使用simulink bode图的绘制

在Matlab中，大多时候，我们都是用M语言，输入系统的传递函数后，用bode函数绘制bode图对系统进行频率分析，这样做，本人觉得效率远不如Simulink建模高。如何在Matlab/Simulink中画bode图，以前也在网上查过些资料，没看到太多有用的参考。今天做助教课的仿真，又要画电机控制中电流环的bode图，模型已经建好，step response也很容易看出来，可这bode图怎么也出不来，又不愿意用m语言写出传递函数再画。baidu和google 了好一阵，几乎没有一个帖子说的清清楚楚的，经过一番摸索，终于掌握了Simulink里画bode图的方法。.其实，Simulink里画bode图，非常的easy，也很方便。写此文的目的是希望对那些常用Simulink进行仿真希望画bode图又不愿用M语言的新手有所帮助。

以下均是以Matlab R2008a为例。

首先，在simulink里建好model。如图1，这里需要注意的是，输入和输出要用input port 和output port，这样以后画bode图的时候，系统就会知道是这两个变量之间的关系。

图1 建好model

其次，选择线性分析。Tools->Control Design ->Linear Analysis。如图2。

图2 选择Linear Ansysis

将出现如图3所示的Control and Estimation Tools Manager窗口。

图3 Control and Estimation Tools Manager窗口

第三步，激动人心的时刻到了，哈哈。如果你是按照前面的步骤来的，那么这时候，你就应该可以直接画出bode图，在窗口的下方，将“Plot linear analysis result in a ”前面的方框打上勾，已打的就不用管了，再在后面的下拉框里选择“bode response plot”，即画output port和input port之间的bode图，再点击“Linearize Model”按钮，就OK了。其实除了bode图，还可以画其他很多响应曲线，比如step response、impulse response和Nyquist图等等，只需选择相应的step response plot，inpulse response plot或者Nyquist plot等等。方法都是相同的。选择选择“bode response plot”,如图4所示。

图4 画出bode图

稍等片刻，便出现了图1中output port和input port的bode图了。是不是很简单？！

图5 model的bode图

至此，bode已经画完。如果此时还想看看step response或者Nyquist图，也是可以的。只需在bode图上右击，选择Plot Types->Step或者Nyquist等等，as you need！我们选择step，便会出现阶跃响应图。如图6、7所示。

图6 画阶跃响应

图7 显示阶跃响应

上面的bode图和step response都没有网格，看着不精确，没关系。在图上右击，选择Grid，就能出现网格了。想要知道曲线上某点的坐标时，只需在该点上单击，就会显示出该点的坐标值。如图8a,8b。

图8a

图8b 显示网格和曲线上的坐标

关于图画里的操作，就介绍这么多，其他的功能自己去摸索。

回到图3中的Control and Estimation Tools Manager窗口。在该窗口中，除了可以画bode 图之外，还可以看到系统的状态方程、传递函数或者零极点方程。运行完“Linearize Model”后，单击左侧“Linearization Task”下的“Model”，在下方的下拉列表里选择“Zero Pole Gain”（也可以选择“State Space”或者“Transefer Funciton”），就能看到系统输入输出的零极点增益方程。如下图9。

图9 查看系统输入输出之间的关系描述(状态议程、零极点增益、传递函数)

通过Linear Analysis工具，我们可以得到很多关于系统的直观的或者非直观的信息，如bode图、Nyquist图、状态方程、传递函数等等。

以上简单介绍了Matlab/Simulink中利用Control Design的Linear Analysis绘制系统的bode 图，及查看系统输入输出关系的描述。Matlab的功能十分强大，还有许多功能需要探索，以便其更好的帮助我们完成系统建模仿真和控制等