第五章-matlabsimulink下数学模型的建立
matlab simulink设计与建模-概述说明以及解释
matlab simulink设计与建模-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述该篇文章的主题和内容的重要性。
可以参考以下写法：引言部分首先概述了文章的主要内容和结构，主要涉及Matlab Simulink的设计与建模方法。
接下来，我们将详细介绍Matlab Simulink 的基本概念、功能和应用，并探讨其在系统设计和仿真建模中的重要性。
本文旨在向读者提供一种全面了解Matlab Simulink的方法，并帮助他们在实际工程项目中运用该工具进行系统设计和模拟。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解Matlab Simulink的优势和特点，并学会如何使用其开发和设计各种复杂系统，从而提高工程的效率和准确性。
在接下来的章节中，我们将重点介绍Matlab Simulink的基本概念和设计方法，以及实际案例的应用。
最后，我们将通过总结现有的知识和对未来发展的展望，为读者提供一个全面的Matlab Simulink设计与建模的综合性指南。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以以下几个部分展开对MATLAB Simulink的设计与建模的讨论。
第一部分是引言部分，其中概述了本文的主要内容和目的，并介绍了文章的结构安排。
第二部分是正文部分，主要包括MATLAB Simulink的简介和设计与建模方法。
在MATLAB Simulink简介部分，将介绍该软件的基本概念和功能特点，以及其在系统设计和建模中的优势。
在设计与建模方法部分，将深入讨论MATLAB Simulink的具体应用技巧和方法，包括系统建模、模块化设计、信号流图、仿真等方面的内容。
第三部分是结论部分，主要总结了本文对MATLAB Simulink设计与建模的讨论和分析，并对其未来的发展方向进行了展望。
通过以上结构安排，本文将全面介绍MATLAB Simulink的设计与建模方法，以期为读者提供一个全面而系统的了解，并为相关领域的研究和应用提供一些借鉴和参考。
MATLABSimulink模型建立与仿真指南
MATLABSimulink模型建立与仿真指南第一章：MATLAB与Simulink简介MATLAB是一种高级的数值计算和科学分析的编程语言，由MathWorks开发。
它提供了强大的数学函数库和绘图工具，使得用户可以进行复杂的数值计算和数据可视化。
Simulink是MATLAB的扩展，是一种用于建立和仿真动态系统的图形化环境。
在MATLAB中，用户可以通过命令行或脚本文件进行计算。
而在Simulink中，用户可以利用图形化界面来搭建系统模型，并进行仿真。
Simulink提供了丰富的预置模块库，用户只需将这些模块连接起来，即可构建复杂的系统模型。
第二章：Simulink模型的基本组成Simulink模型由多个部分组成，包括输入信号、输出信号和系统组件。
输入信号可以是手动输入的常数，也可以是来自其他模型的信号。
输出信号是用户对系统模型感兴趣的结果。
系统组件即模型中的各个模块，这些模块可以完成各种功能，如乘法、滤波、逻辑运算等。
第三章：模型建立与仿真流程1. 确定系统模型的目标和需求：在建立模型之前，需要明确系统模型的目标和需求。
这些可能包括系统的输入输出关系、稳定性要求、性能要求等。
2. 模型建立：根据系统的目标和需求，选择合适的系统组件，并将其连接起来，构建系统模型。
可根据需要进行参数设置，以适应不同的场景。
3. 仿真设置：在进行仿真之前，需要设置仿真参数。
这些包括仿真时间、仿真步长等。
仿真时间指定了仿真的时间范围，仿真步长指定了仿真的时间间隔。
4. 仿真运行：设置好仿真参数后，可以运行仿真。
Simulink将逐步模拟系统的行为，并输出仿真结果。
第四章：Simulink模型调试与优化在进行仿真时，可能会发现模型存在问题，如输出不符合预期、系统不稳定等。
这时需要对模型进行调试和优化。
1. 系统调试：可以通过数据观察、信号域分析等方法，定位系统问题。
更换输入信号、输出信号，或调整模型参数，可以帮助发现问题。
matlab Simulink建模与仿真.ppt [兼容模式]
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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中simulink仿真的搭建规则
matlab中simulink仿真的搭建规则
在MATLAB的Simulink中进行仿真搭建，需要遵循以下规则：
1. 模型文件：启动Simulink后，可以在Simulink Library Browser窗口中，通过拖放模块进行模型搭建。
模型搭建完成后，需要将其保存为.slx文件格式。
2. 模块的连接：在Simulink中，可以通过鼠标拖动模块的端口进行连接。
连接时，需要确保连接线在两个模块之间完全接触，以避免出现断路或接触不良的情况。
3. 模块的参数设置：在连接模块后，需要进入每个模块的参数设置界面，根据需要进行参数设置。
例如，可以设置输入信号的幅值、频率等参数。
4. 仿真时间的设置：在Simulink中，可以设置仿真的起始时间和结束时间。
通常，仿真的时间范围应该覆盖输入信号的整个周期。
5. 仿真结果的显示：在Simulink中，可以通过将示波器模块连接到输出端口来显示仿真结果。
示波器模块可以实时显示输出信号的波形。
以上是Simulink中进行仿真搭建的基本规则，但具体的搭建规则可能会因应用场景和模型复杂度的不同而有所差异。
因此，建议在具体的仿真项目中，仔细阅读官方文档和教程，以了解更多关于搭建规则和操作细节的信息。
matlab simulink模型搭建方法
matlab simulink模型搭建方法Matlab Simulink是一个强大的多领域仿真和模型搭建环境，广泛应用于控制系统、信号处理、通信系统等多个领域。
本文将详细介绍Matlab Simulink模型搭建的方法，帮助您快速掌握这一技能。
一、Simulink基础操作1.启动Simulink：在Matlab命令窗口输入“simulink”，然后按回车键，即可启动Simulink。
2.创建新模型：在Simulink开始页面，点击“新建模型”按钮，或在菜单栏中选择“文件”→“新建”→“模型”，创建一个空白模型。
3.添加模块：在Simulink库浏览器中，找到所需的模块，将其拖拽到模型窗口中。
4.连接模块：将鼠标光标放在一个模块的输出端口上，按住鼠标左键并拖拽到另一个模块的输入端口，松开鼠标左键，完成模块间的连接。
5.参数设置：双击模型窗口中的模块，可以设置模块的参数。
6.模型仿真：在模型窗口中，点击工具栏上的“开始仿真”按钮，或选择“仿真”→“开始仿真”进行模型仿真。
二、常见模块介绍1.源模块：用于生成信号，如Step、Ramp、Sine Wave等。
2.转换模块：用于信号转换和处理，如Gain、Sum、Product、Scope 等。
3.控制模块：用于实现控制算法，如PID Controller、State-Space等。
4.建模模块：用于构建物理系统的数学模型，如Transfer Fcn、State-Space等。
5.仿真模块：用于设置仿真参数，如Stop Time、Solver Options等。
三、模型搭建实例以下以一个简单的线性系统为例，介绍Simulink模型搭建过程。
1.打开Simulink，创建一个空白模型。
2.在库浏览器中找到以下模块，并将其添加到模型窗口中：- Sine Wave（正弦波信号源）- Transfer Fcn（传递函数模块）- Scope（示波器模块）3.连接模块：- 将Sine Wave的输出端口连接到Transfer Fcn的输入端口。
第五章 matlabsimulink下数学模型的建立
三.SIMULINK仿真的运行
构建好一个系统的模型之后，接下来的事情就是运行模型，得出 仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤：设置仿真参数， 启动仿真和仿真结果分析。 一、设置仿真参数和选择解法器 设置仿真参数和选择解法器，选择Simulation菜单下的Parameters命 令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿 真的参数。 Solver页，它允许用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。
标题栏 菜单栏
SIMILINK模块库简介： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平 台模块） 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）
d) ode15s：是一种基于数字微分公式的解法器（NDFs）。也是一种多步 解法器。适用于刚性系统，当用户估计要解决的问题是比较困难的， 或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s。
e)
ode23s：它是一种单步解法器，专门应用于刚性系统，在弱误差允 许下的效果好于ode15s。它能解决某些ode15s所不能有效解决的stiff 问题。
此页可以进行的设置有：选择仿真开始和结束的时间；选择解法器， 并设定它的参数；选择输出项。 1) 仿真时间：注意这里的时间概念与真实的时间并不一样，只是计算机 仿真中对时间的一种表示，比如10秒的仿真时间，如果采样步长定为 0.1，则需要执行100步，若把步长减小，则采样点数增加，那么实际 的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0，而结束时间视不同 的因素而选择。总的说来，执行一次仿真要耗费的时间依赖于很多因 素，包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速 度等等。 2) 仿真步长模式：用户在Type后面的第一个下拉选项框中指定仿真的步 长选取方式，可供选择的有Variable-step（变步长）和Fixed-step（固 定步长）方式。变步长模式可以在仿真的过程中改变步长，提供误差 控制和过零检测。固定步长模式在仿真过程中提供固定的步长，不提 供误差控制和过零检测。用户还可以在第二个下拉选项框中选择对应 模式下仿真所采用的算法。
第五章 Simulink系统建模与仿真
本章重点
Simulink基本结构 Simulink模块 系统模型及仿真
一、Simulink简介
Simulink 是MATLAB 的工具箱之一，提供交互式动态系统
建模、仿真和分析的图形环境
可以针对控制系统、信号处理及通信系统等进行系统的建 模、仿真、分析等工作 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、多任务离散事件系统。
从模块库中选择合适的功能子模块并移至编辑窗口中，按 设计要求设置好各模块的参数，再将这些模块连接成系统 Simulink的仿真过程就是给系统加入合适的输入信号模块 和输出检测模块，运行系统，修改参数及观察输出结果等
过程
二、Simulink的基本结构
Simulink窗口的打开
命令窗口：simulink 工具栏图标：
三、Simulink模型创建
7、信号线的标志
信号线注释：双击需要添加注释的信号线，在弹出的文本编辑 框中输入信号线的注释内容
信号线上附加说明：（1） 粗线表示向量信号：选中菜单Forma t|Wide nonscalar lines 即可以把图中传递向量信号的信号线用粗 线标出；（2）显示数据类型及信号维数：选择菜单Format|Port data types 及Format|Signaldimensions，即可在信号线上显示前 一个输出的数据类型及输入/输出信号的维数；（3） 信号线彩 色显示：选择菜单Format|Sample Time Color，SIMULINK 将用 不同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及线。
同一窗口内的模块复制： （1）按住鼠标右键，拖动鼠标到目标
matlab与simulink设计与建模
matlab与simulink设计与建模【原创版】目录1.MATLAB 与 Simulink 简介2.MATLAB 的应用领域3.Simulink 的应用领域4.MATLAB 与 Simulink 的结合5.案例：使用 MATLAB 与 Simulink 进行通信仿真6.总结正文一、MATLAB 与 Simulink 简介MATLAB 是一款广泛应用于科学计算、数据分析、可视化和算法开发的软件，它有强大的矩阵计算能力和各种工具箱，可以满足各种工程和科研需求。
Simulink 是 MATLAB 旗下的一款建模和仿真工具，主要用于动态系统建模、仿真和分析。
二、MATLAB 的应用领域MATLAB 在许多领域都有广泛的应用，如信号处理、图像处理、通信、控制、金融分析等。
在信号处理方面，MATLAB 提供了丰富的信号处理函数和工具箱，可以方便地实现各种信号处理算法。
在图像处理方面，MATLAB 的图像处理工具箱可以实现图像的读取、显示、保存、滤波、边缘检测等操作。
三、Simulink 的应用领域Simulink 主要用于动态系统的建模、仿真和分析。
在通信领域，Simulink 可以用于通信系统的建模和仿真，可以模拟各种通信信道、调制解调器、编码解码器等。
在控制领域，Simulink 可以用于控制系统的建模和仿真，可以模拟各种控制器、控制器、执行器等。
四、MATLAB 与 Simulink 的结合MATLAB 和 Simulink 可以相互结合使用，可以实现从建模、仿真到分析的全过程。
在通信仿真方面，可以先用 MATLAB 设计通信信号，然后使用 Simulink 构建通信系统，最后用 MATLAB 进行信号处理和分析。
五、案例：使用 MATLAB 与 Simulink 进行通信仿真假设我们需要设计一个简单的通信系统，包括信号调制、信道传输和信号解调。
首先，我们可以使用 MATLAB 设计信号调制和信号解调的算法，然后将这些算法用 Simulink 构建成一个通信系统。
matlab与simulink设计与建模
matlab与simulink设计与建模一、Matlab与Simulink简介1.Matlab是一种高级编程语言，广泛应用于数学计算、算法实现、数据可视化等领域。
它具有丰富的函数库，可以轻松实现各种数学运算、矩阵操作和图形绘制等功能。
2.Simulink是Matlab的一个组件，主要用于模拟和分析动态系统。
它提供了一套基于图形的建模环境，用户可以通过拖放模块搭建复杂的系统模型，并进行仿真与分析。
二、Matlab与Simulink的应用领域1.数学计算与算法实现：Matlab可以用于解决数学问题、实现算法和编写计算程序，如线性代数运算、概率论与数理统计、图像处理等。
2.控制系统设计与分析：利用Matlab和Simulink的丰富函数库和工具箱，可以方便地进行控制系统的设计、仿真和分析。
3.通信系统设计与仿真：Simulink提供了一系列与通信系统设计相关的模块，如信号源、调制解调、信道、检测等，可以用于搭建和仿真各种通信系统。
4.信号处理与分析：Matlab和Simulink具有丰富的信号处理函数和模块，可以用于信号生成、滤波、变换、识别等任务。
三、Matlab与Simulink的基本操作与技巧1.变量与数据类型：Matlab中的变量需声明，支持标量和矩阵类型。
Simulink中的变量在模型搭建过程中自动创建。
2.矩阵运算与函数调用：Matlab中可以使用内置函数进行矩阵运算，如加减乘除、求逆、迹等。
Simulink中的函数调用主要通过模块的参数设置实现。
3.图形绘制与数据分析：Matlab提供了丰富的绘图函数，可以创建各种图形；Simulink仿真结果可通过图表进行展示和分析。
四、Simulink建模与仿真1.建模基本步骤：创建模型、配置模块参数、连接模块、设置仿真参数、运行仿真、分析结果。
2.仿真参数设置与优化：包括求解器设置、仿真时间、输出设置等，需根据模型特点进行优化。
3.模型验证与测试：通过与其他软件或实验数据进行对比，检验模型的正确性和准确性。
Simulink下数学模型建立与仿真
信号源模块组 常数输入模块 斜坡输入 正弦信号 不连续脉冲信号 脉冲信号 时钟信号 读文件模块
普通信号源发生器 阶跃输入
重复连续输入
杂波信号
数字时钟 读工作空间模块
正态分布随机数模块 均匀分布随机数模块
带宽限幅白噪声
返回目录
输出池模块组
示波器模块
XY示波器
数字模块
仿真终止模块
第四章
Simulink下数学模型建立与仿真
Simulink模块库简介 Simulink模型的建立 Simulink模型的例子
Simulink模块库简介
Simulink模型库窗口的启动 Simulink模型库中的模块组
返回主目录
Simulink模型库浏览器
如图右键点击Simulink则可 以打开Simulink模块库，此 时可以看出整个Simulink模 块库是由各个模块组组成的。 以下将对常用的模块组和 模块做一个概述。
返回目录
数学运算模块组
求积模块
求和模块
点乘模块 矩阵增益
增益函数
数字函数
三角函数 绝对值函数 符号函数 组合逻辑模块 取整模块
逻辑运算模块 复数的实部虚部 提取模块
代数约束模块
返回目录
Simulink模型库中的Source模块组块组 Repeating Sequence 生成一重复的任意信号 Repeating Sequence Interpolated 生成一重复的 任意信号，可以插值 Repeating Sequence Stair 生成一重复的任意信 号，输出的是离散值 Signal Builder 带界面交互的波形设计 Signal Generator 生成变化的波形 Sine Wave 生成正弦波 Step 生成一阶跃函数 Uniform Random Number 生成均匀分布的随机 数 Ramp 生成一连续递增或递减的信号 Random Number 生成正态分布的随机数
MATLAB开发环境的SIMULINK库文件的建立方法
MATLAB开发环境的SIMULINK库文件的建立方法MATLAB开发环境的SIMULINK库文件的建立方法在MATLAB开发环境中，Simulink仿真平台可以建立用户自定义的库文件，并将它们显示在Library Browser窗口下，方便用户进行模块的操作。
用户可以将一些平时使用比较频繁，或者自己建立的一些封装子模块集中在一块，方便使用。
要建立Simulink库文件，首先启动Simulink工作窗口，单击菜单栏【File】下的【New】选项，选择【library】选项，打开一个新的Library窗口界面，此时，用户可以将自己需要添加的一些模块加入到新的窗口中。
然后保存为所需要定义的库文件名称。
这样，就建立了一个自定义的库文件。
虽然按照上述的方法，将一些用户常用的模块集中在一块，可以方便使用，但是，每次使用都需要打开自定义模块的窗口，而无法象Simulink仿真模块一样显示在Library Browser窗口下。
按照以下步骤可以实现该功能：·首先建立一个库文件，将自定义的封装模块加入库文件中，保存文件，在这里，命名为：own_definition.lib。
·在Matlab路径下创建存放库文件的路径，也即自定义的模块库在Library Browser下的显示位置。
注意在Matlab中，每一个模块库文件所在的路径必须不同。
创建的Maltab路径是：D:\MATLAB\R2006a\toolbox\Simulink\myLibrary（根据自己的Matlab安装路径来确定）,其中myLibrary为自定义的文件夹。
·将第一步中建立的库文件拷贝到新建的Matlab路径下。
在Matlab主窗口的【File】菜单栏下选择【Set Path】选项，然后单击【Add Folder】按钮，将新建的路径添加进来,然后保存(Save)，退出(Close)。
· 要显示自定义的模块库，还需要拷贝slblocks.m函数到新建的路径下。
MATLAB使用Simulink 进行建模与仿真方法
方法/步骤
第一步：我们打开MATLAB软件，然后 在命令窗口中输入simulink或点击左 上角的【新建】，然后选择 【simulink Model】，如下图所示。
方法/步骤
第二步：此时将进入如下图所示的 Simulink界面，我们点击工具栏中的 【Library Browser】，如下图所示。
方法/步骤
第五步：基本的仿真模型需要信号发 生装置，我们可以选择如下图所示的 各种信号发生器，如正弦波信号发生 器，我们将其拖动到仿真模型框图。
方法/步骤
第六步：有了信号发生装置，作为一 个合理的仿真模型则必有信号接收与 显示装置，如下图所示，我们可以选 择Scope进行波形显示。
方法/步骤
第七步：我们选择好基本的输入输出 装置后，如下图所示，我们在仿真模 型框图中布局好装置位置并进行连线。
方法/步骤
第八步：仿真模型连线完毕后，检查 无误后我们就可以按下【Run】按钮， 运行我们的仿真程序了，如下图所示， 我们可以在显示器件中观察仿真结果， 并进行模型调整与修改。
注意事项
Simulink是 MATLAB很强大的系统建模、仿真和分析功能组件，上述方法、步骤只介绍了使用 Simulink搭建最基础的输入输出模型。
参考资料：Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析
《Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析》是2008年清华大学出版的一本图书，作者是 邵玉斌。
参考资料：基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）
《基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）》是2017年10月北京航空航天大学出 版社出版的图书，作者张瑾，周原，姚巧鸽，赵静。本书以MATLAB R2016a为平台,通过大量的 MATLAB、Simulink仿真实例,加深读者对通信系统原理的理解。
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真一、引言MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具，广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。
本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模1. 模型构建在MATLAB Simulink中，可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。
首先，将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中，然后连接这些模块，形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置对于系统模型的各个组件，可以设置对应的参数和初始条件。
通过双击模块可以打开参数设置对话框，可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接在模型中，各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。
在拖拽模块连接的同时，可以进行信号的名称设置，以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真1. 仿真参数设置在进行系统仿真之前，需要设置仿真的起止时间、步长等参数。
通过点击仿真器界面上的参数设置按钮，可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行在设置好仿真参数后，可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。
仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算，并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析仿真结束后，可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。
Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具，可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作，以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计1. 参数优化方法MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法，可以通过这些算法对系统模型进行优化。
可以通过设置优化目标和参数范围，以及定义参数约束条件等，来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。
通过这些工具，可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作，以满足系统性能要求。
第五讲 基于MATLAB-Simulink的建模与仿真
MATLAB软件简介？
MATLAB软件的典型应用领域：
❖科学研究； ❖工程技术应用研究 ❖CAI（Computer Aided Instruct） ❖数学实验（Mathematical Experiment） ❖数学建模（Mathematical Modeling）
模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递
函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时 一个给定时间再输出 Variable Transport Delay：输入 信号延时一个可变时间再输出
✓ 离散模块（Discrete）
For循环不能用For循环内重新赋值循环变
量n来终止。
在For循环中循环控制量的范围可以是任
何有效的MATLAB矩阵。比如
data=[11 9 45 6; 7 16 -1 5];
for n=data
x=n(1)-n(2)
end 这时程序的输出有四个数值，分别是矩阵
data的两列相减的结果
x = 4 x = -7
x = 46 x = 1
For循环可按需要嵌套，即For循环体内的命 令组中可以出现另一个For循环体，这体现了 For循环体也是命令组。比如 for n=1:5
for m=5:-1:1
A(n,m)=n^2+m^2; End
end
MATLAB软件简介？
While-end循环以不定的次数求一组语句的值。 Whil-end 循环的一般形式是： while expression（控制表达式） {commands} end 只要在控制表达式（expression）里的所有元 素为真，就执行While和end语句之间的命令 串（{commands}）。
matlab语言第5章 Simulink仿真设计
信号源模块（Sources）
l Band-Limited White Noise：宽带限幅白噪声； l Chirp Signal：线性调频信号（频率随时间线性变 化的正弦波）；
l Clock：时钟信号； l Constant：常数输入； l Counter Free-Running：自动计数器，发生溢出后， 从0开始重新计数；
分； lPID Controller：PID控制； lPID Controller（2DOF）：二维PID控制； lState-Space：状态空间模型； lTransfer-Fcn：传递函数模型； lTransport Delay：输入信号延迟一个固定时间输出； lVariable Time Delay：输入可变时间信号延迟输出； lVariable Transport Delay：输入信号延迟可变输出； lZero-Pole：零极点模型。
3. Simulink模型的创建和仿真
以图示系统建立Simulink模型
模型建立
（1）启动工具箱 （2）建立Simulink空白模型 （3）根据系统模型选择模块 首先要确定所需模块所在的子模块库名称。例子中用 到的模块有单位阶跃信号﹑符号比较器﹑传递函数模 型和信号输出模块，分别属于信号源模块库﹑数学运 算模块库﹑连续模块库和输出模块库。在模块库浏览 器中打开相应的模块库，选择所需模块。
常用模块库（Commonly Used Blocks）
l Bus Creator：将输入信号合并为总线信号； l Bus Selector：由总线信号选择需要的信号输出； l Constant：常数信号； l Data Type Conversion：数据类型转换模块； l Delay：延迟模块； l Delux：信号分解模块； l Discrete-Time Integrator：离散时间积分器； l Gain：增益模块； l Ground：接地模块； l In1：输入模块； l Integrator：输入信号积分；
基于MATLAB Simulink建立控制系统的数学模型
实验二 基于MATLAB /Simulink 建立控制系统的数学模型一、实验目的1、熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。
2、掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。
3、掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。
4、学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。
二、实验内容1、控制系统模型的建立控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf 对象）、零极点增益模型（zpk 对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss 对象）。
经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。
(1) 传递函数模型连续系统的传递函数模型为：例1、已知系统的传递函数试用MATLAB 建立控制系统的传递函数模型例1.1法1：>> num=[1 1];>> den=[1 2 2 1];>> G=tf(num,den)Transfer function:s + 1--------------------- s^3 + 2 s^2 + 2 s + 132s 3(s) s 2s 2s 1G +=+++22335(2)(67)()(1)(21)s s s G s s s s s +++=+++101101...()(),...()m m m n n n b s b s b num s G s n m a s a s a den s --+++==≥+++法2：>> S=tf('s');>> g1=(s+3)/(s^3+2*S^2+2*s+1)Transfer function:s + 3---------------------s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1例1.2a=[1 2];b=[1 1];c=[1 6 7];d=[1 0 2 1];e=[1 0];m=conv(conv(conv(a,a),5),c);n=conv(conv(conv(conv(b,b),b),e),d);g=tf(m,n)Transfer function:5 s^4 + 50 s^3 + 175 s^2 + 260 s + 140-----------------------------------------------s^7 + 3 s^6 + 5 s^5 + 8 s^4 + 9 s^3 + 5 s^2 + s(2)零极点增益模型零极点模型是是分别对原传递函数的分子、分母进行因式分解，以获得系统的零点和极点的表示形式。
Simulink下数学模型建立与仿真
Simulink考核例子一、解题步骤：1、新建一个模型窗口：2、为模型添加所需模块3、连接相关模块，构成所需的系统模型4、进行系统仿真5观察仿真结果二、Sources库中模块Band-Limited white Noise 给连续系统引入白噪声Chirp Signal 产生一个频率递增的正弦波（线性调频信号）Clock 显示并提供仿真时间Constant 生成一个常量值Counter Free-Running 自运行计数器，计数溢出时自动清零Counter Limited 有限计数器，可自定义计数上限Digital Clock 生成有给定采样间隔的仿真时间From File 从文件读取数据From Workspace 从工作空间中定义的矩阵中读取数据Ground 地线，提供零电平Pulse Generator 生成有规则间隔的脉冲In1 提供一个输入端口Ramp 生成一连续递增或递减的信号Random Number 生成正态分布的随机数Repeating Sequence 生成一重复的任意信号Repeating Sequence Interpolated 生成一重复的任意信号，可以插值Repeating Sequence Stair 生成一重复的任意信号，输出的是离散值Signal Builder 带界面交互的波形设计Signal Generator 生成变化的波形Sine Wave 生成正弦波Step 生成一阶跃函数Uniform Random Number 生成均匀分布的随机数三、例子系统的开环传递函数为G（s）=9/(s^2+8s)。
在Simulink下观察系统在不同输入下的响应曲线。
（此处举a.单位阶越、b.正弦响应曲线的比较）四、例子所选元件的详细介绍a.单位阶越响应：所用元件为Ramp、Sum、Transfer Fcn、Mux、Scope以上元件的功能分别为：1、RampThe Ramp block generates a signal that starts at a specified time and value and changes by a specified rate. The block's Slope, Start time, and Initial output parameters determine thecharacteristics of the output signal. All must have the same dimensions after scalar expansion.舷梯块生成一个信号的开始,在一个特定的时间和学术价值,在指定率的变化。
simulink数学公式建模
simulink数学公式建模Simulink是一种用于建模、仿真和分析动态系统的环境和工具。
它基于图形化编程的概念，使得用户能够通过图形界面直观地组合不同的模块来构建复杂的数学模型。
Simulink中的模型可以简化数学公式的表达，提供更直观的视觉表示，使得用户可以轻松地构建、测试和验证各种系统的行为，从而更好地理解和优化系统的性能。
在Simulink中建模数学公式时，可以通过以下方式进行：1. 使用数学运算模块：Simulink提供了多种数学运算模块，包括加法、减法、乘法、除法等基本运算模块。
用户可以利用这些模块将数学公式直接转换为Simulink中的模块，并通过连接线将它们连接起来以定义公式中的各个变量之间的依赖关系。
2. 使用信号建模模块：Simulink还提供了一系列的信号建模模块，如脉冲生成器、正弦波生成器、单位阶跃函数等。
用户可以利用这些模块生成各种类型的信号，并将其用作数学公式中的输入。
通过将信号生成器与数学运算模块连接起来，可以模拟出不同公式中的变量之间的时序关系。
3. 自定义函数模块：除了Simulink中已有的数学运算和信号建模模块，用户还可以自定义函数模块来实现更复杂的数学公式。
用户可以使用MATLAB语言编写自定义函数，并将其作为模块导入Simulink中。
通过自定义函数模块，用户可以更灵活地建模各种数学公式，并将其与Simulink中的其他模块进行组合使用。
在建模数学公式时，需要注意以下几点：1. 确定模型的输入和输出：在建模数学公式之前，需要明确模型中的输入和输出。
输入是模型中的已知条件，而输出是根据数学公式计算得出的结果。
通过明确输入和输出，可以更好地组织模型的结构，并验证数学公式的正确性。
2. 选择适当的模块参数：在使用Simulink中的模块时，需要根据具体的数学公式选择适当的模块参数。
例如，对于乘法运算，可以选择乘法模块，并设置乘法因子为公式中的系数。
通过调整模块参数，可以灵活地调整数学公式中的各个变量的权重。
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• Matlab工具箱中定义了几个常用的线性模型对象， • tf（）表示传递函数模型，ss（）表示状态方程模型， • zpk()表示零极点模型
s 11s 30s 零极点增益模型： G( s) s 9s 45s 87s 50 》num=[1,11,30,0]; 》den=[1,9,45,87,50]; [z,p,k]=zpk(num,den)
3、Sources（输入源模块） sources.mdl
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。
在编辑窗口中format菜单下对模块处理，或单击模 块右键快捷菜单format命令下进行处理
模块参数修正： 仿真参数模块中默认的传递函数为： 1 s 1
三.SIMULINK仿真的运行
构建好一个系统的模型之后，接下来的事情就是运行模型，得出 仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤：设置仿真参数， 启动仿真和仿真结果分析。 一、设置仿真参数和选择解法器 设置仿真参数和选择解法器，选择Simulation菜单下的Parameters命 令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿 真的参数。 Solver页，它允许用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。
3 2 4 3 2
z= 0 -6 -5
p= -3.0000+4.0000i -3.0000-4.0000i -2.0000 -1.0000 结果表达式：
G( s )
k= 1
s( s 6)(s 5) ( s 1)(s 2)(s 3 4 j )(s 3 4 j )
s3 +11s2+30s s4 +9s3+45s2+87s+50 Step Transfer Fcn Scope
标题栏 菜单栏
SIMILINK模块库简介： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平 台模块） 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）
• 控制系统常用到并联系统，这时就要对系统函数进行 分解，使其表现为一些基本控制单元的和的形式。 • 函数[r,p,k]=residue(num,den)对两个多项式的比进行部 分展开，以及把传函分解为微分单元的形式。 • 向量num和den是按s的降幂排列的多项式系数。部分 分式展开后，余数返回到向量r，极点返回到列向量p， 常数项返回到k。 • [num,den]=residue(r,p,k)可以将部分分式转化为多项 式比p(s)/q(s)。
第五章 MATLAB/simulink下数学模型建立
5.1 Simulink模块库简介 5.2 Simulink模型建立 5.3 Simulink 模型举例
仿真问题和仿真目的描述
计算机仿真的一般过程
修改方案
确定仿真方案 系统描述 建立系统数学模型 建立仿真数学模型 编写仿真程序 验证模型
是否符合要求 是否符合要求 是否符合要求
仿真数据的输入输出设置（Workspace I/O）
仿真中异常情况的诊断（Diagnostics）
5.4 线性系统数学模型 一.线性系统
G( s ) K ( s z1 )(s z2 )...(s zm ) ( s p1 )(s p2 )...(s pn )
K为系统增益，zi为零点，pj为极点 在MATLAB中零极点增益模型用[z,p,K]矢量组表示。即： z=[z1,z2,…,zm] p=[p1,p2,...,pn] K=[k] 函数tf2zp()可以用来求传递函数的零极点和增益。
SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
6.Logical Operator：逻辑运算
Relational Operator：关系运算 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
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主窗口的快捷按钮来打开 Simulink Library Browser窗口。
习题
1 s+3 Transfer Fcn1 1 Constant 1 s+5 Transfer Fcn 1 s Integrator Sine Wave Product 1 s Integrator1 1 s Integrator2 1 s Integrator3 Scope
k= 2
0.0000+2.0000i 0.0000-2.0000i -1.0000
0.25i 0.25i 2 结果表达式： G ( s ) 2 s 2i s 2i s 1
例：假设从实际自然界（力学、电学、生态 等）或社会中，抽象出有初始状态为0的二 阶微分方程 x 0.2 x 0.4 x 0.2u(t ) ， u(t ) 是单 位阶跃函数。本例演示如何用积分器直接构 搭求解该微分方程的模型。
1、连续模块（Continuous） continuous.mdl Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分
State-Space：线性状态空间系统模型
Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时 间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一 个可变时间再输出
b) ode23：二/三阶龙格－库塔法，它在误差限要求不高和求解的问题不 太难的情况下，可能会比ode45更有效。也是一个单步解法器。 c) ode113：是一种阶数可变的解法器，它在误差容许要求严格的情况下 通常比ode45有效。ode113是一种多步解法器，也就是在计算当前时刻 输出时，它需要以前多个时刻的解。
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
4.2 Simulink模型建立
新建模型窗口
各模块的连线：
两种不同的连线方法 （1）默认
（2）折线
模块的选取：单个模块、多模块
• 模块处理：旋转、命名、隐藏名字等操作。
I.
II.
III.
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。
• 仿真参数的设定： • 路径：仿真菜单栏中simulation
解算器参数的设置（Solver）
1、Solver页
修改模型
修改程序
是否符合要求
进行仿真研究
• 5.1 Simulink模块库简介
一、什么是SIMULINK
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，其文件类型为.mdl，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th.mdl
Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算
Gain：比例运算
MinMax：最值运算 Abs：取绝对值
Sign：符号函数
Math Function：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，包括正弦、余弦、正切等
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SIMULINK4.0（包含在MATLAB6.0 以上版本），MATLAB5.3里的版本为3.0版，它们的变化不大。
4、Sinks（接收器模块） sinks.mdl
Scope：示波器。 XY Graph：显示二维图形。 To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间。 To File(.mat)：将输出写入数据文件。
5、Signal&Systems（信号和系统模块） sigsys.mdl
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。
变步长模式解法器有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s， ode23t，ode23tb和discrete。 a) ode45：缺省值，四/五阶龙格－库塔法，适用于大多数连续或离散系 统，但不适用于刚性（stiff）系统。它是单步解法器，也就是，在计 算y(tn)时，它仅需要最近处理时刻的结果y(tn-1)。一般来说，面对一 个仿真问题最好是首先试试ode45。