MATLAB第五讲simulink1

建模
三. SIMULINK的基本模块库
1.Simulink（系统仿真模块库） 2.Communications 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）
3.1 SIMULINK模块库包含的子模块库
Fra Baidu bibliotek
2.4 仿真简单模型
例1：对满足
d ( x) sin(t ) d (t ) x(0) 0
数学规律的过程进行仿真。结果用示波器仿真。仿真 时间t为10个单位。 思路：本题需要积分模块，正弦波模块、示波器。 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。
6. 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。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。 7.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。
Continuous（连续模块）
Discrete（离散模块）
Sources（输入源模块库）
提供仿真时 间 常数信 号 从当前工作空间定义 的矩阵读取数据
从文件 读数据
正弦波
Sinks（接收器模块库）
显示数值 将输出的数据保存 到文件
输出
示波器
显示一个信号对另 一个信号的变化曲 线
Math Operations（数学运算模块库）
相对误差限
绝对误差限
（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。
主要用来设置Simulink与MATLAB工作空间交换数 值的有关选项。 1）Load from workspace（从工作空间载入数据） 如果模型有输入端口（in模块），则选中前面的复 选框即可从MATLAB工作空间直接把数据导入到输入端 口，再在Initial state定义MATLAB工作空间获得的状态 初始值的变量名。常用下面形式： 矩阵型式。如果以矩阵型式输入变量名，则矩阵的列 必须比模型的输入端口多一个，Matlab把矩阵第一列默 认为时间向量，后面的每一列对应每个输入端口，矩阵 的第一行表示某个时刻各输入端口的输入状态。还可以 用[t,u]，t是一维时间列向量，u是和t 长度相等的n维列 向量（n表示输入端口个数），表示状态值。
（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；
2.3 Simulink模型的结构
Simulink仿真模型（model）在视觉上为直观的方 框图，文件扩展名：.mdl，在数学上体现了一组微分方 程，模拟了物理期间构成的实际系统的动态特征。 模块（block）是构成系统仿真模型的基本单元。用 适当的方式把各种模块连接在一起就建立了动态系统的 仿真模型。通常包括三部分：信号源(sources)、系统 (systems)、接收器(sinks)。
simulink模块库浏览器
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 Library :simulink3 的Simulink模块库窗口。
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.
新建的模型窗口
2.2 创建simulink模型的一般过程：
信号源 系统 接收器
2.3.1 模块的编辑
1.添加模块: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。 2.选取模块 ； 3.复制与删除模块； 4.模块名的处理模块命名：先用鼠标在需要更改的 名称上单击一下，然后直接更改即可。名称在功能模块 上的位置也可以变换180度，可以用Format菜单中的 Flip Name来实现，也可以直接通过鼠标进行拖曳。 Hide Name可以隐藏模块名称。
（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。


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。



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。
二、SIMULINK的基本使用
2.1 Simulink的启动
SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态 系统建模、仿真和分析的一个软件包，simu表明用于 系统仿真，link表明用于系统连接。 所谓可视化建模，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。 这样一来，用户可以把更多的精力投入到系统模型的 构建，而非语言的编程上。
变步长模式解法器有：ode45，ode23，ode113， ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete ode45：缺省值，适用于大多数连续或离散系统，但 不适用于刚性（stiff）系统。一般来说，面对一个仿 真问题最好是首先试试ode45。

4.2 数据输入输出选项（Data Import and Export）
4.1.Solve选项设置(Simulink time和 solver options)
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。
点乘 常量增益（输入乘 一个常数）
数学运算函数
对输入求积
求和
三角函数
User-Defined Functions（用 户定义模块库） 调用函数模块
Continuous连续系统模块
积分环节
微分环节
状态方程
传递函数
Ports & Subsystems（端口和 子系统模块库）
Discrete-Time linear systems(离散系统模块)
第五章MATLAB SIMULINK 仿真软件
主要内容





一. Simulink简介 二.Simulink的基本使用 三. Simulink的基本模块 四.系统的仿真 五.启动系统仿真与仿真结果分析 六.Simulink子系统 七.原件及电路仿真例子
一、Simulink简介


1.1 SIMULINK简介
Discontinuities（非线性模块库）
例2：设系统的微分方程为：
x x2 t
' 1
x 2 x 2 e 0 .5 t
'
试建立该系统仿真模型。
思路：系数是时间t的函数，t用信号源库(sources）中的 时钟模块clock；e-0.5t用数学模块库 (math operations)中 的数学函数模块(math function)，还有sources库中的常 数模块constant, math operations中的乘积模块 (product),连续系统的库(continuous)中的积分模块 (interator)；输出用输出模块库(sinks)中的输出端口模块 (out)，或者输出可以用scope模块或to space模块。

运行simulink有三种方式：
方 式 （ 1 ） 在 Matlab 的 命 令 窗 口 直 接 键 入
simulink； 方式（2）点击Matlab的工具条上的simulink的 快捷键图标 ； 方 式 （ 3 ） 在 Matlab 的 菜 单 中 ， 选 择 FileNewModel，会弹出新建立的模型窗口， 名为untitled。或打开simulink后的 。
qh1.mal
四. 系统的仿真
在系统仿真过程中，事先必须对仿真算法、输出模 式等各种参数进行设置。其方法是：
打开仿真参数对话框： simulation中的configuration parameters命令， 设置如下仿真参数： Solver（算法，设置仿真起止时间） Data Import/Export(设置simulink与workspoce交换数据) Diagnostics（诊断，设置仿真中出现各类错误警告等级） Optimization（设置仿真优化参数） Hardware Implementation（设置硬件工具） Model Referencing（模块引用相关参数）
5.模块外形调整 模块的大小：view zoom in/zoom out分别用来放 大/缩小整个模型；fit selection to view表示将当前系 统放大到整个窗口观察；normal（100%）恢复到原始 大小。 调整模块方向：选中模块 format rotate block 90。/ flip block 180。 改变模块颜色：选中模块 format foreground color即模块的前景色，包括模块图标、边框、模块名 的颜色，使模块产生阴影；backround color即背景色 填充色；screen color改变背景色；加阴影：show drop shadow。
2.3.2 模块的连接
1.连接两个模块:光标变成十字，按住鼠标左键，重影 放开鼠标； 2.模块间连线的调整； 3.连线的分支:一个信号源送给不同模块需要从一根线 分出连线，按下ctrl键然后用鼠标拖动到目标输入端， 或者直接按鼠标右键拖动。 4.标注的连线，在要加标注处双击则出现小文本框；或 Format中的Fort子菜单可作更多设置。 5.删除连线
1.启动simulink； 2.根据具体问题建立数学模型； 3.在模块库中找需要的仿真模块，放到编辑窗； 4.对模块进行编辑，以方便模型的建立（连线方向、模 块颜色及大小等）； 5.连线（逻辑关系，非电路的）；注意端点和分点的连 接等； 6.模块参数设置； 7.仿真输出。（数学输出先双击示波器，对示波器设置 然后仿真，非数学输出，必须先建立S函数然后才可仿 真运行）。 8.分析结果，满意保存，否则修正相关参数。