK模型的建立及模型特点 • 建立模型窗口 • 将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口 • 对模块进行连接，从而构成需要的系统模型
例题1
G(s) = • 某控制系统开环传递函数如右： s+ 3 1 ? s 2 + 4s + 8 s + 3
Simulink系统仿真原理
仿真效率
仿真效率取决于计算机性能、模型复杂度和数值算法的优化程度。
03
Simulink模型建立
模型元素
模块
Simulink中的模块是构成模型的基本单元， 每个模块代表一个特定的功能或算法。
连接线
连接线用于将不同模块连接起来，表示数据 流或信号流。
参数设置
每个模块都有一些参数可以设置，用于调整 模块的行为或功能。
性能评估
根据仿真结果，评估系统性能指标，如响应时间、超调量、稳态误 差等。
优化设计
基于仿真结果，对系统参数和结构进行优化设计，提高系统性能和 稳定性。
05
模型优化与改进
参数优化
参数优化
在Simulink模型中，参数的选择和调整对仿真结果的影响非常大。通过调整模型中的 参数，可以优化模型的性能，提高仿真的准确性和效率。
通过点击Simulink界面上的“开 始”按钮或使用命令行指令来启 动仿真。
实时监测
02
03
结果导出
在仿真过程中，可以通过 Simulink界面实时监测系统状态、 变量值和输出结果等。
将仿真结果导出为文本、图像或 数据文件，以便进一步分析或与 其他软件进行交互。
模型性能分析
稳定性分析
通过分析仿真结果，判断系统是否稳定，并找出可能的不稳定因素。
特点
支持图形化建模、交互式仿真、动态 系统分析等，适用于多种领域的系统 建模与仿真。
Simulink的历史与发展
1980年代初
由美国MathWorks公司推出Simulink的早期版 本。
1990年代
随着计算机技术的进步，Simulink的功能不断 扩展，支持更多的系统和算法。
2000年代至今
仿真效率取决于计算机性能、模型复杂度和数值算法的优化程度。
03
Simulink模型建立
模型元素
模块
Simulink中的模块是构成模型的基本单元， 每个模块代表一个特定的功能或算法。
连接线
连接线用于将不同模块连接起来，表示数据 流或信号流。
参数设置
每个模块都有一些参数可以设置，用于调整 模块的行为或功能。
性能评估
根据仿真结果，评估系统性能指标，如响应时间、超调量、稳态误 差等。
优化设计
基于仿真结果，对系统参数和结构进行优化设计，提高系统性能和 稳定性。
05
模型优化与改进
参数优化
参数优化
在Simulink模型中，参数的选择和调整对仿真结果的影响非常大。通过调整模型中的 参数，可以优化模型的性能，提高仿真的准确性和效率。
通过点击Simulink界面上的“开 始”按钮或使用命令行指令来启 动仿真。
实时监测
02
03
结果导出
在仿真过程中，可以通过 Simulink界面实时监测系统状态、 变量值和输出结果等。
将仿真结果导出为文本、图像或 数据文件，以便进一步分析或与 其他软件进行交互。
模型性能分析
稳定性分析
通过分析仿真结果，判断系统是否稳定，并找出可能的不稳定因素。
特点
支持图形化建模、交互式仿真、动态 系统分析等，适用于多种领域的系统 建模与仿真。
Simulink的历史与发展
1980年代初
由美国MathWorks公司推出Simulink的早期版 本。
1990年代
随着计算机技术的进步，Simulink的功能不断 扩展，支持更多的系统和算法。
2000年代至今
第6章Simulink系统仿真原理
图6.2中h为积分步长。注意，此图以最简单的多边 形积分近似算法为例说明积分误差的计算，在实际中 具体的方法视连续求解器的不同而不同。如果积分误 差满足绝对误差或相对误差，则仿真继续进行；如果 不满足，则求解器尝试一个更小的步长，并重复这个 过程。当然，连续求解器在选择更小步长时采用的方 法也不尽相同。如果误差上限值的选择或连续求解器 的选择不适合待求解的连续系统，则仿真步长有可能 会变得非常小，使仿真速度变得非常慢。(用户需要注 意这一点。)
6.1 Simulink求解器概念
6.1.1 离散求解器 第3章中简单介绍了动态系统的模型及其描述，其
中指出，离散系统的动态行为一般可以由差分方程描 述。众所周知，离散系统的输入与输出仅在离散的时 刻上取值，系统状态每隔固定的时间才更新一次；而 Simulink对离散系统的仿真核心是对离散系统差分方程 的求解。
6.2 系统过零的概念与解决方案
6.1 节 中 对 Simulink 的 求 解 器 进 行 了 较 为 深 入 的 介 绍 。 Simulink求解器固然是系统仿真的核心，但Simulink对 动态系统求解仿真的控制流程也是非常关键的。 Simulink对系统仿真的控制是通过系统模型与求解器之 间建立对话的方式进行的：Simulink将系统模型、模块 参数与系统方程传递给Simulink的求解器，而求解器将 计算出的系统状态与仿真时间通过Simulink环境传递给 系统模型本身，通过这样的交互作用方式来完成动态系 统的仿真。
>> semilogy(tout(1:end–1,diff(tout)) % 绘制系统仿真时刻的一阶差分（即系统仿真步长），如
图6.7所示，其中常规步长为0.2 s， % 当发生过零的情况时，系统仿真步长自动缩小至约s
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Sinks（输出方式或接收器库）
Sources（输入源库） User-Defined Functions （用户自定义函数库）
1、连续系统模型库（Continuous）
Derivative：输入信号微分 Integrator：输入信号积分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Transport Delay：对输入信号进行固定时间延迟 Variable Transport Delay：对输入信号进行可变时间延迟 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型
结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library :simulink3的 Simulink模块库窗口。
两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根据各人喜好进 行选用，一般说来第二种窗口直观、形象，易于初学者，但使用时会 打开太多的子窗口。
模块描述
系统模块
公共模型库
专业模型库ຫໍສະໝຸດ 启动 2 的库浏览器窗口第二节Simulink模型的构建
对Simulink库浏览器的基本操作主要包括： 使用鼠标左键单击模型库，则在Simulink 库浏览器右边的一栏中显示该库中的所有 模块； 使用鼠标左键单击系统模块，则会在模块 描述栏中显示该模块的功能描述； 使用鼠标右键单击系统模块，可以得到该 模块的帮助信息，将模块拖进系统模型中 可以查看模块的参数设置。
10. 信号路由库（ Signal roution ）续 手动选择器 合并输入信号为一个输出 多端口输出选择器 信号组合器 选择或 重组信号 两端口输出选择器
11. 输出方式库（ Sinks ）
以数值形式显示
浮点信号显示器 子系统或模型输出口 信号显示器 输入非零时停止仿真
中断输出信号
将仿真数据写入.mat文件 将仿真数据输出到Matlab工作空间 使用Matlab图形显示数据
二、SIMULINK的启动
1、在MATLAB命令窗口中输入simulink
结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口，在这个 窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。
当然用户也可以通过MATLAB主窗口的快捷按钮 Library Browser窗口。 2、在MATLAB命令窗口中输入simulink3 来打开Simulink
12. 输入源库（ Sinks ） 有限带宽白噪声 输出频率随时间线性变化的正玄信号 输出当前仿真时间 常数输入 以固定速率输出当前仿真时间 从Matlab工作空间中输入数据 从.mat文件中输入数据
接地信号
子系统或模块的输入端口 产生脉冲信号
12. 输入源库（ Sinks ）续 产生斜坡信号 产生服从高斯分布的随机信号
7. 模块名的操作
修改模块名。 模块名字体设置。 改变模块名的位置。 隐藏模块名。
模块名字体设置
改变模块名的位置
隐藏模块名
8. 模块的阴影效果
9. 模块颜色的改变
10. 模块的插入
二. 信号的操作
模块之间的连线称为信号线 1.信号线的分支 对信号线进行分支的操作有下列方式： 使用鼠标右键单击需要分支的信号连线拖至目标模块； 按下Ctrl键的同时，使用鼠标左键单击需要分支的信号连线拖至目标模块。Exp6_1.mdl 2.信号线的曲折 对信号线的路径改变方式有: 使用鼠标左键并单击并拖动； 按下Shift键的同时，使用鼠标左键单击并拖动，可以改变连线路径。 Exp6_2.mdl 3.信号线宽度的设置 使用Format菜单中的Port/Signal Display-Wide nonscale Lines和Signal Dimensions完成这项功能。 Exp6_3.mdl 4.信号线的彩色显示 为了清楚的显示不同采样频率的模块及信号线，选中Format菜单下的 Port/Signal Dispay-Sample Time Colors 可以用不同的颜色显示采样频 率不同的模块和信号线。默认红色表示最高采样频率，黑色表示连续信 号流经的模块和信号线。 Exp6_4.mdl
2.模块的连接
选择好构建系统所需的模块后，需要按照系统的信号流程将各个模块正确连接。将光标指向起 始块的输出端口，此时光标变成“+”。单击鼠标左键并拖动到目标模块的输入端口，在接近到一 定程度时光标变成双“+”，此时松开鼠标间即可。完成后在连接点处出现一个箭头，表示系统中 信号的流向。
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3.模块的复制
第一节 SIMULINK简介
一、什么是SIMULINK
SIMULINK是基于MATLAB的图形化仿真设计环境，是MATLAB提供的进行动态系统建 模、仿真和综合分析的集成软件包。它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并 在此基础上采用MATLAB的计算引擎对动态系统在时域内进行求解。 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。 MATLAB计算引擎主要对系统微分方程和差分方程求解。 SIMULINK和MATLAB是高度 集中在一起的，它们之间可以进行灵活的交互操作。 SIMULINK可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、 多任务离散时间系统等。 直接在SIMULINK环境中运作的工具箱和模块包很多，已覆盖航空、航天、通信、控制、 信号处理、电力系统、机电系统等诸多领域，涉及的内容专业性极强。
7.实用模型库（ Model-Wide Utilities ） 模型文本编辑器
模块控制信息编辑
给定时间进行模型线性化 触发后进行模型线性化 8. 信号口与子系统库（ Ports & Subsystems ） 可配置子系统
原子子系统
使能信号设置 使能子系统 使能触发子系统 for循环子系统
8. 信号口与子系统库（ Ports & Subsystems ）续
一. 模块的基本操作
1.模块的选择 将正玄信号通过信号显示器显示。需要两个模块：由输入模型库Sources中的Sine Wave 正玄信号模块产生正玄信号，用系统输出模型库Sinks中的Scope模块显示结果。 启动Simulink 并新建一个系统模型文件。选择上面提到 的两个模块将其拷贝（拖）到新建的系统模型中。
启动 1 的库浏览器窗口
三、SIMULINK的模型库介绍
SIMILINK的公共模型库按功能进行分类，包括以下十几个类子库：
Continuous（连续系统模型库）
Discontinuities （不连续环节模型库） Discrete（离散系统模型库） Look-Up Tables （查表库） Math Operations（数学运算库） Model Verification （模型验证库） Model-Wide Utilities （实用模型库） Ports & Subsystems （信号口与子系统库） Signal Attributes（信号特性库） Signal Routing (信号路由库)
如果需要几个相同的模块，可以使用3种方法进行复制： 使用鼠标右键点击并拖动该模块； 选中所需模块后，使用Edit菜单上的Copy和Paste; 使用热键Ctrl+C和Ctrl+V。
4.模块的移动 选中需要移动的模块，按下鼠标左键将模块拖至合适的位置即可。需要说明的是，模块拖动时， 与之相连的连线也随之移动；在不同模型窗之间移动模块时，需要同时按下Shift键。
产生周期信号
信号发生器 信号构造器 正玄信号 阶跃信号 均一的服从高斯分布的随机信号
13.用户自定义函数库（ User-Defined Functions ） 求取输入信号的数学函数值 M函数
S-函数模块
S-函数生成器
Simulink的专业模型库 航空航天模型库（Aerospace Blockset） 控制系统模型库(Control System Toolbox) 数字信号处理模型库(DSP Blockset) Simulink附加模型库(Semolina Extras) S-函数示例模型库(S-function demos) 实时工作空间、实时工作空间嵌入式编码器及实时目标模型库(Real-Time Workshop, Real-Time Workshop Embedded Coder 和 Real-Time Windows Target) 状态流模型库(Stateflow) 通信模型库(Communication Blockset) 图形仪表模型库(Gauges Blockset) 神经网络模型库(Neural Network Blockset) 模糊控制模型库(Fuzzy Logic Toolbox) 虚拟现实工具箱(Virtual Reality Toolbox) xPC模型库
Saturation 饱和特性
3、离散模块（Discrete）
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 Filter：IIR与FIR离散系统滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete-time Integrator：离散时间积分器 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Memory: 存储上一时刻的状态值 Unit Delay：一个采样周期的延时 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器
4、查表库（ Look-Up Tables ）
表数据选择器
对输入信号进行内插运算
输入信号的一维线性内插 输入信号的二维线性内插 输入信号的n维线性内插 查找输入信号所在位置
5、数学运算库（ Math Operation ）