Simulink建模与仿真.ppt
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第五章Simulink建模与仿真Ø系统仿真的基本概念Ø动态系统数学模型及其描述Ø动态系统的Simulink仿真Ø系统过零和代数环Ø子系统和S-函数Ø示例分析系统仿真的基本概念（一）系统（仿真的对象）•系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有物体的集合或总和。
它具有整体性和相关性两个基本特征。
•研究系统通常从以下三方面考虑：实体：组成系统的元素、对象属性：实体的特征。
活动：系统由一个状态到另一个状态的变化过程系统仿真的基本概念（二）系统模型•系统模型是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述。
或者说模型是对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。
•系统仿真中所用的模型可分为实体模型和数学模型。
•实体模型，又称物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建立起来的物理模型。
静态的实体模型最常见的是比例模型，如用于水洞实验以及实验水槽中的鱼雷比例模型。
模型类型静态系统模型动态系统模型连续系统模型离散事件系统集中参数分布参数时间离散数学描代数方程微分方程传递函数偏微分方差分方程、Z变换离散状态概率分布排系统仿真的基本概念述状态方程程方程队论应用举例系统稳态解工程动力学系统动力学热传导场计算机数据采样系统交通系统市场系统电话系统计算机分时系统Petri网状态机UML……系统仿真的基本概念（三）系统仿真的定义•系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统仿真的特殊功效•安全性•经济性系统仿真的作用•优化系统设计。
在复杂的系统建立以前，能够通过改变仿真模型结构和调整参数来优化系统设计。
•对系统或系统的某一部分进行性能评价。
•节省经费。
仿真试验只需在可重复使用的模型上进行，所花费的成本比在实际产品上作试验低。
•重现系统故障，以便判断故障产生的原因。
•可以避免试验的危险性。
MATLAB的仿真工具箱Simulink模型的建立与仿真学习教程优秀PPT课件(基本库原件、搭建
•
Ignore limit and reset when linearizing：若勾选此选项，则表示当系统为线性化系统时，前
面的积分上下线限制和触发事件无效，默认缺省值为不勾选；
•
Enable zero-crossing detection：使系统通过零点检验，默认勾选。
• 搭建Integrator模块如图3-35所示。
•
Pulse Generator其模块属性如图3-19所示。
• 如图3-19所示Pulse Generator模块，对于其属性窗口：
• Amplitude：脉冲信号的振幅，指定为标量或矢量，默认值为1。
• Period(secs)：脉冲数字采样周期，默认值为10。
• Pulse width：脉冲宽度，输入为矢量或标量，默认值为5。
• External reset：设置信号的触发事件（rising, falling, either, level, level hold, none），默认设置为 none，保持系统原态。
• Initial condition source：参数输入的状态，分为外部输入external和内部输入internal，通常默认设 置为internal。
3.3.3 Transfer Fcn模块
• Transfer Fcn其模块属性如图3-37所示。
• 如图3-37所示Transfer Fcn模块，对于其属性窗口：
• Numerator coefficients：传递函数分子系数，系统默认值为[1]；
• Denominator coefficients：传递函数分母系数，系统默认值为[1,1]；
• Derivative模块，表示微分环节，Derivative其模块属性如图3-31所示。 • 如图3-31所示Derivative模块，对于其属性窗口： • 搭建Derivative模块如图3-32所示。
《SIMULINK仿真基础》课件
《SIMULINK仿真基础》 PPT课件
SIMULINK仿真基础课程介绍，通过深入浅出的方式帮助学员掌握SIMULINK 的基本知识和仿真实践技巧。
课程大纲
SIMULINK基础知识
SIMULINK简介、软件界面介绍、模型的创 建方式、模型的保存和加载。
仿真方法与技巧
仿真参数设置、仿真停止方式、数据可视化 方法。
并实现控制和优化
项目仿真分析
学习仿真技巧，掌握仿真参数设置，能够 运用仿真进行系统分析、控制和优化。
通过实际案例学习，能够应用SIMULINK 进行电路、控制系统、机械系统和通信系 统的仿真分析。
模型建立流程
模型建立步骤、系统建模方法、模型参数设 置。
仿真应用案例
电路仿真实例、控制系统仿真实例、机械系 统仿真实例、通信系统仿真实例。
目标学员
1 工程师
具备一定仿真基础，希望深入学习SIMULINK并应用于实际工程项目的工程师。
2 科研人员
希望运用仿真技术进行科研工作的科研人员。
3 学生
对仿真技术和工程应用感兴趣的学生，尤其是自动化握SIMULINK的基础知识
2 熟练掌握SIMULINK模型建立流程
了解SIMULINK的特点、功能和基本操作， 掌握基本的建模方法。
学习模型建立的基本步骤，了解不同系统 的建模方法，并掌握模型参数设置。
3 能够运用SIMULINK进行仿真分析， 4 能够应用SIMULINK完成实际工程
SIMULINK仿真基础课程介绍，通过深入浅出的方式帮助学员掌握SIMULINK 的基本知识和仿真实践技巧。
课程大纲
SIMULINK基础知识
SIMULINK简介、软件界面介绍、模型的创 建方式、模型的保存和加载。
仿真方法与技巧
仿真参数设置、仿真停止方式、数据可视化 方法。
并实现控制和优化
项目仿真分析
学习仿真技巧，掌握仿真参数设置，能够 运用仿真进行系统分析、控制和优化。
通过实际案例学习，能够应用SIMULINK 进行电路、控制系统、机械系统和通信系 统的仿真分析。
模型建立流程
模型建立步骤、系统建模方法、模型参数设 置。
仿真应用案例
电路仿真实例、控制系统仿真实例、机械系 统仿真实例、通信系统仿真实例。
目标学员
1 工程师
具备一定仿真基础，希望深入学习SIMULINK并应用于实际工程项目的工程师。
2 科研人员
希望运用仿真技术进行科研工作的科研人员。
3 学生
对仿真技术和工程应用感兴趣的学生，尤其是自动化握SIMULINK的基础知识
2 熟练掌握SIMULINK模型建立流程
了解SIMULINK的特点、功能和基本操作， 掌握基本的建模方法。
学习模型建立的基本步骤，了解不同系统 的建模方法，并掌握模型参数设置。
3 能够运用SIMULINK进行仿真分析， 4 能够应用SIMULINK完成实际工程
MATLABSimulink建模与仿真基础 ppt课件
第一部分 MATLAB软件平台及编 程
Simulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真 基础
2、打开文件 打开仿真模型文件主要有以下几种方式：
★ 在Matlab命令窗口输入不加扩展名的文件名
★ 在Matlab命令窗口选择“File”“Open”
★ 在Simulink模块库浏览器窗口选择 “File”“Open”
★ 在Simulink模型窗口选择“File”“Open”
MATLABSimulink建模与仿真 基础
◆ 信号线分支：将光标指向信号线的分支点上，按 住鼠标右键，光标变为十字，拖动鼠标直到分支线 的终点，释放鼠标。
虚线，因为终端 没有连接到模块
◆ 信号线文本注释，在信号线中插入模块，略……
MATLABSimulink建模与仿真 基础
1、基本模块
Simulink 基本模块
Simulink模块库 包含各种功能模块，如：放大器、 微分器、积分器、各种信号源等。
MATLABSimulink建模与仿真 基础
Simulink模型的文件为MDL模型文件，扩展名 为.mdl，以ASCII码形式存储。
1、新建文件 新建仿真模型文件主要有以下几种方式：
★ 在Matlab命令窗口选择 “File”“New”“Model” ★ 在命令窗口运行simulink命令，在弹出的模块库 浏览器窗口中选择“File”“New”“Model” ★在Simulink模型窗口中选择 “File”“New”“Model”
Simulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真基础
MATLABSimulink建模与仿真 基础
2、打开文件 打开仿真模型文件主要有以下几种方式：
★ 在Matlab命令窗口输入不加扩展名的文件名
★ 在Matlab命令窗口选择“File”“Open”
★ 在Simulink模块库浏览器窗口选择 “File”“Open”
★ 在Simulink模型窗口选择“File”“Open”
MATLABSimulink建模与仿真 基础
◆ 信号线分支：将光标指向信号线的分支点上，按 住鼠标右键，光标变为十字，拖动鼠标直到分支线 的终点，释放鼠标。
虚线，因为终端 没有连接到模块
◆ 信号线文本注释，在信号线中插入模块，略……
MATLABSimulink建模与仿真 基础
1、基本模块
Simulink 基本模块
Simulink模块库 包含各种功能模块，如：放大器、 微分器、积分器、各种信号源等。
MATLABSimulink建模与仿真 基础
Simulink模型的文件为MDL模型文件，扩展名 为.mdl，以ASCII码形式存储。
1、新建文件 新建仿真模型文件主要有以下几种方式：
★ 在Matlab命令窗口选择 “File”“New”“Model” ★ 在命令窗口运行simulink命令，在弹出的模块库 浏览器窗口中选择“File”“New”“Model” ★在Simulink模型窗口中选择 “File”“New”“Model”
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
新疆大学电气工程学院
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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
第二讲Simulink建模与仿真PPT课件
两模块不在同一水平线上
(2) 模块间连线的调整
如图1，这种调整模块间连线位置的情况采用鼠标简单拖动 的办法实现。即先把鼠标移到需要移动的线段的位置，按住 鼠标左键，移动鼠标到目标位置，释放鼠标左键。
还有一种情况如图2所示，要把一条直线分成斜线段。调整 方法和前一种情况类似，不同之处在于按住鼠标之前要先按 下Shift键，出现小黑方框之后，鼠标点住小黑方框移动，移 动好后释放Shift键和鼠标。
一、选取模块
当选取单个模块时，只要用鼠标在模块上单击即可，这时模块的角上 出现黑色的小方块。选取多个模块时，在所有模块所占区域的一角按 下鼠标左键不放，拖向该区域的对角，在此过程中会出现虚框，当虚 框包住了要选的所有模块后，放开鼠标左键，这时在所有被选模块的 角上都会出现小黑方块，表示模块被选中了。此过程如下图所示。
模块名和模块图标中的字体也可以更改，方法是选定模块，在菜单 Format下选取Font，这时会弹出Set Font的对话框，在对话框中选 取想要的字体。
(3) 改变模块名的位置
模块名的位置有一定的规律，当模块的接口在左右两侧时，模块名 只能位于模块的上下两侧，缺省在下侧：当模块的接口在上下两侧时， 模块名只能位于模块的左右两侧，缺省在左侧。
模块参数设置对话
每个模块都有一个内容相同的特性（Properties）设置对 话框，如下图所示。
它包括如下几项： (1) 说明（Description）
是对该模块在模型中用法的注释。 (2) 优先级（Priority）
规定该模块在模型中相对于其他模块 执行的有限顺序。优先级的数值必须 是整数或不输入数值，这时系统会自 动选取合适的优先级。优先级的数值 越小（可以是负整数），优先级越高。 (3) 标记(Tag） 用户为模块添加的文本格式的标记。 (4) 调用函数（Open function） 当用户双击该模块时调用的Matlab函 数。 (5) 属性格式字符串（Attributes format string）
(2) 模块间连线的调整
如图1，这种调整模块间连线位置的情况采用鼠标简单拖动 的办法实现。即先把鼠标移到需要移动的线段的位置，按住 鼠标左键，移动鼠标到目标位置，释放鼠标左键。
还有一种情况如图2所示，要把一条直线分成斜线段。调整 方法和前一种情况类似，不同之处在于按住鼠标之前要先按 下Shift键，出现小黑方框之后，鼠标点住小黑方框移动，移 动好后释放Shift键和鼠标。
一、选取模块
当选取单个模块时，只要用鼠标在模块上单击即可，这时模块的角上 出现黑色的小方块。选取多个模块时，在所有模块所占区域的一角按 下鼠标左键不放，拖向该区域的对角，在此过程中会出现虚框，当虚 框包住了要选的所有模块后，放开鼠标左键，这时在所有被选模块的 角上都会出现小黑方块，表示模块被选中了。此过程如下图所示。
模块名和模块图标中的字体也可以更改，方法是选定模块，在菜单 Format下选取Font，这时会弹出Set Font的对话框，在对话框中选 取想要的字体。
(3) 改变模块名的位置
模块名的位置有一定的规律，当模块的接口在左右两侧时，模块名 只能位于模块的上下两侧，缺省在下侧：当模块的接口在上下两侧时， 模块名只能位于模块的左右两侧，缺省在左侧。
模块参数设置对话
每个模块都有一个内容相同的特性（Properties）设置对 话框，如下图所示。
它包括如下几项： (1) 说明（Description）
是对该模块在模型中用法的注释。 (2) 优先级（Priority）
规定该模块在模型中相对于其他模块 执行的有限顺序。优先级的数值必须 是整数或不输入数值，这时系统会自 动选取合适的优先级。优先级的数值 越小（可以是负整数），优先级越高。 (3) 标记(Tag） 用户为模块添加的文本格式的标记。 (4) 调用函数（Open function） 当用户双击该模块时调用的Matlab函 数。 (5) 属性格式字符串（Attributes format string）
《SIMULINK仿真》PPT课件
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（4）Discrete（离散系统模块库） 模块包括描述离散时间系统的模块，其中主要模块有： Difference（差分）； Discrete Derivative（离散微分）； Discrete Filter（离散滤波器）； Discrete State-Space（离散状态空间模型）； Discrete Transfer Fcn（离散传递函数）； Discrete Zero-Pole（以零极点表示的离散传递函数模型）； Discrete Time Integrator（离散时间积分器）； First-Order Hold（一阶采样和保持器） Integer Delay（整数延迟）； Zero-Order Hold（零阶采样和保持器）； Unit Delay（单位延迟）；
4.1.3 SIMULINK界面窗口介绍
SIMULINK模型创建窗口
Simulink的工作原理
• • • • • 仿真包括以下几个步骤。 （1）模型编译 （2）连接 （3）仿真执行 一般仿真模型都采用数值积分来仿真 的，相邻两个时间点的长度为步长，步长 的大小取决于求解器的类型。
4.1.4 SIMULINK的常用模块库
• • • • • • • • • •
（11）Sources（输入源模块库） Band-Limited White Noise（带宽限制的白噪声）； Clock（时钟信号）； Constant（常数信号）； Pulse Generator（脉冲发生器）； Repeating Sequence（重复序列信号）； Signal Generator（信号发生器）； Sine Wave（正弦波信号）； Random Number（随机数）； Step（阶跃波信号）；
第七讲Simulink仿真38页PPT
标签和模块的位置，选择菜单命令 [Diagram>Format> Show Block Name]，隐藏/显 示标签；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
15
7.3.3 模块连接
模块连接通过信号线实现。 信号线是Simulink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。 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。
16
7.3.3 模块连接
信号线基本操作
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
12
7.3.2 模块操作
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
操作目的
操作方法
从模块库浏览器中选取需
要的模块放入SIMULINK
仿真平台窗口中
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
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7.3.1 Simulink的基本模块
模块是构成Simulink系统仿真模 型的基本单元，建模过程主要涉 及Simulink模块的操作。
基本模块库
基本模块库是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、信号源等 各类子模块库，具有通用性。
专业模块库
Simulink在工程仿真领域的广泛 应用，相关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、模糊控制、神经网络等 多种专业模块库，专业模块库提 高相关领域的建模效率。
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7.3.3 模块连接
模块连接通过信号线实现。 信号线是Simulink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。 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。
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7.3.3 模块连接
信号线基本操作
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
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7.3.2 模块操作
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
操作目的
操作方法
从模块库浏览器中选取需
要的模块放入SIMULINK
仿真平台窗口中
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
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7.3.1 Simulink的基本模块
模块是构成Simulink系统仿真模 型的基本单元，建模过程主要涉 及Simulink模块的操作。
基本模块库
基本模块库是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、信号源等 各类子模块库，具有通用性。
专业模块库
Simulink在工程仿真领域的广泛 应用，相关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、模糊控制、神经网络等 多种专业模块库，专业模块库提 高相关领域的建模效率。