simulink建模
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MATLAB命令窗口运行指令：
simulink
SIMULINK模块库浏览器：
Simulink Library Browser 建立一个简单的仿真系统 模块库
建立一个简单的仿真系统
点击“新建”，建立新模型text1 用鼠标在信源模块中选取sine wave，拖曳 至text1窗口 用鼠标在信宿模块中选取scope，拖曳至 text1窗口 连线 启动仿真
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入门
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。
SIMULINK模块库
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（函数和表格模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（输出模块） Sources（输入源模块）
连续模块库(Continuous)
Integrator 积分模块：输入信号积分 Derivative 微分模块 ：输入信号微分 State-Space 线性状态空间模块：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn 传递函数模块：线性传递函数模型 Zero-Pole 零极点传递函数模块：以零极点表示的传递函 数模型 Memory 存储器模块：存储上一时刻的状态值 Transport Delay 传输延迟模块：输入信号延时一个固定 时间再输出 Variable Transport Delay 可变传输延迟模块：输入信号 延时一个可变时间再输出
函数与表格模块库(Function&Tables)
Fcn自定义函数模块：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn MATLAB函数模块：利用matlab的现有函数 进行运算 S-Function S-函数模块：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table一维查表模块：建立输入信号的查询表（线 性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)二维查表模块：建立两个输入信号的查 询表（线性峰值匹配）
非线性模块（ Nonlinear ）
Saturation 饱和度模块：饱和输出，让输出超过某一值时 能够饱和。 Relay 继电模块：滞环比较器，限制输出值在某一范围内 变化。 Switch 选择开关模块：根据设置的门限来确定系统的输出 Manual Switch 手动选择开关模块 Rate Limiter 比率限幅模块:限制输入信号 Dead Zone 死区输出模块:在规定的区内没有输出值 Quantizer 量化模块:把输入信号由平滑状态变成台阶状态
SIMULINK建模与仿真基础
SIMULINK入门 基本建模方法 应用实例
电子学与电子工程学教研室 教员：许佳 luorlnwe@qq.com（email） 772486（tel）
SIMULINK入门
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。
数学模块（ Math ）
Sum 求和模块：加减运算 Product 乘法模块：乘运算 Dot Product 矢量的点乘模块：点乘运算 Gain 增益模块：比例运算 Math Function 常用数学函数模块：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 三角函数模块：三角函数，包括 正弦、余弦、正切等 MinMax 最值模块：最大最小值运算 Abs 绝对值模块：取绝对值 Sign 符号函数模块：符号函数
SIMULINK仿真——模块的连接
一般情况，每个模块都有一个或者多个输入口或者输出口。输 入口通常是模块的左边的“>”符号；输出口是右边的“>”符号。 模块的连接方法：信号线就变成了带有方向箭头的线段，说明 这两个模块的连接成功，否则需要重新进行连接。
线的折弯：按住Shift键，再用鼠标在要折弯的线处单击一下 就会出现圆圈，表示折点，利用折点就可以改变线的形状。 线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可以。 或者按住Ctrl键，并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
模块的基本操作
模块的选定
选定单个和选定多个
模块的复制
复制/粘贴 Ctrl键
模块名操作
点击模块名
模块的样式
Format菜单
简单建模：
简单建模：
支持向量显示
Mux
支持标量扩展
Simulink模块库
在MATLAB命令窗口中输入simulink3 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。
解：(1) 选择SIMULINK模块库浏览器工具栏中的图标 ，打开一个新 的SIMULINK仿真平台窗口。 (2) 从SimPowerSystems模块库和SIMULINK模块库中选择并添加相 应的模块到SIMULINK仿真平台窗口，并进行适当的排列，如图所示。 DC Voltage Source模块来自电力系统模块库的Electrical Sources子库 Breaker模块来自电力系统模块库的Elements子库 Series RLC Branch模块来自电力系统模块库的Elements子库 Series RLC Branch1模块来自电力系统模块库的Elements子库 3个Ground模块来自电力系统模块库的Elements子库，用以模拟接地 Voltage Measurement模块来自电力系统模块库的Measurement子库 Current Measurement模块来自电力系统模块库的Measurement子库
输入源模块（ Sources ）
Constant：常数信号。 Clock：时钟信号。 From Workspace：来自MATLAB的工作空间。 From File(.mat)：来自数据文件。 Pulse Generator：脉冲发生器。 Repeating Sequence：重复信号。 Signal Generator：信号发生器，可以产生正弦、 方波、锯齿波及随意波。 Sine Wave：正弦波信号。 Step：阶跃波信号。
离散模块（Discrete）
Zero-Order Hold 零阶保持器模块： 零阶采样和保持 Unit Delay 单位延迟模块： 一个采样周期的延时 Discrete-time Integrator 离散时间积分模块：离散时间积 分器 Discrete Filter离散滤波器模块：无限脉冲响应(IIR)和有限 脉冲响应(FIR)的数字滤波器 Discrete State-Space 离散状态空间模块：离散状态空间 系统模型 Discrete Transfer-Fcn离散传递函数模块：离散传递函数 模型 Discrete Zero-Pole离散零极点传递函数模块：以零极点 表示的离散传递函数模型 First-Order Hold一阶保持器模块：一阶采样和保持
数学模块（ Math ）
Logical Operator 逻辑运算符模块：逻辑运算 Relational Operator 关系运算模块：关系运算 复数运算模块 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
练习
新建一个SIMULINK的模型文件，试建立并调试一个模 型，实现在一个示波器中同时观察正弦波信号和方波信 号。 已知摄氏温度和华氏温度之间的转换关系如下：
TF (9 / 5)TC 32
试利用SIMULINK建模并仿真该式输入量和输出量间的 关系。 某一直流RC电路结构及参数如图所示，求解当开关闭 合后电容电压和线路电流的变化规律。
输出模块（ Sinks ）
Scope 示波器模块：显示产生的输出信号 XY Graph 二维信号显示模块：两路信号分别作为示波器坐 标的x轴与y 轴,显示二维图形。 To Workspace 输出到工作空间模块：将输出写入MATLAB 的工作空间。 To File(.mat) 输出到文件模块：将输出写入数据文件 Display 显示模块：按照一定的格式显示输入信号的值 Terminator 终止信号模块 Stop simulation 结束仿真模块
加注释
simulink模型的一般性结构
信源
系统
信宿
数值分析：积分模块的应用
0.5tdt 0 f t t 5 0.5tdt
t
0t 5 t 5
பைடு நூலகம்
积分模块应用：复位积分
负变正时 强迫清零
微分方程
x 0.2 x 0.4 x 0.2u(t )
构造微分方程求解模型
其它应用模块集和Simulink扩展库
通信模块集(Communications Blockset)
数字信号处理模块集(DSP Blockset)
电力系统模块集(Power System Blockset)
Simulink扩展库
扩展信号输出模块库(Additional Sinks)
扩展离散库(Additional Discrete)
SIMULINK仿真——模块参数与属性的设置
方法：在所建立的模型窗口中， 选中相应的模块，单击右击鼠标，
在弹出的快捷菜单中单击
“Block parameters”选项，即可 打开该模块的参数设置对话框，。 右击鼠标，在弹出的快捷菜单中 单击“Block Properties”选项， 即可打开该模块的属性设置对话 框。
信号和系统模块 Signal&Systems
In1：输入端。 Out1：输出端。 Mux ：将多个单一输入转化为一个复合输出。 Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出。 Ground：连接到没有连接到的输入端。 Terminator：连接到没有连接到的输出端。 SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
SIMULINK仿真——仿真参数的设置
选择菜单选项[Simulation>Configuration Parameters]，将显示仿真参 数对话框。
1. 设置仿真时间 仿真时间决定了模型仿真的时间或取值区域，其设置完全根据待 仿真系统的特性确定，反映在输出显示上就是示波器的横轴坐标值的 取值范围。“Start time”和“Stop time”项分别用以设置仿真开始时间 (或取值区域下限)和终止时间(或取值区域上限)，默认值分别为0.0和 10.0 2. 选择仿真算法 仿真算法是求常微分方程、传递函数、状态方程解的数值计算方 法，主要有欧拉法(Eular)、阿达姆斯法(Adams)和龙格－库塔法 (Runge-Kutta)。由于动态系统的差异性，使得某种算法对某类问题比 较有效，而另外算法对另一类问题更有效。因此，对不同的问题，可 以选择不同的适应算法和相应的参数，以得到更准确、快速的解。
扩展线性库(Additional Linear)
转换库(Transformations)
触发模块库(Flip Flops)
线性化库(Linearization)
宇航模块库(Airspace Blocks)
SIMULINK模型
外表：直观的方框图 文件：MDL文件 数学：微分方程或差分方程 行为：模拟物理过程的动态性状
simulink
SIMULINK模块库浏览器：
Simulink Library Browser 建立一个简单的仿真系统 模块库
建立一个简单的仿真系统
点击“新建”，建立新模型text1 用鼠标在信源模块中选取sine wave，拖曳 至text1窗口 用鼠标在信宿模块中选取scope，拖曳至 text1窗口 连线 启动仿真
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入门
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。
SIMULINK模块库
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（函数和表格模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（输出模块） Sources（输入源模块）
连续模块库(Continuous)
Integrator 积分模块：输入信号积分 Derivative 微分模块 ：输入信号微分 State-Space 线性状态空间模块：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn 传递函数模块：线性传递函数模型 Zero-Pole 零极点传递函数模块：以零极点表示的传递函 数模型 Memory 存储器模块：存储上一时刻的状态值 Transport Delay 传输延迟模块：输入信号延时一个固定 时间再输出 Variable Transport Delay 可变传输延迟模块：输入信号 延时一个可变时间再输出
函数与表格模块库(Function&Tables)
Fcn自定义函数模块：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn MATLAB函数模块：利用matlab的现有函数 进行运算 S-Function S-函数模块：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table一维查表模块：建立输入信号的查询表（线 性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)二维查表模块：建立两个输入信号的查 询表（线性峰值匹配）
非线性模块（ Nonlinear ）
Saturation 饱和度模块：饱和输出，让输出超过某一值时 能够饱和。 Relay 继电模块：滞环比较器，限制输出值在某一范围内 变化。 Switch 选择开关模块：根据设置的门限来确定系统的输出 Manual Switch 手动选择开关模块 Rate Limiter 比率限幅模块:限制输入信号 Dead Zone 死区输出模块:在规定的区内没有输出值 Quantizer 量化模块:把输入信号由平滑状态变成台阶状态
SIMULINK建模与仿真基础
SIMULINK入门 基本建模方法 应用实例
电子学与电子工程学教研室 教员：许佳 luorlnwe@qq.com（email） 772486（tel）
SIMULINK入门
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。
数学模块（ Math ）
Sum 求和模块：加减运算 Product 乘法模块：乘运算 Dot Product 矢量的点乘模块：点乘运算 Gain 增益模块：比例运算 Math Function 常用数学函数模块：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 三角函数模块：三角函数，包括 正弦、余弦、正切等 MinMax 最值模块：最大最小值运算 Abs 绝对值模块：取绝对值 Sign 符号函数模块：符号函数
SIMULINK仿真——模块的连接
一般情况，每个模块都有一个或者多个输入口或者输出口。输 入口通常是模块的左边的“>”符号；输出口是右边的“>”符号。 模块的连接方法：信号线就变成了带有方向箭头的线段，说明 这两个模块的连接成功，否则需要重新进行连接。
线的折弯：按住Shift键，再用鼠标在要折弯的线处单击一下 就会出现圆圈，表示折点，利用折点就可以改变线的形状。 线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可以。 或者按住Ctrl键，并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
模块的基本操作
模块的选定
选定单个和选定多个
模块的复制
复制/粘贴 Ctrl键
模块名操作
点击模块名
模块的样式
Format菜单
简单建模：
简单建模：
支持向量显示
Mux
支持标量扩展
Simulink模块库
在MATLAB命令窗口中输入simulink3 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。
解：(1) 选择SIMULINK模块库浏览器工具栏中的图标 ，打开一个新 的SIMULINK仿真平台窗口。 (2) 从SimPowerSystems模块库和SIMULINK模块库中选择并添加相 应的模块到SIMULINK仿真平台窗口，并进行适当的排列，如图所示。 DC Voltage Source模块来自电力系统模块库的Electrical Sources子库 Breaker模块来自电力系统模块库的Elements子库 Series RLC Branch模块来自电力系统模块库的Elements子库 Series RLC Branch1模块来自电力系统模块库的Elements子库 3个Ground模块来自电力系统模块库的Elements子库，用以模拟接地 Voltage Measurement模块来自电力系统模块库的Measurement子库 Current Measurement模块来自电力系统模块库的Measurement子库
输入源模块（ Sources ）
Constant：常数信号。 Clock：时钟信号。 From Workspace：来自MATLAB的工作空间。 From File(.mat)：来自数据文件。 Pulse Generator：脉冲发生器。 Repeating Sequence：重复信号。 Signal Generator：信号发生器，可以产生正弦、 方波、锯齿波及随意波。 Sine Wave：正弦波信号。 Step：阶跃波信号。
离散模块（Discrete）
Zero-Order Hold 零阶保持器模块： 零阶采样和保持 Unit Delay 单位延迟模块： 一个采样周期的延时 Discrete-time Integrator 离散时间积分模块：离散时间积 分器 Discrete Filter离散滤波器模块：无限脉冲响应(IIR)和有限 脉冲响应(FIR)的数字滤波器 Discrete State-Space 离散状态空间模块：离散状态空间 系统模型 Discrete Transfer-Fcn离散传递函数模块：离散传递函数 模型 Discrete Zero-Pole离散零极点传递函数模块：以零极点 表示的离散传递函数模型 First-Order Hold一阶保持器模块：一阶采样和保持
数学模块（ Math ）
Logical Operator 逻辑运算符模块：逻辑运算 Relational Operator 关系运算模块：关系运算 复数运算模块 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
练习
新建一个SIMULINK的模型文件，试建立并调试一个模 型，实现在一个示波器中同时观察正弦波信号和方波信 号。 已知摄氏温度和华氏温度之间的转换关系如下：
TF (9 / 5)TC 32
试利用SIMULINK建模并仿真该式输入量和输出量间的 关系。 某一直流RC电路结构及参数如图所示，求解当开关闭 合后电容电压和线路电流的变化规律。
输出模块（ Sinks ）
Scope 示波器模块：显示产生的输出信号 XY Graph 二维信号显示模块：两路信号分别作为示波器坐 标的x轴与y 轴,显示二维图形。 To Workspace 输出到工作空间模块：将输出写入MATLAB 的工作空间。 To File(.mat) 输出到文件模块：将输出写入数据文件 Display 显示模块：按照一定的格式显示输入信号的值 Terminator 终止信号模块 Stop simulation 结束仿真模块
加注释
simulink模型的一般性结构
信源
系统
信宿
数值分析：积分模块的应用
0.5tdt 0 f t t 5 0.5tdt
t
0t 5 t 5
பைடு நூலகம்
积分模块应用：复位积分
负变正时 强迫清零
微分方程
x 0.2 x 0.4 x 0.2u(t )
构造微分方程求解模型
其它应用模块集和Simulink扩展库
通信模块集(Communications Blockset)
数字信号处理模块集(DSP Blockset)
电力系统模块集(Power System Blockset)
Simulink扩展库
扩展信号输出模块库(Additional Sinks)
扩展离散库(Additional Discrete)
SIMULINK仿真——模块参数与属性的设置
方法：在所建立的模型窗口中， 选中相应的模块，单击右击鼠标，
在弹出的快捷菜单中单击
“Block parameters”选项，即可 打开该模块的参数设置对话框，。 右击鼠标，在弹出的快捷菜单中 单击“Block Properties”选项， 即可打开该模块的属性设置对话 框。
信号和系统模块 Signal&Systems
In1：输入端。 Out1：输出端。 Mux ：将多个单一输入转化为一个复合输出。 Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出。 Ground：连接到没有连接到的输入端。 Terminator：连接到没有连接到的输出端。 SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
SIMULINK仿真——仿真参数的设置
选择菜单选项[Simulation>Configuration Parameters]，将显示仿真参 数对话框。
1. 设置仿真时间 仿真时间决定了模型仿真的时间或取值区域，其设置完全根据待 仿真系统的特性确定，反映在输出显示上就是示波器的横轴坐标值的 取值范围。“Start time”和“Stop time”项分别用以设置仿真开始时间 (或取值区域下限)和终止时间(或取值区域上限)，默认值分别为0.0和 10.0 2. 选择仿真算法 仿真算法是求常微分方程、传递函数、状态方程解的数值计算方 法，主要有欧拉法(Eular)、阿达姆斯法(Adams)和龙格－库塔法 (Runge-Kutta)。由于动态系统的差异性，使得某种算法对某类问题比 较有效，而另外算法对另一类问题更有效。因此，对不同的问题，可 以选择不同的适应算法和相应的参数，以得到更准确、快速的解。
扩展线性库(Additional Linear)
转换库(Transformations)
触发模块库(Flip Flops)
线性化库(Linearization)
宇航模块库(Airspace Blocks)
SIMULINK模型
外表：直观的方框图 文件：MDL文件 数学：微分方程或差分方程 行为：模拟物理过程的动态性状