MATLAB的仿真集成环境-Simulink

x' = Ax+Bu y = Cx+Du
State -Space
Continuous -Time Delays
To Transport Delay
Ti
Variable Variable Time Delay Transport Delay
3. 非线性模块组（Discontinuities）
(1) Backlash：磁滞回环模块。 (2) Saturation：饱和非线性模块。 (3) Saturation Dynamic：动态饱和非线性 模块。 (4) Dead Zone：死区非线性模块。 (5) Dead Zone Dynamic：动态死区非线性 模块。 (6) Relay：继电模块。
本章主要内容
9.1 Simulink概述 9.2 Simulink的基本界面操作 9.3 Simulink的功能模块及其操作
9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作

9.4 Simulink仿真环境的设置 9.5 用Simulink建立系统模型示例
1 z+0 .5 Discrete Transfer Fcn z-1 z Difference 0 .05 z z-0 .95 Transfer Fcn First Order
1 1 +0 .5 z -1 Discrete Filter
K (z-1 ) Ts z Discrete Deriv ativ e z-0 .75 z-0 .95 Transfer Fcn Lead or Lag

在模块库中选择构建系统模型所需的模块后，需要按 照系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。用鼠 标单击并移动所需功能模块至合适位置，将光标指向 起始块的输出端口，此时光标变成“+”。 单击鼠标 左键并拖动至目标模块的输入端口，在接近到一定程 度时光标变成双十字。此时松开鼠标键就完成连接。 另一种快速连接两个模块的方法是先单击选中源模块， 按下 Ctrl 键，再单击目标模块，这样将直接建立起两 个模块的连接。完成后在连接点处出现一个箭头，表 示系统中信号的流向。


6. 仿真。在选择Simulation>Start项，或直接在工具 栏上选（Start Simulation），仿真开始。双击示波 器模块可看到示波器图形上的正弦曲线。如图9.4。
9.3 Simulink的功能模块及操作



9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作
W eighted Mov ing Av erage
Sample & Hold Delays
Memory
First-Order Hold
Zero -Order Hold
数学运算模块组（Math Operations）
(1) Gain：增益函数模块，输入乘以一个常数，执 行比例运算。 (2) Slider Gain：可调增益函数模块。 (3) 一般数学函数，如Add(求和函数)、 Substract(减法函数)、Product(乘法函数)、 Divide(除法函数)、Abs(绝对值函数)、Sign(符号函 数)、Trigonometric Function(三角函数)、Rounding Function (取整函数)、Sum(求和函数)等。 (4) Math Function：数据函数模块，包括指数函数， 对数函数，求平方，开方等函数。 (5) Algebraic Constraint：代数约束模块，强制输 入信号为零。
9.3.1 Simulink的功能模块
1.常用模块组 （Commonly Used Blocks）这个模块 组是由其它模块组 中的模块组成的， 如图9.5。将常用 的模块集中到一起， 利于提高建模速度。
Commonly Used Blocks
1 In 1 1 Out 1 1 Ground Terminator Constant Scope
(7) Quantizer：量化模块。 (8) Coulomb & Viscous Friction：库伦 与黏性摩擦非线性模块。 (9) Rate Limiter：静态限制信号的变化 速率。 (10) Rate Limiter Dynamic：动态限制信 号的变化速率。 (11) Hit Crossing：冲击非线性模块。 (12) Wrap to Zero：环零非线性模块。
Hit Crossing
Coulomb & Viscous Friction
Wrap To Zero
图9.8 非线性系统模块组
4. 离散系统模块组（Discrete）
(1) Unit Delay：单位延迟，延迟信号一 个采样周期。 (2) Discrete Transfer Fcn：离散系统的传 递函数，实现离散传递函数。 (3) Discrete Zero-Pole：离散系统的零极 点函数，实现离散零极点模型。 (4) Discrete State-Space：离散系统的状 态方程，实现离散状态空间系统。 (5) First-Order Hold：一阶保持器：实现 一阶采样保持器。
Convert Data Type Conversion
In1
Out1
Subsystem
2. 连续系统模块组（Continuous）
(1) Integrator：积分器模块，输出对输入的时间积分。 (2) Derivative：微分器模块，输出对输入的时间微分。 (3) State-Space：状态空间表达式模块，实现线性状态 空间系统。 (4) Transfer Fcn：传递函数模块，实现线性传递函数。 (5) Zero-Pole：零极点函数模块，实现用零极点方式指 定传递函数。 (6) Transport Delay：传输延迟模块，以固定的时间延 迟输入。 (7) Variable Transport Delay：可变传输延迟模块，以 变化的时间量延迟输入。 (8) Variable Time Delay：可变时间延迟模块。

(6) Zero-Order Hold：零阶保持器，实现零阶保持器。 (7) Discrete Filter：离散滤波器，实现 IIR和 FIR 离散 滤波器。 这些模块都是假设初始条件为零的。可以从Simulink Extras子模块组中的Additional Discrete库中找到允许 初值为非零的模块。（见图9.10）
Assignment
Complex Vector Conversions
-u Unary Minus e u Math Function |u| |u| u u Complex to Magnitude -Angle Magnitude -Angle to Complex Re Im Complex to Real -Imag Re Im Real -Imag to Complex
(1) In1：输入端口模块，为子系统或外 部输入生成一个输入端口。 (2) Constant：常数输入模块，生成一 个常值。 (3) Signal Generator：普通信号发生器， 生成正弦、方波、锯齿波和随意波波形。 (4) From File：读文件模块，加载文件 读数据。
9.2 Simulink的基本界面操作

在matlab命令窗口键入simulink，或在工具 栏上选 即可打开Simulink Library Browser。 继续点击该窗口中的新建按钮，即可打开一 个空白模型窗口。此时我们就可以在模型窗 口建立模型并进行仿真工作。
9.2 Simulink的基本界面操作
9.2 Simulink的基本界面操作
3. 选取建模必需的模块。在左侧的Sources 子模块库里找到Sine Wave模块（正弦信号 模块），将其拖到模型窗口中。 4. 按同样的步骤在Sink子模块库里找到 Scope模块（示波器模块）。 5. 模块的正确连接。按照前面提到的方法， 将Sine Wave模块的输出端连接到Scope模块 的输入端，从而连接起2个模块。 建立起的模型如图9.3：

如图9.6，模 块都是假设初 始条件为零的。 可以从 Simulink Extras子模块 组中的 Additional Linear库中找 到允许初值为 非零的模块。
Continuous -Time Linear Systems
1 s Integrator 1 s+1 Transfer Fcn du /dt Derivative (s-1) s(s+1) Zero -Pole
Sign
Abs
u
min
R
min (u,y) y MinMax Running Resettable
sin Trigonometric Function
t Sine Wave Function
f (z)
Solve f(z) = 0
z
MinMax
Algebraic Constraint
6. 输入源模块组（Sources）
Bus Creator
Bus Selector
Mux
Demux
Switch
1 Gain Product
<= Relational Operator
AND Logical Operator Saturation
Sum
1 s Integrator
1 z Unit Delay
K Ts z-1 Discrete -Time Integrator
MATLAB的仿真集成环境－ Simulink
MATLAB的仿真集成环境―Simulink
Simulink是MATLAB里的一个实现动态系 统建模、仿真与分析的仿真集成环境软 件工具包，是控制系统计算与仿真最先 进的高效工具。本章首先对Simulink环境 介绍，对功能模块做了说明，并给出一 些示例。