simulink入门及仿真实例
SIMULINK仿真
后面的每一列对应每一个输入端口，矩阵的第一行表示某 一时刻各输入端口的输入状态。另外，也可以把矩阵分开 来表示，即MATLAB默认的表示方法[t，u]，其中t是一维 时间列向量，表示仿真时间，u是和t长度相等的n维列向 量（n表示输入端口的数量），表示状态值。例如，在命 令窗口中定义t和u：
条件执行子系统分为
1．使能子系统
使能子系统表示子系统在由控制信号控制时，控制信号由 负变正时子系统开始执行，直到控制信号再次变为负时结 束。控制信号可以是标量也可以是向量。
建立使能子系统的方法是：打开Simulink模块库中的Ports & Subsystems模块库，将Enable模块复制到子系统模型 中，则系统的图标发生了变化。
阵、结构和包含时间的结构3种选择。“Limit data points to last”用来限定保存到工作空间中 的数据的最大长度。 输出选项（Output options）有： ① Refine output（细化输出） ② Produce additional output（产生附加输出） ③ Produce specified output only（仅在指定 的时刻产生输出）
4.1 初识Simulink—— 一个简单的仿 真实例
在MATLAB的命令窗口输入Simulink，或单击MATLAB主 窗口工具栏上的“Simulink”命令按钮即可启动Simulink。 Simulink启动后会显示如图4.1所示的Simulink模块库浏览 器（Simulink Library Browser）窗口。
U (s)
Kp
Ki s
Kd s
Simulink建模仿真实例详解
1.1.2 计算机仿真
1. 仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 2. 仿真分类 （ 1 ）实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型， 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属 于这一类。 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
1 s Sine Wave Integrator
x(t ) = − cos(t ) + 1
Scope
从源模块库（Sources）中复制正弦波模块（Sine Wave）。 连续模块库（ Continuous ）复制积分模块（ Integrator ）。 输出显示模块库（Sinks）复制示波器模块（Scope）。
（ 2 ）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程 序在计算机上对实际系统进行研究的过程。 优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高 （可以在很短时间内完成实际系统很长时间的 动态演变过程），重复性好 缺点：对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或 者难以建立其精确模型，或者由于数学模型过 于复杂而难以求解 （ 3 ）半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为了 提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在 系统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起 来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在 实体的仿真称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机 半实物仿真等。
5
10
15
如果系统中没有阻尼，则动力方程为：
第七章Simulink仿真案例
自动化与电气工程学院 许春磊
第七章 Simulink仿真
• • • • 7．1 Simulink基础 7．2 Simulink模型操作和仿真系统设置 7．3 系统建模实例 7．4 仿真系统中的子系统
• Simulink是MATLAB软件的一个软件包，能 够对动力学系统进行建模、仿真以及各种分 析。Simulink仿真模拟支持完全的图形化界 面。 • Simulink提供了图形用户界面，使得构建模 型变的更直观、简单，只需要鼠标的点击与 拖放。Simulink模块是分层次结构的，为用 户寻找需要的模块提供了方便，提高了工作 效率。所以Simulink是MATLAB软件一个非 常重要的组成部分。
4. Simulink模型窗口
• 模型窗口含有菜单栏、工具栏、编辑框和状态栏等部分
5. Simulink建模仿真示例
• • • • • • 例7.1 用Simulink模拟正弦信号产生与输出。 创建Simulink的步骤： (1) 创建新模型界面 (2) 添加正弦信号产生模块和波形显示模块 (3) 模块属性设置 (4) 运行仿真系统
• 创建Simulink仿真系统模型步骤如下： • (1) 将Sources模块库中Signal Generator模块拖入模型窗口；将 Continuous模块库中State-Space模块拖入模型窗口；将Sinks模块库中 Scope模块拖入模型窗口。 • (2) 连线，设置模块属性。Signal Generator模块，Wave form设置为 square，Amplitude设置为25；State-Space模块，Parameters A设置为 [-1/0.02, -0.3/0.02; 0.3/0.0001, -0.000005/0.0001]，B设置为[1/0.02; 0] ，C设置为[0, 1]，D设置为0，Initial conditions设置为[1, 10]。结果如图 7.40所示。 • (3) 将上面仿真系统模型保存为EXAMP07006，Stop time设置为2秒。
simulink入门及仿真实例
17
结果如下：上图为v(t), 下图为h(t).
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r1 r2 1, n1 n2 100, s1 0.5, s2 2, x0 y0 10.
对x(t), y(t)进行模拟, 研究其发展趋势.
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例3 弹跳的皮球(help/demos/simulink中的一个例子):
v(t) 15 tgdt, g 9.81, 0 t 数学模型：h(t) 10 0 v(t)dt, when h 0, v 0.8v.
4
子库 Continuous和 Discrete分别存放连续 和离散的函数, 如连续函数有Derivative(求导 数), Integrator(积分器), State-Space(状态空间), Transfer Fcn( 传 递 函 数 ) 等 等 , 离 散 的 有 Discrete Transfer Fcn(离散传递函数), Discrete Filter(离散滤波器), Discrete State-Space(离散 状态空间)等等. 在Simulink Library Browser窗口中, 建立 一个新模型(new model), 即打开一个新的空 白模型窗口, 用鼠标左键点取所需要的模块 拖到模型窗口中, 用鼠标左键在模块间建立 连接线(若在已有连接线上分叉则用右键)即 可.
Simulink入门
什么是Simulink？ Simulink是MATLAB提供的实现动态 系统建模和仿真的一个软件包. 它让用户 把精力从编程转向模型的构造. Simulink一个很大的优点是为用户省 去了许多重复的代码编写工作,
1
Simulink的启动
首先须确定MATLAB已安装了Simulink工 具箱. 在工具栏点击Simulink图标:
simulink仿真简单实例
simulink仿真简单实例
一、模拟环境
1、MATLAB/Simulink 设计环境：
在MATLAB中开发Simulink模型，仿真模拟系统，开发系统塑造都可以在这个环境下进行。
2、LabVIEW 设计环境：
LabVIEW允许你以基于可视化技术的开发环境（VI）来创建测试，模拟，监控系统，以及自动化系统的可视化界面。
二、仿真实例
1、基于MATLAB/Simulink的仿真实例：
（1）传统的PID控制器
这是一个利用PID控制器控制速度的例子。
首先，建立一个简单的Simulink模型，包括PID控制器、电机和反馈器件。
之后，你可以调整PID参数，以提高系统的控制能力。
（2）智能控制
这是一个基于智能控制算法的实例。
通过使用神经网络，试图根据输入自动调整PID参数，使系统具有更强的控制能力。
2、基于LabVIEW的仿真实例：
（1）叉车仿真
这是一个使用LabVIEW来模拟电动叉车运行过程的实例。
你可以模拟叉车的启动过程，叉车行驶过程，并开发出任意的叉车控制算法。
（2）汽车仿真
这是一个使用LabVIEW进行汽车模拟的实例。
你可以模拟汽车的动力性能，并开发出任意类型的汽车控制算法，如路径规划算法，自动驾驶算法等。
第4章 SIMULINK仿真
• （9）Signal Attributes（信号属性模块库）和Signal Attributes（信号属性模块库） Routing（信号路由模块库） Routing（信号路由模块库）
• • • • • • • • • • • • • • • 这两个模块库主要是由描述信号系统的模块构成，其中主要模块有： Data Type Conversion （数据类型转换器） IC（初始状态）； Probe（探测器）； Width（带宽）； Bus Creator（总线生成器）； Bus Selector（总线选择器）； Data Store Memory（数据记忆存储）； Data Store Read（数据读存储）； Data Store Write（数据写存储）； From（导入）； Goto（传出）； Goto Tag Visibility（传出标记符可视性）； Multiport Switch （多路选择开关）； Mux（混合）
• （7）Model Verification（模型辨识模块库）和ModelVerification（模型辨识模块库） ModelUtilities（扩展模型模块库） Wide Utilities（扩展模型模块库） • 这两个模块库由描述模型辨识的和扩展模型模块构成，其 中主要模块有： • Assertion（确认）； • Check Discrete Gradient（检查离散梯度）； • Check Dynamic Range（检查动态系统范围）； • Check Dynamic Lower Bound（检查动态系统低段范围） • Check Static Range（检查静态系统范围）； • Check Input Resolution （检查输入分辨率）； • DocBlock（模块注释文本）； • Model Info（模型信息）； • Timed-Based Linearization（基于时间的线性化模型）
Simulink建模仿真实例详解
（2）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程 序在计算机上对实际系统进行研究的过程。
优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高 （可以在很短时间内完成实际系统很长时间的 动态演变过程），重复性好
模型可以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，如建筑模型等。
数学模型包括原始系统数学模型和仿真系统数学模型。原始 系统数学模型是对系统的原始数学描述。仿真系统数学模型 是一种适合于在计算机上演算的模型，主要是指根据计算机 的运算特点、仿真方式、计算方法、精度要求将原始系统数 学模型转换为计算机程序。
crta n i m 2
Animation fu n cti o n
Inputs & Sensors1
Double Mass-Spring System
?
(Double click on the "?" for more info)
To start and stop the simulation, use the "Start/Stop" selection in the "Simulation" pull-down menu
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
例子2
单自由度系统：
初始条件：
m&x&+ cx& + kx = 0
第二章 Simulink仿真基础
2、Simulink的文件操作
Simulink模型的文件为MDL模型文件，其扩展 名为“.mdl”，是以ASCⅡ码形式存储的。
1. 新建文件 2. 打开文件
3、Simulink的模型窗口
模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、 模型框图窗口以及状态栏组成。
4、模块的操作
• 1. 对象的选定 • 2. 模块的复制 • 3. 模块的移动 • 4. 模块的删除 • 5. 改变模块大小 • 6. 模块的翻转 • 7. 模块名的编辑
பைடு நூலகம்、信号线的操作
• 1. 模块间连线 • 2. 信号线的分支和折曲
• 3. 信号线文本注释(label) • 4. 在信号线中插入模块
6、Simulink的基本模块
Simulink模型通常由三部分组成：输入信号源 (Source)、系统(System)以及接收模块(Sink) 。
输入
系
信号
统
源
接收 模块
Browser)窗口。 (2)新建一个空白模型窗口。 (3)打开Simulink下的Source子模块库。 (4)用鼠标将“Sine Wave”(正弦信号)拖放到的空白
窗口。 (5)将接收模块库“Sinks”的“Scope”模块(示波器)
拖放到窗口。 (6)完成两个模块间的信号线连接。 (7)开始仿真。 (8)保存模型。
转换函数模块
结束语
谢谢大家聆听！！！
33
信道编码的差错控制和纠错模块
Interleaving模块库
交织
Modulation模块库
连续相位调制 网格编码调制
RF Impairments模块库
Sequence Operations模块库
matlab-SIMULINK仿真实例
二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、仿真原理一、实训题目：全自动洗衣机控制系统实训目的及要求：1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力2、掌握PLC梯形图的基本设计方法3、培养分析和解决实际工程问题的能力4、培养程序设计及调试的能力5、熟悉传输带控制系统的原理及要求实训设备:：1、OMRON PLC及模拟实验装置1台2、安装CX-P编程软件的PC机1台3、PC机PLC通讯的RS232电缆线1根实训内容：1、分析工艺过程，明确控制要求（1）按下启动按扭及水位选择开关，相应的显示灯亮，开始进水直到高（中、低）水位，关水。
（2）2秒后开始洗涤。
（3）洗涤时，正转30秒停2秒；然后反转30秒停2秒。
（4）循环5次，总共320秒，然后开始排水。
排水后脱水30秒。
图1 全自动洗衣机控制2、统计I/O点数并选择PLC型号输入：系统启动按钮一个，系统停止按钮一个，高、中、低水位控制开关三个，高、中、低液位传感器三个，以及排水液位传感器一个。
输出：进出水显示灯一盏，高、中、低水位显示灯各一盏，电机正、反转显示灯各一盏，排水、脱水显示灯灯各一盏。
PLC的型号：输入一共有9个，考虑到留有15％～20％的余量即9×（1＋15％）＝10.35，取整数10，所以共需10个输入点。
输出共有8个，8×（1＋15％）＝9.2，取整数9，所以共需9个输出点。
可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A 型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配表1 全自动洗衣机控制I/O分配表输入输出地址名称地址名称00000 启动系统按钮01000 排水显示灯00001 高水位选择按钮01001 脱水显示灯00002 中水位选择按钮01002 进、出水显示灯00003 低水位选择按钮01003 高水位显示灯00004 排水液位传感器01004 中水位显示灯00005 停止系统按钮01005 低水位显示灯00006 高水位液位传感器01006 电机正转显示灯00007 中水位液位传感器01007 电机反转显示灯00008 低水位液位传感器4、PLC控制程序设计及分析实现功能：当按下按钮00000,中间继电器20000得电并自锁,按下停止按钮00005，中间继电器20000掉电。
matlab的simulink仿真建模举例
matlab的simulink仿真建模举例Matlab的Simulink仿真建模举例Simulink是Matlab的一个工具包，用于建模、仿真和分析动态系统。
它提供了一个可视化的环境，允许用户通过拖放模块来构建系统模型，并通过连接和配置这些模块来定义模型的行为。
Simulink是一种功能强大的仿真平台，可以用于解决各种不同类型的问题，从控制系统设计到数字信号处理，甚至是嵌入式系统开发。
在本文中，我们将通过一个简单的例子来介绍Simulink的基本概念和工作流程。
我们将使用Simulink来建立一个简单的电机速度控制系统，并进行仿真和分析。
第一步：打开Simulink首先，我们需要打开Matlab并进入Simulink工作环境。
在Matlab命令窗口中输入"simulink"，将会打开Simulink的拓扑编辑器界面。
第二步：创建模型在拓扑编辑器界面的左侧，你可以看到各种不同类型的模块。
我们将使用这些模块来构建我们的电机速度控制系统。
首先，我们添加一个连续模块，代表电机本身。
在模块库中选择Continuous中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。
接下来，我们添加一个用于控制电机速度的控制器模块。
在模块库中选择Discrete中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。
然后，我们需要添加一个用于输入参考速度的信号源模块。
在模块库中选择Sources中的Step，拖动到编辑器界面中。
最后，我们添加一个用于显示模拟结果的作用模块。
在模块库中选择Sinks 中的To Workspace，拖动到编辑器界面中。
第三步：连接模块现在，我们需要将这些模块连接起来以定义模型的行为。
首先，将Step模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。
然后，将Transfer Fcn模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。
接下来，将Transfer Fcn模块的输出端口与To Workspace模块的输入端口相连。
建立简单Simulink模型——踏入仿真大门
建立简单Simulink模型——踏入仿真大门展开全文本篇文章引导大家创建一个如下的Simulink模型，并通过该模型了解Simulink建模的基本操作方法和基本步骤：示例该模型的输入为一个正弦波，该信号分别经过增益器放大和积分器积分，标注为Scope的示波器显示输入正弦波的波形，标注为Scope1的示波器显示经过增益器放大和积分器积分的波形。
接下来，跟大家分享一下创建该模型的详细过程：1. 进入Simulink start Page建立空白模型（了解如何进入Simulink start Page可查看本号上一篇文章）Simulink Start Page2. 保存该模型到任意文件夹（最好为英文路径，此步骤防止软件卡死后模型丢失，不在详述）；3. 分析模型需要用到的模块，点击工具栏中的library并找到其分组：进入Library1） Sine Wavesourse 2） Scopesink3） Gainmath operations 4） Integratorcontinuout5） Muxsiginal routing4. 找到需要的模块后分别将其拖拽到模型窗口中，并摆放到合适位置，然后释放鼠标：拖拽模块到模型中拖动各模块位置5. 用鼠标拖动的方式连接sine wave 的输出端和scope的输入端:连接各模块然后按照此方法，参照实例，分别将模块连接好；6. 设置仿真时长（默认为10s）设置仿真时长7. 点击运行，就会分别得到以下波形：建立完成的模型波形到这里，这个简单的Simulink模型就建立完毕了，别忘了点保存！此模型虽小，却包含了从需求分析到建立模型，再到最后设置仿真参数，分析数据等所有Simulink需要用到的步骤，学会该模型的建立方法后，也就基本掌握了简单Simulink模型的建立方法，为以后建立复杂的仿真系统奠定基础。
（如需安装MATLAB\Simulink软件或文中示例源文件，可关注我后，私信我。
实验四-SIMULINK仿真模型建立及仿真
实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一）一、实验目的：1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。
2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。
3、熟悉Simulink仿真模型的建立。
4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。
二、实验内容：1、设计SIMULINK仿真模型。
2、建立SIMULINK结构图仿真模型。
3、了解各模块参数的设定。
4、了解示波器的使用方法。
5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。
例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。
弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。
步骤：1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。
图一：SIMULINK模块浏览器2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。
图二：已经复制进库模块的新建模型窗3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。
4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。
5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。
如图三所示：图三：已构建完成的新模型窗6、根据理论数学模型设置模块参数：①设置增益模块<Gain>参数，双击模型窗重的增益模块<Gain>，引出如图四所示的参数设置窗，把<Gain>增益栏中默认数字改为2，单击[OK]键，完成设置；图四：参数已经修改为2的<Gain>增益模块设置窗②参照以上方法把<Gain1>增益模块的增益系数改为100；③修改求和模块输入口的代数符号，双击求和模块，引出如图五所示的参数设置窗，把符号栏中的默认符号（++）修改成所需的代数符号（--），单击[OK]键，完成设置；图五：改变输入口符号的求和模块参数设置窗④对积分模块<Integrator1>的初始状态进行设置：双击积分模块<Integrator1>，引出如图六所示的参数设置窗，把初始条件Initial condition 栏中的默认0初始修改为题目给定的0.05，单击[OK]键，完成设置。
Simulink电路仿真入门基础
Simulink与其他MATLAB工具箱无缝集成，可以方便地扩展模型以包 括其他领域的组件和算法。
Simulink的应用领域
控制系统设计
Simulink广泛应用于控制系统的建模和仿真， 帮助工程师验证和优化控制系统设计。
数字信号处理
Simulink在数字信号处理领域中用于设计和分 析滤波器、频谱分析等算法。
例如，`Scope`模块可用于显示波形图，`XY Graph`模块可用于显示二维图形，`Table`模块可用于显 示数据表格。
05
电路仿真实例
RC电路仿真
总结词
RC电路是一种常见的模拟电路，由电阻和电容组成，用于模拟一阶动态系统。
详细描述
在Simulink中，可以通过搭建RC电路模型，设置适当的电阻和电容参数，进行电路仿真。通过观察仿真结果， 可以了解RC电路的动态特性和响应。
Simulink的功能和特点
可视化建模
Simulink提供了丰富的库和工具，使用户能够通过拖放组件来创建模 型，而无需编写大量代码。
交互式仿真
Simulink支持交互式仿真，用户可以在模拟过程中暂停、继续、单步 执行等，以便更好地理解系统的动态行为。
多领域仿真
Simulink适用于多个领域，如控制系统、通信系统、数字信号处理等。
02
设置仿真时间范围
03
配置其他仿真参数
根据电路的工作频率和所需的分 析时间，设置合适的仿真时间范 围。
根据需要配置其他仿真参数，如 初始条件、仿真精度、求解器等。
运行仿真并分析结果
启动仿真
在设置好仿真参数后，可以启动仿真 过程。
查看仿真结果
仿真完成后，可以在Simulink中查看 各种波形图、数据表等结果，以分析
Simulink仿真举例说明
附录四Simulink仿真举例说明Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
Simulink包括连续与离散模块、各种工具模块、信源信宿模块以及通信模块库中各种信源与信道编码等内容。
通过Simulink提供的丰富的功能块，用户可以迅速地创建系统的模型，不需要书写一行代码，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
以下用实例来说明Simulink在通信系统设计中建模和仿真应用，使刚开始接触Simulink的读者能够对其有更为形象的了解。
1.启动MATLAB，进入MATLAB主界面如图1所示。
Similink库浏览器图1 MA TLAB主界面2.点击MATLAB 主界面工具栏上的“”按钮，会弹出Simulink的库浏览器如图2 所示。
“File”菜单图2Simulink 的库浏览器3. 在Simulink Browser 的界面下，选择“File ”菜单下“New ”中的“Model ”选项，弹出如图3所示的模型窗口，此时就可以在Simulink Browser 界面中选择不同的模块来建立自己的模型。
图3Simulink 的模型窗口4. Simulink 建模举例说明。
● 建立新模型如图3所示。
● 向模型中添加模块。
在Simulink Browser 窗口中，如图4所示，依次选择 ① Simulink ，② Source 库，③ Signal Generator 模块(信号发生器)，然后将其拖到如图3所示的模型窗口中。
3图4 模块的选择方法用同样的方法可添加其它所需的模块，添加完各个模块后，模型窗口如图5所示。
图5 添加了各个模块后的模型窗口本实验中要用到的模块还有：Simulink / Source库下的Constant模块(常数模块)；Simulink /Math Operations库下的Product模块(乘法器模块)；Simulink / Discrete库下的Zero-Order Hold模块(抽样器模块)；Simulink / Sink库下的Scope 模块(示波器模块);DSP Blockset / DSP Sinks库下的Spectrum Scope模块(频谱示波器模块)；图6 连接两个模块连接各个模块。
(入门)超经典_simulink仿真
学习建议及资源推荐
学习建议
建议初学者从基础概念入手，逐步掌握建模与仿真方法；同时，多动手实践，通过案例分析加深对知识的理解。
资源推荐
推荐参考书籍《MATLAB/Simulink系统仿真》、在线课程《Simulink从入门到精通》以及MATLAB官网的教程 和案例库等学习资源。
THANK YOU
感谢各位观看
自适应滤波算法
根据输入信号的统计特性自适应地调 整滤波器参数，用于信号预测、回声 消除等应用。
基于Simulink的数字信号处理实例分析
数字滤波器设计实例
通过Simulink搭建数字滤波器模型，包括滤波器系数设计和滤波器结构实现，对输入 信号进行滤波处理并观察输出结果。
FFT算法实现实例
利用Simulink中的FFT模块实现快速傅里叶变换算法，对输入信号进行频谱分析并显示 频谱图。
启动方法
在MATLAB命令窗口中输入 “simulink”命令，或点击MATLAB 工具栏中的Simulink图标，即可启动 Simulink。
模型创建与保存
创建新模型
在Simulink启动后，选择“File”菜 单中的“New”选项，然后选择 “Model”即可创建一个新的 Simulink模型。
离散时间系统
对离散时间信号进行处理的系统，可以是线性的或非线性的，时变 的或时不变的。
常见数字信号处理算法介绍
离散傅里叶变换（DFT）
将有限长序列分解为不同频率的正弦 波和余弦波之和，用于信号分析和处 理。
快速傅里叶变换（FFT）
是DFT的高效算法，用于快速计算序 列的频谱。
数字滤波器设计
根据滤波器的性能指标，设计数字滤 波器的系数和结构，用于信号的滤波 和去噪。
simulink-matlab仿真教程
simulink matlab仿真环境教程Simulink是面向框图的仿真软件。
演示一个Simulink的简单程序【例1.1】创建一个正弦信号的仿真模型。
步骤如下：(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink 命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图1.1所示。
图7.1 Simulink界面(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
(3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink下的Source子模块库，便可看到各种输入源模块。
(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口，如图1.2所示。
(5)用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
如图1.3所示。
(7) 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink”——“Start”，则仿真开始。
双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。
入门超经典simulink仿真
6.2 SIMULINK模块库浏览器
一、模块库浏览器界面
SIMULINK模块库浏览器界面可分为5部分：
菜单栏区：其主菜单有[文件(File)]、[编辑(Edit)]、[查看 (View)]、[帮助(Help)]等4项。
File：含New(新建模型或者库)、open(打开)、Close(关闭)和 Preferences(属性设置)4项；
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6.3 用SIMULINK建立系统模型
建立简单模型的步骤： ①建立模型窗口； ②将功能模块从模块库中复制到模型窗口； ③对模块进行连接，构成所需要的系统模型。 SIMULINK模型在视觉上表现为直观的方框图，在文件上 则是扩展名为mdl的ASCII代码，在数学上表现为微分方程 或差分方程，在行为上则模拟了实际系统的动态特性。
模块用途 符号函数模块 可变增益模块(使用滑尺改变增益值) 计算代数和或差模块 执行多种常用三角函数模块
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3、 Signal Routing(信号传输选择模块组)
共有15个基本模块， 包括信号传输与信号 存储、访问两种。其 子模块组的名称和用 途见表3-3。
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表3-3 信号传输选择模块组子模块的名称及用途
第三章 仿真工具SIMULINK
3.1 SIMULINK 概述
SIMULINK是用来进行动态系统建模、仿真和分析的软件包。
SIMULINK为用户提供了用方框图进行系统建模的窗口。 它有着丰富的模块库，在做仿真时，用户只需利用鼠标的点击 与拖曳功能，将模块库中的各种标准模块复制到SIMULINK 的模型窗口中，就可以轻而易举在完成模型的创建。
当输入非0时，停止仿真。在仿真停止前完成当 前时间步内的仿真。
信号终止模块
将其输入写入MAT-file文件内的一个矩阵中
实验六 SIMULINK仿真操作
实验六 SIMULINK 仿真操作一、 实验目的1、了解SIMULINK 仿真的意义2、实现一个简单的电路仿真二、 实验地点：A404三、实验日期：四、 实验内容（一） S IMULINK 的启动Simulink 的启动主要有以下两种方法：– 在MATLAB 的命令窗口中输入simulink,结果是在桌面上出现一个Simulink Library Browser 的窗口。
– 单击MATLAB 主窗口的快捷按钮，打开Simulink Library Browser 窗口 。
（二）Simulink 模型窗口的建立在Simulink 中打开一个空白的模型窗口的方法有：• 选中Simulink 菜单系统中的File | New | Model 菜单项后，会生成一个Simulink 窗口；• 单击Simulink 工具栏中的“新建模型”图标；• 在MATLAB 的窗口中选择File | New | Model 菜单项；（三） 电路仿真实例1、电路图及其参数2．模块的选取位置R1=2，R2=4，R3=12，R4=4，R5=12，R6=4，R7=2，Us=10V 。
求i3，U4，U7；1）、电源：simpowersystems/ electrica sources2）、接地： simpowersystems/connectors3）、元件：simpowersystems/elements/Series RLC Branch4）、测量设备：simpowersystems/measurements5）、显示设备：simulink/sinks/display3、模型的建立将与电路图中对应的模块加入到模型窗口，并正确地设置参数和连线得到如下模型：4．对仿真结果进行验证，并修改相关元件的参数再次进行验证。
Simulink汽车仿真实例
Scope
Scope1
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实战2：离合器接合/分离模型
仿真曲线：
紫色：发动机输入扭矩 黄色：离合器夹紧力 青色：最大静摩擦扭矩 红色：保持接合的摩擦扭矩
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实战2：离合器接合/分离模型
仿真曲线：
紫色：主动盘转速 黄色：从动盘转速 青色：接合后转速
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作业
1、复习各类基本模块； 2、对离合器接合/分离模型进行建模仿真.
必定非零！
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实战3：防抱死制动系统ABS
Simulink模型精讲
bangbang 控制器原理：
Uk U Um m,,
En a En a
1, Uk 1,
En 0 En 0
制动系液压管路：1阶惯性环节
G(s) 100 TB.s1
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实战3：防抱死制动系统ABS
仿真曲线：
ctrl=1,ABS制动
车轮角速度曲线 紫色：车轮前进速度折算角速度 黄色：车轮实际角速度
Scope1 yout
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实战3：防抱死制动系统ABS
基本模块介绍：
1. 传递函数
Transfer Fcn
Continuous
2. 查找表
Lookup TableLoopup Tables
3. 积分器限幅Integrator
Continuous
4. 终止仿真
Stop
Sinks
防止除零而采取的措施： 1.0 – u1 / u2 + u2 == 0 eps
说明
0
0
0
0
保持分离态
0
0
1
1
保持接合态
0
1
0
0
保持分离态
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显示图形如下：
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解法2 用Simulink
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也可利用S-函数 (在 User-Defined Functios子 库中)自行定义所需要的 模块, 但须为其另外编写 S-函数. 例如上面的模型 利用S-函数可简化为右图. 其中S-函数模块要调用m文件shier_s.m, 调用 方法是双击S-Function图标, 在出现的对话框中SFunction一栏中填写"shier_s"(不必加扩展名m). 注意此m文件须在MATLAB的路径中. S-函数有 专门的模板sfuntmp1.m, 根据其说明编写起来并不 难. (注意, 模型和S-函数文件不要同名.)
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子库 Continuous和 Discrete分别存放连续 和离散的函数, 如连续函数有Derivative(求导 数), Integrator(积分器), State-Space(状态空间), Transfer Fcn( 传 递 函 数 ) 等 等 , 离 散 的 有 Discrete Transfer Fcn(离散传递函数), Discrete Filter(离散滤波器), Discrete State-Space(离散 状态空间)等等. 在Simulink Library Browser窗口中, 建立 一个新模型(new model), 即打开一个新的空 白模型窗口, 用鼠标左键点取所需要的模块 拖到模型窗口中, 用鼠标左键在模块间建立 连接线(若在已有连接线上分叉则用右键)即 可.
Simulink入门
什么是Simulink？ Simulink是MATLAB提供的实现动态 系统建模和仿真的一个软件包. 它让用户 把精力从编程转向模型的构造. Simulink一个很大的优点是为用户省 去了许多重复的代码编写工作,
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Simulink的启动
首先须确定MATLAB已安装了Simulink工 具箱. 在工具栏点击Simulink图标:
r1 r2 1, n1 n2 100, s1 0.5, s2 2, x0 y0 10.
对x(t), y(t)进行模拟, 研究其发展趋势.
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例3 弹跳的皮球(help/demos/simulink中的一个例子):
v(t) 15 tgdt, g 9.81, 0 t 数学模型：h(t) 10 0 v(t)dt, when h 0, v 0.8v.
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显示结果如下：
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例2 食饵-捕食者模型: 设食饵(如鱼, 兔等)数量为x(t), 捕食者 (如鲨鱼, 狼等)数量为y(t), 有
x x& x(ray) x& ray 0 或 , d bx y y& y( d bx) y 0 &
例1 动态画圆： (1) x cos t, y sin t ; (用正弦波发生器Sine Wave) 双击图标出现相应的模块参数框, 可在其中设置 参数. Sine Wave中Phase(相位)为pi/2, 实际为cos t; Sine Wave1中Phase为0.
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x cos t, y ;xt((dt 用)正弦波发生器Sine Wave和积分 (2) 0 器Integrator) Sine Wave中 Phase(相位 )为 pi/2, 实际为 cos t; Integrator中 Initial condition(初始值)为0. XY Graph中, x的范围为 1.5~1.5, y的范围为 1.2~1.2.
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结果如下：上图为v(t), 下图为h(t).
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Simulink图标
或在Command Window中输入 >> Simulink 即出现Simulink Library Browser窗口:
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从中可看到Simulink基本模块库及其子 库, 如Continuous, Discrete,…, Sinks, Sources 等等. 子库Sources(信源)中存放了各种信号 源, 如Clock(输出时间t), Constant(输出常数), Sine Wave(输出正弦波), Step(输出阶梯波) 等等. 子库Sinks(信宿)中存放对数据的处理 装置, 如Display(显示数据), Scope(示波器), XY Graph(用图形显示两变量的函数关系), To File(存储到文件), To Workspace(存储到 Workspace), Stop Simulation(停止模拟)等等.
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XY Graph和Scope显示的结果如下：
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作业 种群竞争模型: 两种群在同一环境中生存, 消耗同一资源, 其数学模型为
x y & x r1x(11 ns1 n 2), x y ). y& r2 y(1s2 n1 n2 其中x, y分别为甲 , 乙两种群的数量, r1, r2为固有增 长率, n1, n2为最大容量. s1表示乙种群单位数量所 消耗资源相对于甲种群单位数量所消耗资源的倍 数, s2意义类似, 不过是甲相对于乙. 令
设r = 1, d = 0.5, a = 0.1, b = 0.02, x(0) = 25, y(0) = 2. 求x(t), y(t)和y(x)的图形.
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解法1 先编写m函数shier.m: function xdot=shier(t,x) r=1; d=0.5; a=0.1; b=0.02; xdot=diag([r-a*x(2), -d+b*x(1)])*x; Command Window中: ts=0:0.1:15; x0=[25,2]; [t,x]=ode45('shier',ts,x0); [t,x] plot(t,x), grid, gtext('x1(t)'), gtext('x2(t)'), pause, plot(x(:,1),x(:,2)), grid, xlabel('x1'), ylab, xyx& (3) (用状态空间State-Space) ,xy& 0)0(y State-Space中, A=[0, 1;1,0], B=[0;0], C=[1,0;0,1], D=[0;0]. Initial conditions为[1;0]. 双击XY Graph图标, 可定x的范围为 1.5~1.5, y的 范围为 1.2~1.2. Scope的y刻度可右击示波器刻度区 出现对话框, 进入Axes Propeties窗口确定.