MATLAB simulink仿真
matlab中Simulink 的仿真实验报告
Simulink 的仿真实验报告1.实验目的:熟悉使用Simulink的各种使用方法及仿真系统2.数学建模:假设系统的微分方程为:r''(t)+3r'(t)+2r(t)=e(t) , 其中e(t)=u(t)求该系统的零状态响应令等式右边为零,则可求得方程的两个特征根为:r1=-1, r2=-2所以设该系统的零状态响应为:r(t)=Ae^-t+Be^-2t+C其中C为方程的一个特解,由微分方程可知,等式右边没有冲激函数及冲激函数的微分,故系统在零负到零正的过程中没有发生跳变,则C为一个常数。
将C带入方程可解得C=1/2由于零状态响应时系统的初值都为零即r(0-)=0 , r'(0-)=0,且系统无跳变,则r(0+)=0.r'(0+)=0.带入r(t)得:A+B+1/2=0-A-2B+1/2=0解得:A=-3/2 B=1所以系统的零状态响应为:r(t)=-3/2e^-t+e^-2t+1/2Simulink仿真:根据系统的微分方程可编辑仿真模型如下图打开开始按键,可以得到波形图:验证仿真结果:由前面得到的系统零状态响应结果:r(t)=-3/2e^-t+e^-2t+1/2可编辑仿真模型:>> t=(0:0.1:10);>> plot(t,((-3)/2)*exp((-1)*t)+exp((-2)*t)+1/2)实验结论:Simulink仿真结果和函数仿真结果基本一致,所以simulink仿真是正确的。
实验心得:1.此实验是利用matlab对一个微分方程进行建模求解,既要求我们掌握对微分方程的求解,又要求掌握用matlab对微分方程进行建模,所以要求我们对软件得熟悉。
2.信号与系统的实验主要是用matlab分析或验证书上的东西,前提当然是学好书本上的知识,再学好matlab这个软件。
3.用simulink仿真的时候,对函数用积分器较好,不知为什么用微分器做不出来,报错显示不出图形。
matlab教学PPT第7讲MATLAB仿真SIMULINK
第7讲 SIMULINK 图2-18 通过命令启动Simulink仿真
第7讲 SIMULINK
可见,仿真完成之后,工作空间中出现了“ScopeData” 结构变量,其中包含了示波器显示的全部波形数据。通过 “plot”命令可以作出这些数据对应的波形,
组建用户自定义模块库如果建立了许多自定义的子系统并且已经封装好了而这些已经封装的自定义模块又是会反复使用的就像simulink提供的模块库中那些模块一样在这种情况下就有必要对这些自定义的重用性较好的模块进行建库以方便管理和反复使用同时也可以作为新的专业库提供给其他用户使用
第7讲 SIMULINK
第7讲 MATLAB仿真_SIMULINK
第7讲 SIMULINK
• Simulink全方位地支持动态系统的建模仿真,它支持连 续系统、离散系统、连续离散混合系统、线性系统、非 线性系统、时不变系统、时变系统的建模仿真,也支持 具有多采样速率的多速率系统。可以说,在通用系统仿 真领域,Simulink是无所不包的。
• 结合MATLAB编程和Simulink可视化建模仿真各自的特 点,可以构建更为复杂的系统模型,并进行自动化程度 更高的仿真和仿真结果的数据分析,这是MATLAB的高 级应用方面。
第7讲 SIMULINK 图2-15 仿真结果
第7讲 SIMULINK
• 更换信号源为Sources子模块库中的SignalGenerator,并设置 信号源为0.2Hz的方波,幅度为1,如图2-16左边对话框所示。
• 设置示波器显示窗口的属性(Parameters),使之成为双踪 显示,然后将示波器第二输入节点与信号源输出相连,这 样我们就可以同时观察系统的输入输出波形了。系统建模 如图2-16中间窗口所示。
MATLAB7.0使用详解-第10章 SIMULINK高级仿真技术
10.3.1
使能子系统(Enable Subsystem)
• 使能子系统(Enable Subsystem)将控制信号分 为允许(enable)和禁止(disenable)两种。当 控制信号为正时,即控制信号为允许状态,系统 可以执行使能子系统中的模块;否则就禁止模块 功能。
10.3.2 触发子系统(Triggered Subsystem)
10.2 子系统的封装
• 使用子系统技术可以很好的优化系统模型得界面,是系统 模型的可读性更强。在对系统进行仿真时,首先要对系统 模块参数进行设置,对子系统也是如此,需要对子系统所 有模块进行合适的参数设置。 • 在第8章的例子中,子系统中模块的参数是逐一设置的,这 会给用户带来极大的不便。子系统的封装技术则是对子系 统的包装,使其成为一个真正意义上的SIMULINK模块,通 过封装,可以简化模型,用户使用一个动态设置的对话框 代替多个静态对话框,省去了对子系统内部结构的了解, 为用户的直接调用提供了方便。 • 一个已经创建的子系统的封装方法主要是通过使用下图所 示的封装编辑器来实现的,在封装编辑器中用户可以设置 封装参数设置、图标、初始以及文本。归纳起来,即设定 子系统初始值及特性、生成模块图标以及创建模块帮助文 档和描述信息。
10.4 SIMULINK的模型调试
• 如同诸多系统设置平台一样,SIMULINK也具有界 面友好、功能强大的调试功能。SIMULINK提供了 一个图形化的调试界面,简化了调试操作。 simulink调试器是一个定位和诊断模型错误的工 具.通过SIMULINK调试工具,用户可以采用多种 方式对模型进行调试,发现其中可能存在的问题 并加以修改,从而使得用户的模型设计、仿真、 分析更加快速、便捷。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
matlabsimulink在电机中的仿真
模块化设计
集成优化工具
Simulink的模块化设计使得电机的各个部 分可以独立建模,然后通过模块的连接来 构建完整的系统模型,便于管理和修改。
Matlab提供了多种优化工具,可以对电机 控制系统进行优化设计,提高系统的性能 。
Matlab Simulink在电机仿真中的挑战
模型复杂度
电机的数学模型通常比较复杂,涉及大 量的非线性方程,这给模型的建立和仿
电机仿真的基本方法和流程
数学建模
根据电机的物理原理, 建立电机的数学模型, 包括电路方程、磁路 方程和运动方程等。
参数识别
根据实际电机的参数, 对数学模型进行参数 识别和调整,提高仿 真的准确性。
建立仿真模型
在Matlab Simulink 中建立电机的仿真模 型,包括电机本体和 控制系统的模型。
验证设计
通过仿真可以验证电机的设计是否满足要求, 提前发现并修正设计中的问题。
性能预测
仿真可以帮助预测电机的性能,包括转速、 转矩、效率等,为实际应用提供参考。
控制系统设计
通过仿真可以验证控制系统的设计是否正确, 提高控制系统的稳定性和精度。
降低成本
仿真可以减少试验次数,降低试验成本,缩 短研发周期。
04
案例分析
直流电机仿真案例
总结词
通过Simulink对直流电机进行仿真,可以模拟电机的启动、调速和制动等过程,为实际应用提供理论依据。
详细描述
在直流电机仿真案例中,我们使用Simulink的电机模块库来构建电机的数学模型。通过设置电机的参数,如电枢 电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等,可以模拟电机的动态行为。通过改变输入电压或电流,可以模拟电机 的启动、调速和制动等过程,并观察电机的响应特性。
MatlabSimulink系统建模和仿真
图:电容的充电、放电过程的仿真结果。在充电仿真中,输出信号 为系统的零状态响应。在放电过程仿真中,输出信号为系统的零输 入响应。 如果要仿真系统输入信号为任意函数的情况,只需要修改仿 真程序中的输入信号设臵即可。
“实例2.3”单摆运动过程的建模和仿真。 (1)单摆的数学模型 设单摆摆线的固定长度为l ,摆线的质量忽略不计,摆锤质 量为m ,重力加速度为g ,设系统的初始时刻为t=0 ,在任 意 t 0 时刻摆锤的线速度为v(t) ,角速度为 w(t ) ,角位移 为 (t ) 。以单摆的固定位臵为坐标原点建立直角坐标系, 水平方向为x 轴方向。如下图所示。
图:电容的充电电路以及等价系统
(1)数学分析
首先根据网络拓扑和元件伏安特性建立该电路方程组
dy (t ) i (t ) C dt
dy (t ) 1 1 x(t ) y (t ) dt RC RC
y(t ) x(t ) Ri (t )
并化简得
该方程也称为系统的状态方程。在方程中,变量y 代表电 容两端的电压,是电容储能的函数。本例中它既是系统的 状态变量,又是系统的输出变量。
7.1 Matlab编程仿真的方法
7.1.1 概述 通过编程的形式建立计算机仿真模型是最基本的 计算机建模方法。Matlab编程仿真过程就是用编 写脚本文件或函数文件来描述数学模型,并实现 计算机数值求解的过程。 我们把外界对系统产生作用的物理量称为输入 信号或激励,把由于系统内部储存的能量称为系 统的状态,而将系统对外界的作用物理量称为系 统的输出信号或响应。
图:模拟真实示波器显示的调幅仿真波形,仿真中考虑了输 入信号与示波器扫描不同步,载波相位噪声以及加性信道噪 声的影响
7.1.3 连续动态系统的Matlab编程仿真 7.1.3.1 几个实例
MATLABsimulink仿真试验
实验七SIMULINK 仿真集成环境一、实验目的熟悉SIMULINK 的模型窗口、熟练掌握SIMULINK 模型的创建,熟练掌握常用模块的操作及其连接。
二、实验内容(1) SIMULINK 模型的创建和运行。
(2) 一阶系统仿真。
三、实验步骤1.Simulink 模型的创建和运行(1) 创建模型。
①在MATLAB 的命令窗口中输入simulink 语句,或者单击MATLAB 工具条上的SIMULINK 图标,SIMULINK 模块库浏览器。
②在MATLAB 菜单或库浏览器菜单中选择File|New|Model,或者单击库浏览器的图标,即可新建一个“untitle”的空白模型窗口。
③打开“Sources”模块库,选择“Sine Wave”模块,将其拖到模型窗口,再重复一次;打开“Math Operations”模块库选取“Product”模块;打开“Sinks”模块库选取“Scope”模块。
(2) 设置模块参数。
①修改模块注释。
单击模块的注释处,出现虚线的编辑框,在编辑框中修改注释。
②双击下边“Sine Wave”模块,弹出参数对话框,将“Frequency”设置为100;双击“Scope”模块,弹出示波器窗口,然后单击示波器图标,弹出参数对话框,修改示波器的通道数“Number of axes”为3。
③如图A4 所示,用信号线连接模块。
图A4(3) 启动仿真①单击工具栏上的图标或者选择Simulation|Start 菜单项,启动仿真;然后双击“Scope”模块弹出示波器窗口,可以看到波形图。
②修改仿真步长。
在模型窗口的Simulation 菜单下选择“Configuration Parameters”命令,把“Max step size”设置为0.01;启动仿真,观察波形是不是比原来光滑。
③再次修改“Max step size”为0.001;设置仿真终止时间为10s;启动仿真,单击示波器工具栏中的按钮,可以自动调整显示范围,可以看到波形的起点不是零点,这是因为步长改小后,数据量增大,超出了示波器的缓冲。
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。
matlab simulink仿真实验报告
matlab simulink仿真实验报告[Abstract]本篇报告介绍了一项利用Matlab和Simulink进行仿真实验的过程和结果。
实验主要涉及对加速度计数据的滤波和降噪处理,以及利用观测器估计一个非线性系统的状态变量。
本文介绍了实验设计的思路和步骤,详细讲解了实验中所使用到的算法和模型,并对实验结果进行了分析和总结。
[Keywords][Introduction]在自动化控制、机器人技术、航天航空、汽车电子等领域中,传感器和估计器是广泛应用的两类算法。
传感器可以测量物理量,如位置、速度、加速度等,并将其转化为电信号输出。
估计器则通过对物理模型的建模和输出信号的处理,来推测和估计系统的状态变量。
加速度计可以测量物体在三个轴向上的加速度,同时可以进行数据滤波和降噪。
估计器可以用于非线性系统的状态估计,具有广泛的应用前景。
[Simulation Process]1. 数据采集处理加速度计可以用于测量物体在三个轴向上的加速度。
由于传感器的噪声和误差,采集的数据往往不够准确和稳定,需要通过滤波和降噪等算法进行处理。
本实验中采用了常用的Butterworth低通滤波器和移动平均滤波器来对加速度计数据进行处理。
Butterworth低通滤波器是一种线性相位滤波器,可以将高频信号滤去,降低信号噪声。
在Matlab中,可以通过函数[b,a] = butter(n,Wn,'low')生成Butterworth低通滤波器。
其中,n为滤波器的阶数,Wn为截止频率。
移动平均滤波器是一种简单有效的滤波方法,可以对信号进行平均处理,消除信号的高频成分和噪声。
在Matlab中,可以通过函数smooth(x,n)生成移动平均滤波器。
其中,x为待处理的信号,n为滤波器窗口大小。
2. 状态估计模型状态估计模型是一种建立在数学模型基础上的估计方法,常常用于非线性系统的状态估计。
本实验中,给定了以下非线性系统的模型:$$\begin{cases}x_{1}' = x_{2} \cos(x_{1}) \\x_{2}'= u\end{cases}$$其中,x1和x2为系统状态变量,u为系统的控制输入。
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。
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。
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;
matlab及simulink仿真学习心得
matlab及simulink仿真学习心得
Matlab及Simulink仿真学习是进行系统各类运算分析所不可缺少的重要环节,我有幸在学校参加过Matlab及Simulink仿真学习的课程,下面就我的体会分享给大家。
首先,Matlab是一种计算环境,具有许多语言的特点,足以用来处理各种复杂数据。
许多先进功能可让我们快速完成复杂计算,以及进行统计分析和绘图。
此外,Matlab也有一个强大的数据分析功能,可以帮助我们从大量原始数据中提取有用信息,从而进行快速决策。
Simulink是一种功能强大的系统仿真工具,可以方便地实现对复杂系统仿真性能的测试,以便进行系统的优化设计。
该软件采用块图的形式来连接模块,每个模块代表特定的系统组件,可以通过不同的参数设置来模拟仿真曲线,从而观察和检测系统的运行情况和调节系统的性能。
最后,Matlab及Simulink仿真学习让我受益良多,不仅提高了我在数据分析,统计分析和系统仿真等方面的技能,而且也了解到了Matlab与Simulink之间的联系,以及如何将它们运用到实际工程生产中,为我以后在工程应用有所帮助。
simulink建模及动态仿真的一些实验步骤
simulink建模及动态仿真的一些实验步骤Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,可以用于动态系统建模、仿真和分析。
以下是一些Simulink建模及动态仿真的实验步骤:启动Simulink:首先,需要打开MATLAB,然后在MATLAB 的命令窗口中输入“simulink”命令,或者点击工具栏中的Simulink 图标来启动Simulink。
新建模型:在Simulink的启动界面中,可以选择“Blank Model”来新建一个空白的模型。
也可以选择其他预设的模型模板来开始建模。
构建系统模型:在新建的模型窗口中,可以通过从Simulink 的模块库中拖拽模块到模型窗口中来构建系统模型。
模块库中包含了各种类型的模块,如源模块、接收模块、处理模块等。
将这些模块按照系统的结构和功能连接起来,形成一个完整的系统模型。
设置模块参数:对于模型中的每个模块,都可以双击打开其参数设置对话框,设置其参数和初始条件。
这些参数和初始条件将决定模块在仿真中的行为。
设置仿真参数:在模型窗口的工具栏中,可以点击“Simulation”->“Model Configuration Parameters”来打开仿真参数设置对话框。
在这个对话框中,可以设置仿真的起始和结束时间、仿真步长、求解器类型等参数。
开始仿真:完成以上步骤后,可以点击模型窗口工具栏中的“Run”按钮来开始仿真。
在仿真过程中,可以实时观察模型中各个模块的状态和输出。
分析结果:仿真结束后,可以使用Simulink提供的各种分析工具来分析仿真结果。
例如,可以使用示波器模块来显示仿真过程中某个模块的输出波形,也可以使用MATLAB的工作空间来查看和处理仿真数据。
以上步骤是一个基本的Simulink建模和动态仿真的过程。
在实际使用中,可能还需要根据具体的需求和系统特点进行一些额外的设置和调整。
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用Simulink是MATLAB的一个附加组件,它提供了一种可视化建模和仿真环境,主要用于控制系统、信号处理、通信系统等领域的建模和仿真。
以下是一个简单的基于Simulink的控制系统仿真的步骤:
1. 模型建立:首先,你需要使用Simulink库中的模块来构建你的控制系统模型。
这些模块包括输入、输出、控制算法等。
你可以直接从库中拖放模块到你的模型中,然后通过连接线将它们连接起来。
2. 参数设置:在连接模块后,你需要为每个模块设置适当的参数。
例如,对于传递函数模块,你需要输入分子和分母的系数。
3. 仿真设置:在完成模型和参数设置后,你需要设置仿真参数,例如仿真时间、步长等。
4. 运行仿真:最后,你可以运行仿真并查看结果。
Simulink提供了多种方式来查看结果,包括图形和表格。
在Simulink中,你可以使用许多内建的工具和函数来分析和优化你的控制系统。
例如,你可以使用MATLAB的控制系统工具箱中的函数来分析系统的稳定性、频率响应等。
总的来说,Simulink是一个强大的工具,可以用于设计和分析各种控制系统。
通过学习和掌握这个工具,你可以更有效地进行控制系统设计和仿真。
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践控制系统是现代工程领域中一个至关重要的研究方向,它涉及到对系统的建模、分析和设计,以实现对系统行为的控制和调节。
MATLAB Simulink作为一款强大的工程仿真软件,在控制系统领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践,包括建立系统模型、进行仿真分析以及设计控制算法等内容。
1. 控制系统建模在进行控制系统设计之前,首先需要建立系统的数学模型。
MATLAB Simulink提供了丰富的建模工具,可以方便快捷地搭建系统模型。
在建模过程中,可以利用各种传感器、执行器、控制器等组件来描述系统的结构和功能。
通过连接这些组件,并设置其参数和初始条件,可以构建出一个完整的系统模型。
2. 系统仿真分析建立好系统模型后,接下来就是进行仿真分析。
MATLABSimulink提供了强大的仿真功能,可以对系统进行各种不同条件下的仿真实验。
通过改变输入信号、调节参数值等操作,可以观察系统在不同工况下的响应情况,从而深入理解系统的动态特性和性能指标。
3. 控制算法设计在对系统进行仿真分析的基础上,可以针对系统的性能要求设计相应的控制算法。
MATLAB Simulink支持各种常见的控制算法设计方法,如PID控制、状态空间法、频域设计等。
通过在Simulink中搭建控制算法,并与系统模型进行联合仿真,可以验证算法的有效性和稳定性。
4. 系统优化与调试除了基本的控制算法设计外,MATLAB Simulink还提供了优化工具和调试功能,帮助工程师进一步改进系统性能。
通过优化算法对系统参数进行调整,可以使系统响应更加迅速、稳定;而通过调试功能可以检测和排除系统中可能存在的问题,确保系统正常运行。
5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践,接下来将通过一个简单的倒立摆控制系统实例进行演示。
Matlab实验4 Simulink系统仿真
模块形状
表 7.2 常用的输入信号源模块表 功能说明 恒值常数,可设置数值 阶跃信号 线性增加或减小的信号 正弦波输出 信号发生器,可以产生正弦、方波、锯齿波和随 机波信号 从文件获取数据 从当前工作空间定义的矩阵读数据
仿真时钟,输出每个仿真步点的时间 输入模块
2. 接收模块库(Sinks) 接收模块是用来接收模块信号的,常用的接收模块如表 7.3 所示。
Matlab实验讲义
实验四 Simulink系统仿真
要求: 1、掌握Simulink常用输入、输出、运算模块。 2、掌握Simulink模型的建立及系统仿真方法。 实验类型:综合性 学时分配:3学时 Simulink 是面向框图的仿真软件。 7.1 演示一个 Simulink 的简单程序 【例 7.1】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 7.1 所示。
7.2.2 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。
菜单 工具栏
模型浏览器
模型框图
状态栏
图7.5 双窗口模型窗口
1. 状态栏
3
Matlab实验讲义
2. 工具栏 模型窗口工具栏如图 7.6 所示。
创建并编译生成exe文件
展示父系统 打开调试器
开始仿真 结束仿真
4. 模块的删除 要删除模块,应选定待删除模块,按 Delete 键;或者用菜单“Edit”Æ“Clear”或“Cut”; 或者用工具栏的“Cut”按钮。
详解matlab simulink 通信系统建模与仿真
详解matlab simulink 通信系统建模与仿真MATLAB Simulink是一款广泛应用于通信系统建模和仿真的工具。
它提供了一种直观的方式来设计和测试通信系统,使得工程师可以更快地开发出高质量的通信系统。
本文将详细介绍MATLAB Simulink在通信系统建模和仿真方面的应用。
一、MATLAB Simulink的基本概念MATLAB Simulink是一种基于图形化界面的建模和仿真工具。
它可以通过拖拽和连接不同的模块来构建一个完整的系统模型。
每个模块代表了系统中的一个组件,例如滤波器、调制器、解调器等。
用户可以通过设置每个模块的参数来调整系统的性能。
二、通信系统建模在MATLAB Simulink中建立通信系统模型的第一步是选择合适的模块。
通信系统通常包括以下几个部分:1.信源:产生数字信号,例如文本、音频或视频。
2.编码器:将数字信号转换为模拟信号,例如调制信号。
3.信道:模拟信号在信道中传输,可能会受到干扰和噪声的影响。
4.解码器:将接收到的模拟信号转换为数字信号。
5.接收器:接收数字信号并进行后续处理,例如解码、解调、解密等。
在MATLAB Simulink中,每个部分都可以用一个或多个模块来表示。
例如,信源可以使用“信号生成器”模块,编码器可以使用“调制器”模块,解码器可以使用“解调器”模块等。
三、通信系统仿真在建立通信系统模型后,可以使用MATLAB Simulink进行仿真。
仿真可以帮助工程师评估系统的性能,例如误码率、信噪比等。
仿真还可以帮助工程师优化系统的设计,例如调整滤波器的参数、改变编码器的类型等。
在MATLAB Simulink中,可以使用“仿真器”模块来进行仿真。
用户可以设置仿真的时间范围、仿真步长等参数。
仿真器会根据系统模型和参数进行仿真,并输出仿真结果。
用户可以使用MATLAB的绘图工具来可视化仿真结果,例如绘制误码率曲线、信号波形等。
四、MATLAB Simulink的优点MATLAB Simulink具有以下几个优点:1.直观易用:MATLAB Simulink提供了一个直观的图形化界面,使得工程师可以更快地建立和调整系统模型。
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3.1 SIMULINK模块库包含的子模块库
(1)Commonly Used Blocks模块库,为仿真提供常用元件; (2)Continuous模块库,为仿真提供连续系统; (3)Discontinuous模块库,非连续系统元件; (4)Discrete模块库,为仿真提供离散元件; (5)Logic and Bit Operations模块库,逻辑运算和位运算的元件 (6)Lookup Tables模块库,线形插值查表模块库; (7)Math Operations模块库,数学运算功能元件; (8)Model Verification模块库,模型验证库;
(9)Model-Wide Utilities模块库; (10)Ports and Subsystems模块库,端口和子系统; (11)Signals Attributes模块库,信号属性模块; (12)Signals Routing模块库,提供用于输入、输出 和控制的相关信号及相关处理; (13)Sinks模块库,为仿真提供输出设备元件; (14)Sources模块库,为仿真提供各种信号源; (15)User-defined Functions模块库,用户自定义函 数元件; (16)Additional Math &Discrete模块库。
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。
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。
1.2 发展历史
Simulink的产生 1990年MathWorks公司为MATLAB增加了用于 建立系统框图和仿真的环境 1992年公司将该软件改名为SIMULINK Simulink可以搭建: (1)通信系统物理层和数据链路层; (2)动力学系统; (3)控制系统; (4)数字信号处理系统; (5)电力系统; (6)生物系统; (7)金融系统等。
2.3 Simulink模型的结构
信号源(sources) 系统(systems) 接收器(sinks)
Байду номын сангаас 例:
2.4 仿真简单模型
例1 建立一个模型,将正弦信号输出到示波 器中。 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,构成所需要的系统模型: (4) 进行系统仿真: (5) 观察仿真结果:
五.设置仿真参数
仿真参数对话框simulation/configuration parameters 设置如下仿真参数: Solver(算法) Data Import/Export(数据输入输出) Diagnostics(诊断) Optimization(优化) Hardware Implementation(硬件工具) Model Referencing(模块引用)
建模仿真的一般过程是: 1.打开一个空白的编辑窗口; 2.将模块库中模块复制到编辑窗口里,并依照给定 的框图修改编辑窗口中模块的参数; 3.将各个模块按给定的框图连接起来; 4.用菜单选择或命令窗口键入命令进行仿真分析, 在仿真的同时,可以观察仿真结果,如果发现有不 正确的地方,可以停止仿真,对参数进行修正; 5.如果对结果满意,可以将模型保存。
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。
打开创建模型窗口: 1). file菜单中选择new命令的model 2).模型窗口file菜单选择new命令的model
2.2 建模与仿真
四 SIMULINK功能模块的处理
基本操作包括: 1. 选取模块 2. 复制与删除模块 3. 模块的参数和属性设置_双击 4. 模块外形的调整 5. 模块名的处理 6. 模块的连接 7. 在连线上反映信息—鼠标直接点击
功能模块的基本操作,包括模块的移动、复制、删除、转向、改变大 小、模块命名、颜色设定、参数设定、属性设定、模块输入输出信号 等。 模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳(选中模块,按住鼠标左 键不放)而放到模型窗口中进行处理。 在模型窗口中,选中模块,则其4个角会出现黑色标记。此时可以 对模块进行以下的基本操作。 1) 移动:选中模块,按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。若要 脱离线而移动,可按住shift键,再进行拖曳。 2) 复制:选中模块,然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个 功能模块。 3) 删除:选中模块,按Delete键即可。若要删除多个模块,可以同时 按住Shift键,再用鼠标选中多个模块,按Delete键即可。也可以用 鼠标选取某区域,再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线 等全部删除。
10) 模块的输入输出信号:模块处理的信号包括标量信号和向量信号; 标量信号是一种单一信号,而向量信号为一种复合信号,是多个信 号的集合,它对应着系统中几条连线的合成。缺省情况下,大多数 模块的输出都为标量信号,对于输入信号,模块都具有一种“智能” 的识别功能,能自动进行匹配。某些模块通过对参数的设定,可以 使模块输出向量信号。
变步长模式解法器有:ode45,ode23, ode113,ode15s,ode23s,ode23t,ode23tb和 discrete 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。
5.2 数据输入输出选项(Data Import and Export)
主要用来设置Simulink与MATLAB工作空间交换 数值的有关选项。 Load from workspace(从工作空间载入数据)选 中前面的复选框即可从MATLAB工作空间获取时 间和输入变量,一般时间变量定义为t,输入变量 定义为u。 Initial state用来定义从MATLAB工作空 间获得的状态初始值的变量名。 Save to workspace(将输出保存到工作空间) Save options(保存选项)。
5.1解题器(solver)选项
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)Simulation time组:设置仿真起止时间 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。
演 示(sinwave.mdl)
例2:利用simulink来计算“chirp”信号和正 弦函数信号叠加后的信号波形
(model1.mdl)
Chirp信号
显示三个信号model3
三. SIMULINK的基本模块库
1.Simulink(系统仿真模块库) munications Blockset(通信模块库) 3.DSP Blockset(数字信号处理模块库) 4.Control System Toolbox(控制系统模块库)
SIMULINK仿真基础
交互式用户界面开发最后部分内容
主要内容
1. Simulink与系统仿真 2.Simulink的使用 3. Simulink的基本模块 4.功能模块的处理 5.设置仿真参数 6.观察Simulink的仿真结果 7.Simulink子系统
一、Simulink与系统仿真
4) 转向:为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端,功能模块 有时需要转向。在菜单Format中选择Flip Block旋转180度,选 择Rotate Block顺时针旋转90度。或者直接按Ctrl+F键执行 Flip Block,按Ctrl+R键执行Rotate Block。 5) 改变大小:选中模块,对模块出现的4个黑色标记进行拖曳即 可。
8) 参数设定:用鼠标双击模块,就可以进入模块的参数设定窗口,从 而对模块进行参数设定。参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮 助,为获得更详尽的帮助,可以点击其上的help按钮。通过对模块的 参数设定,就可以获得需要的功能模块。 9) 属性设定:选中模块,打开Edit菜单的Block Properties可以对模块进 行属性设定。包括Description属性、 Priority优先级属性、Tag属性、 block annotation属性、callbacks属性。
(2)Solve options组:选择求解器,并为其指定参数。 仿真步长模式: 变步长算法(Variable-step) 固定步长算法(Fixed-step)
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。
1.3 较为流行的版本
与MATLAB5.2配用的Simulink2.2 与MATLAB5.3配用的Simulink3.0 与MATLAB6.0配用的Simulink4.0 与MATLAB7.0配用的Simulink6.0。