Simulink建模与仿真
Simulink建模仿真实例详解
K
Out1
In1
In1 Out1 In2
crtanim2 Animation function
Feedback gain using LQR design.
State estimator
Inputs & Sensors
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 ?
1.3.3 Simulink 应用举例
（原教材P6例子）
在Matlab命令窗口中输入 dblcart1 右图所示的模型用来 模拟双质量－弹簧系 统在光滑平面上受一 个周期力情况下的运 动状态，其中周期力 只作用在左边的质量 块上。 F(t)
x' = Ax+Bu y = Cx+Du Plant
Demux Actual Position
静态系统模型 动态系统模型 连续系统模型 代数方程 集中参数 微分方程 分布参数 偏微分方程 离散系统模型 差分方程
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。
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
第3章 Simulink建模与仿真
将仿真数据写入 mat 文件 将仿真数据写入. mat文件 将仿真数据输出到 将仿真数据输出到 Matlab 工作空间 MATLAB 工作空间 使用 Matlab 使用MATLAB 图形显示数据 图形显示数据
图3.10 系统输出模块库及其功能
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明：
模块功能说明： 有限带宽白噪声
求取输入信号的数学函数值 对输入信号进行内插运算
求取输入信号的数学函数值 对输入信号进行内插运算 输入信号的一维线性内插
输入信号的一维线性内插
输入信号的二维线性内插 输入信号的二维线性内插 输入信号的 n 维线性内插 输入信号的n维线性内插
M函数（对输入进行运算输出结果） M 函数，对输入进行运算输出结果 多项式求值
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明： 模块功能说明 ： 连续信号的数值微分 连续信号的数值微分 输入信号的连续时间积分 输入信号的连续时间积分 单步积分延迟，输出为前一个输入 单步积分延迟，输出为前一个输入 线性连续系统的状态空间描述 线性连续系统的状态空间描述
线性连续系统的传递函数描述 线性连续系统的传递函数描述 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 线性连续系统的零极点模型 线性连续系统的零极点模型
合并输入信号块控制信息 信号组合器信号组合器 信号探测器信号探测器 信号维数改变器 选择或重组信号 信号线属性修改 输入信号宽度
信号维数改变器 选择或重组信号 信号线属性修改 输入信号宽度
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明： 对信号进行分配
Target模块库：主要提供各种用来进行独立可执行代码 或嵌入式代码生成，以实现高效实时仿真的模块。它 们和RTW、TLC有着密切的联系。 (6) Stateflow库：对使用状态图所表达的有限状态 机模型进行建模仿真和代码生成。有限状态机用来描 述基于事件的控制逻辑，也可用于描述响应型系统。
Simulink建模与仿真(精华版)
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Simulink的特点:
(1)丰富的可扩充的预定义模块库 ； (2)交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图 ； (3)以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理； (4)通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任
Simulink 仿真基础
1 Simulink的概述 2 基本操作 3 基本模块 4 建模方法 5 系统仿真举例
1
3.1 Simulink的概述
Simulink已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之 一。Simulink可以很方便地创建和维护一个完整的模块，评估不同的 算法和结构，并验证系统的性能。由于Simulink是采用模块组合方式 来建模，从而可以使得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机 仿真模型，特别是对复杂的不确定非线性系统，更为方便。
Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行 或以编译C代码的形式来运行模型 ； (8)图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性 能和异常行为 ； (9)可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境， 定义信号参数和测试数据； (10)模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。
说明 输入信号的积分运算 输入信号的微分运算 实现线性状态空间系统模型 实现线性传递函数系统模型 实现零－极点表达式的传递函数模型 输出前一个时间步的输入值 对输入信号进行传输延时后再输出 对输入信号进行可变时间的传输延时后再输出
⑤ 决定所有无显示设定采样时间的模块的采样时间； ⑥ 分配和初始化用于存储每个模块的状态和输入当前值的存储空间。
simulink建模与仿真流程
simulink建模与仿真流程我们需要在Simulink中创建一个新的模型。
打开Simulink软件后，选择“File”菜单中的“New”选项，然后选择“Model”来创建一个新的模型。
接着，我们可以在模型中添加各种组件，如信号源、传感器、执行器等，以及各种数学运算、逻辑运算和控制算法等。
在建模过程中，我们需要定义模型的输入和输出。
在Simulink中，可以使用信号源模块来定义模型的输入信号，如阶跃信号、正弦信号等。
而模型的输出信号可以通过添加显示模块来实现，如示波器模块、作用域模块等。
接下来，我们需要配置模型的参数。
在Simulink中，可以通过双击组件来打开其参数设置对话框，然后根据需求进行参数配置。
例如，对于控制系统模型，我们可以设置控制器的增益、采样时间等参数。
完成模型的配置后，我们可以进行仿真运行。
在Simulink中，可以选择“Simulation”菜单中的“Run”选项来运行仿真。
在仿真过程中，Simulink会根据模型的输入和参数进行计算，并生成相应的输出结果。
我们可以通过示波器模块来实时显示模型的输出信号，以便进行结果分析和调试。
在仿真过程中，我们可以通过修改模型的参数来进行参数调优。
例如，可以改变控制器的增益值，然后重新运行仿真，观察输出结果的变化。
通过不断调整参数，我们可以优化模型的性能，使其达到设计要求。
除了单一模型的仿真，Simulink还支持多模型的联合仿真。
通过将多个模型进行连接，可以实现系统级的仿真。
例如，我们可以将控制系统模型和物理系统模型进行连接，以实现对整个控制系统的仿真。
在仿真完成后，我们可以对仿真结果进行分析和评估。
Simulink提供了丰富的分析工具，如频谱分析、时域分析和稳定性分析等。
通过对仿真结果的分析，我们可以评估模型的性能，并进行进一步的改进和优化。
Simulink建模与仿真流程包括创建模型、添加组件、定义输入输出、配置参数、运行仿真、参数调优、联合仿真和结果分析等步骤。
薛定宇simulink建模与仿真随书仿真
薛定宇simulink建模与仿真随书仿真
本文介绍了关于薛定宇在其著作《 MATLAB/Simulink在工程实践中的应用》中所提及的Simulink建模与仿真方法。
Simulink是MATLAB中的一个工具箱，可用于建立动态系统模型，并进行仿真分析。
首先是建模方面，Simulink中的模型结构可以看做一个有向图，其中包含系统中各个组件之间的输入输出关系。
对于系统中的各个组件，可以使用Simulink库中已有的组件，如数学运算、逻辑运算等，
也可以通过自定义S-Function的方式实现。
在建模时，需要注意各个
组件之间的连接方式，以确保输入输出之间的连通性。
其次是仿真方面，Simulink提供了多种仿真方法，包括常规仿真、加速仿真、硬件仿真等。
常规仿真是指按照离散时间步长逐步仿真整
个模型，进行结果输出；加速仿真则是在保证精度的前提下，通过一
系列技术加速仿真过程，缩短仿真时间；硬件仿真是指将模型加载到
特定的硬件设备上，进行真实环境的测试。
针对不同的仿真需求，可
以选择适合的仿真方法。
总之，Simulink作为一款强大的建模仿真工具，可以广泛应用于工程实践中，从而加速工程开发过程，提高工程设计效率。
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。
simulink建模与仿真
1. 假设从实际应用领域(力学、电学、生态或社会)中，抽象出有初始状态为0的二阶微分方程x"+0.2x'+0.4x=0.2u (t), u(t)是单位阶跃函数。
用积分器直接构造求解微分方程的模型exm1.mdl。
步骤如下：(1)改写微分方程。
把原方程改写为：x"=0.2u(t)-0.2x'-0.4x(2)利用Simulink模块库中的标准模块构作模型。
(3)仿真操作。
(4)保存在MATLAB工作空间中的数据。
u(t):阶跃信号——信号源模块库（Source）Clock:当前时间——信号源模块库（Source）Gain:常数增益——数学运算模块库（Math）Add:求和——数学运算模块库（Math）Integrator:积分——连续系统模块库（Continuous）Scope:示波器——输出模块库（Sinks）To Workspace:输出到工作空间——输出模块库（Sinks）2. 建立二阶系统222)(n n nS S S G ωςωω++=的脉冲响应模型，设ωn=10Hz ，观察当0<ζ<1、ζ=0、ζ=1及ζ>1时系统的响应。
Pulse Generator ：脉冲发生器——信号源模块库（Source ）Transfer Fun ：传递函数——连续系统模块库（Continuous ）Scope ：示波器——输出模块库（Sinks ）ζ=0.2 ζ=0ζ=1 ζ=53．皮球以15米/秒的速度从10米高的地方落下，建立显示球弹跳轨迹的模型。
Gravity：常数——信号源模块库（Source）IC Elasticity：信号的初始值——信号与系统模块库（Signal&Systems）Gain：常数增益——数学运算模块库（Math）Velocity：积分——连续系统模块库（Continuous）Position：有上下边界的有限积分——连续系统模块库（Continuous）Scope：示波器——输出模块库（Sinks）4. 利用使能原理构成一个正弦半波整流器。
实验5_SIMULINK建模与仿真实验
课外实验 SIMULINK 建模与仿真实验 实验目的1、 掌握用SIMULINK 创建和编辑仿真模型的方法2、 掌握用SIMUINK 进行离散时间系统建模仿真的方法3、 熟悉用SIMUINK 进行连续时间系统建模仿真的方法4、 掌握SIMULINK 中子系统的创建、装帧及控制执行方法5、 掌握S 函数模块的创建和使用方法6、 熟悉用MA TLAB 指令运行SIMULINK 模型的方法实验内容1、 启动SIMULINK （使用simulink 命令），浏览Simulink Libarory Browser ，熟悉Simulink 提供的各种模块，参照下图建立仿真模型，求解以下微分方程的数值解： 2)0(',1)0(,300,cos )(sin d d d d 22==≤≤=⋅-+--y y x x e x y x x y e x y x x 实验过程中，注意练习模块的选定、复制、移动、删除、调整大小、旋转、改名、隐藏模块名、模块加阴影、模块参数设置，信号线的产生、移动、删除、分支、折曲、宽度显示、色彩、插入模块、标识，模型注释、仿真配置等。
2、 加法器是数字系统中最基本的逻辑器件，它可用于二进制的减法运算、乘法运算，BCD 码的加、减法，码组变换，数码比较等。
查阅加法器及相关资料，完成以下实验：（1）利用Simulink 中的Logical Operator 等模块建立一个全加器逻辑电路仿真模型；（2）将所设计的全加器另存为一个新文件（以防止后续操作破坏原文件），将其封装（简装）成一个子系统；（3）对简装的全加器进一步进行装帧（精装）；（4）利用精装的全加器设计一个加法器应用系统仿真模型，设计的应用模型中，尽可能用到Enabled Subsystem 、Trigged Subsystem 和Trigged and Enabled Subsystem 等条件执行子系统。
3、 自编S 函数实现全加器功能，将上一实验第（4）步设计的应用系统中的全加器用S 函数模块替换，通过实验检验S 函数模块的功能是否正确。
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。
了解MATLABSimulink进行系统建模与仿真
了解MATLABSimulink进行系统建模与仿真MATLAB Simulink是一款功能强大的工具，专门用于系统建模和仿真。
它可以帮助工程师和科研人员设计复杂的系统、开展仿真分析，并支持快速原型设计和自动生成可执行代码。
本文将详细介绍MATLAB Simulink的基本概念、系统建模与仿真流程，以及其在各个领域中的应用。
第一章：MATLAB Simulink简介MATLAB Simulink是MathWorks公司开发的一款图形化建模和仿真环境。
它包含了一系列模块，可以通过简单地拖拽和连接来模拟和分析复杂的系统。
Simulink中的模块代表不同的系统组件，例如传感器、执行器、控制器等。
用户可以通过连接这些模块来构建整个系统，并通过仿真运行模型以评估系统的性能。
第二章：系统建模基础系统建模是使用Simulink进行系统设计的关键步骤。
在建模之前，需要明确系统的输入、输出和所涉及的物理量。
Simulink提供了广泛的模块库，包括数学运算、信号处理、控制等，这些模块可以方便地应用到系统中。
用户可以选择合适的模块，并通过线连接它们来形成系统结构。
此外，Simulink还支持用户自定义模块，以满足特定的需求。
第三章：MATLAB与Simulink的联合应用MATLAB和Simulink是密切相关的工具，它们可以互相配合使用。
MATLAB提供了强大的数学计算和数据分析功能，可以用于生成仿真所需的输入信号，以及分析仿真结果。
同时，Simulink也可以调用MATLAB代码，用户可以在模型中插入MATLAB函数块，以实现更复杂的计算和控制逻辑。
第四章：系统仿真与验证系统仿真是利用Simulink来验证系统设计的重要步骤。
通过设置仿真参数和初始条件，用户可以运行模型来模拟系统的行为。
仿真可以包括不同的输入场景和工况，以验证系统在不同条件下的性能和稳定性。
Simulink提供了丰富的仿真分析工具，例如波形显示器、频谱分析等，可以帮助用户分析仿真结果并进行必要的调整。
第二讲Simulink建模与仿真PPT课件
(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）
MATLABSimulink在系统建模与仿真中的应用
MATLABSimulink在系统建模与仿真中的应用第一章：MATLAB与Simulink简介MATLAB和Simulink是数学、工程和科学领域中广泛使用的工具。
MATLAB是一种高级技术计算语言，Simulink则是一种基于图形化建模的仿真环境。
这两种工具的结合为系统建模和仿真提供了强大的平台。
第二章：系统建模基础系统建模是一种将现实世界中的问题转化为数学模型的过程。
这个过程包括选择合适的数学工具和方法，将现实世界的元素映射到数学符号，并建立系统的关系方程。
MATLAB提供了丰富的数学函数和工具，使得系统建模变得更加简单和高效。
第三章：Simulink图形化建模Simulink提供了一种直观且易于使用的图形化界面，用户可以通过拖拽和连接各种模块来构建系统模型。
Simulink中的模块代表了不同的物理组件或处理单元，如传感器、电路、控制器等。
用户可以通过设置各个模块的参数和初始条件来建立完整的系统模型。
第四章：系统仿真与分析Simulink不仅提供了图形化建模的功能，还可以进行系统的仿真和分析。
用户可以通过Simulink内置的求解器和仿真器来模拟系统的运行过程，并获得各种关键性能指标，如系统的稳定性、响应时间等。
同时，Simulink还支持多种优化算法，可以帮助用户优化系统的设计和性能。
第五章：系统参数优化系统参数的优化是系统建模与仿真中的重要环节。
MATLAB提供了丰富的优化工具箱，用户可以通过设置参数范围和优化目标来自动寻找最优解。
Simulink与MATLAB的无缝集成使得系统建模与仿真可以更加高效地与参数优化相结合。
第六章：应用案例分析通过系统建模与仿真，MATLABSimulink在各个领域都有广泛的应用。
以汽车行业为例，通过建立电动汽车的动力系统模型，可以优化电池容量和控制策略，从而提高整车的性能和续航里程。
在航空航天领域，Simulink可以用于设计和验证飞机的控制系统，以确保其安全性和稳定性。
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。
matlabsimulink动力学建模与仿真
matlabsimulink动力学建模与仿真
Matlab Simulink是一种功能强大的动力学建模和仿真软件。
它
可以帮助工程师和科研人员以直观的方式创建和分析各种系统的数学
模型。
使用Matlab Simulink，我们可以轻松地建立复杂的动力学系统模型，例如机械系统、电力系统、控制系统等。
Matlab Simulink提供了丰富的图形化建模功能，用户可以使用
预定义的模块和组件来组装模型。
这些模块包括各种传感器、执行器、控制器等，用户只需拖拽和连接这些模块即可快速搭建所需的系统模型。
用户还可以通过自定义模块来增加系统的特定功能。
在模型建立完成后，Matlab Simulink提供了各种仿真和分析工具，可以帮助用户验证和优化系统设计。
用户可以设置仿真参数，例
如仿真时间、信号输入等，然后运行仿真以观察系统的动态行为。
通
过仿真结果，用户可以评估系统的性能指标，并进行参数调整和优化。
此外，Matlab Simulink还支持与MATLAB的深度集成，用户可以在仿
真过程中使用MATLAB的强大数学和数据处理功能。
总之，Matlab Simulink是一个强大的动力学建模和仿真工具，
它可以帮助工程师和科研人员快速建立和分析各种系统模型。
通过使
用Matlab Simulink，我们可以更好地理解和预测系统的行为，从而提供有效的解决方案。
Simulink控制系统建模与仿真
脉冲信号输出。
斜坡信号输出。
正弦波信号输出。
阶跃信号输出。
随机数输出。
连续仿真时钟；在每一仿真步输 出当前仿真时间。 离散仿真时钟；在指定的采样间 隔内输出仿真时间。
16
信宿模块组（Sinks）
17
信宿模块组的模块及功能介绍
名称
输出端口模块 Out1
示波器模块 Scope
X-Y示波器模块 XY Graph
变量延迟模块
Variable Transport Delay
与可变时间延迟模块相似。 7
非连续模块组（Discontinuities）
8
非连续模块组的模块及功能介绍
名称
饱和模块 Saturation
死区模块 Dead Zone 动态死区模块 Dead Zone Dynamic 磁滞回环模块 Backlash 滞环继电模块
表5.1.1 常用模块组模块介绍及说明
模块名称
模块形状
功能说明
常数模块 Constant
分路器模块 Demux
混路器模块 Mux
增益模块 Gain
输入端口模 块 In1
恒值输出；数值可设置。
将一路信号分解成多路信号。
将几路信号按向量形式混合成 一路信号。 将模块的输入信号乘以设定的 增益值。 标准输入端口；生成子系统或 作为外部输入的输入端。
常数模块 Constant
信号发生器模块 Signal Generator
恒值输出。 周期信号输出。
15
脉冲信号发生器 Pulse Generator
斜坡信号模块 Ramp
正弦波信号模块 Sine Wave
阶跃信号模块 Step
随机信号模块 Random Number
Simulink模型建模与仿真说明书
Six Distinct Blocks
The Simulink model will consist of 6 distinct blocks, namely, Sine Wave, Scope, Mux, Clock, and To Workspace. The Sine Wave is a source block from which a sinusoidal input signal originates. The signal is transferred through a line in the direction indicated by the arrow to the Gain block. The Gain block modifies its input (scales it by 5) and outputs a new signal through a line. The output of the Gain block and the output of the Sine Wave are combined in the multiplexer (Mux) to form a signal vector. The signal vector is transferred through a line to the Scope block used to display a signal much like an oscilloscope.
- Building a Simulink model
Building a Simulink model of a system consists of selecting the appropriate blocks and connecting them in a way that represents the mathematical models. Since the best way to learn a simulation tool is to work with it, this first tutorial will guide you through a simple example. We will build the block diagram for a simple model consisting of a sinusoidal input multiplied by a constant gain, which is depicted below.
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【实验名称】Simulink建模与仿真【实验目的】1．学习SIMULINK 软件工具的使用方法；2．用SIMULINK 仿真线性系统；【实验内容】1．SIMULINK简介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，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，而非语言的编程上。
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。
2．SIMULINK的启动进入SIMULINK界面，只要你在MA TLAB命令窗口提示符下键入‘SIMULINK’，按回车键即可启动SIMULINK软件。
在启动S IMULINK软件之后，SIMULINK的主要方块图库将显示在一个新的Windows中。
如图8-1所示：►在MA TLAB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。
图8-1 SIMULINK的主要方块图库3．SIMULINK的模块库介绍►SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库：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）4．SIMULINK简单模型的建立（1）建立模型窗口（2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口（3）对模块进行连接，从而构成需要的系统模型5．SIMULINK功能模块的处理（1）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）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：⏹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；⏹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；⏹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；⏹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。
⏹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。
⏹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。
⏹ 颜色设定： Format 菜单中的Foreground Color 可以改变模块的前景颜色，BackgroundColor 可以改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜色可以通过Screen Color 来改变。
⏹ 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。
⏹ 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、Open function 属性、Attributes format string 属性。
其中Open function 属性是一个很有用的属性，通过它指定一个函数名，则当该模块被双击之后，Simulink 就会调用该函数执行，这种函数在MATLAB 中称为回调函数。
⏹ 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。
6．SIMULINK 应用举例以具有双积分环节的系统G （S ）为例，该系统的开环是不稳定的，为了使系统稳定，使用超前校正环节K （S ）进行串联校正，见图8-2。
图8-2 系统结构框图在建模之前，你需要创建一个工作区域。
创建一个工作区域的方法为，选择File 项，然后再选择New ，这将开始一个新的窗口，其窗口名为“Untiledl ”，可以在该窗口内构造系统模型，并称这个窗口为工作窗口。
)5()10(10)(1)(2++==S S S K S S G )(S K )(S G为了得到这个系统的阶跃响应，可以由两个传递函数、一个求和点、一个输入源及两个输出观测点等6个部分组成这个系统。
输入源的元件位于Sources 库；传递函数与综合点方块都位于线性部分（Linear）库中。
用同样方法，可将该库中的Transfer Fcn与Sum图形拖曳到工作空间，然后关闭Linear库；如何得到其仿真的输出结果。
在Sinks库中有三个功能方块可用于显示或存储输出结果。
Scope 功能块可以像一台示波器，实时地显示任何信号的仿真结果。
To Workspace功能块可以把输出值以矢量的形式存储在MA TLAB工作空间中，这样可以在MATLAB环境下分析与绘制其输出结果。
To File功能块可以把数据存储到一个给定名字的文件中。
用同样方法，将Scope拖曳到工作空间，并关闭Sinks库窗口。
打开Sum功能块，在List of Signs处输入“+”、“—”符号。
如果综合点超过了两个输入点，只要简单地输入其正、负号，即可自动地增加其相应地输入点。
打开StepFcn功能块，有三个空白框可以填入参数。
Steptime是阶跃响应的初始时间。
此项可填0，即零时刻开始阶跃响应。
另外两项为初始值（Initial value）和终值（Final value）。
这两项可分别输入0和1。
打开工作空间功能块。
输入y作为变量名（Variable name），对应最大行数项（Maximum number of rows），输入100。
每一行对应一个时间间隔。
在系统仿真过程中，可以输入0到9.9，间隔为0.1，生成100个点。
最后，要将这些方块连接起来。
除Sources与Sinks功能块外，所有其他方块中至少有一个输出点，即在方块旁有一个符号﹥指向外面，也至少有一个输入点，即在方块旁有一个符号﹥指向里面，Sources功能块没有输入点，只有输出点，而Sinks功能块没有输出点，因此它仅有一个输入点。
系统的仿真方块图见图8-3。
图8-3 系统的仿真方块图7．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。
（1）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。
I．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。
★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。
★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II. Workspace I/O页，作用是管理模型从MA TLAB工作空间的输入和对它的输出。
III．Diagnostics页，允许用户选择Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。
（2）、启动仿真I．设置仿真参数和选择解法器之后，就可以启动仿真而运行。
选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真，如果模型中有些参数没有定义，则会出现错误信息提示框。
如果一切设置无误，则开始仿真运行，结束时系统会发出一鸣叫声。
II．除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外，还可以在MA TLAB命令窗口中通过函数进行，格式如下：[t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[to tf],simset(‘参数1’,参数值1,‘参数2’,参数值2, …))其中to 为仿真起始时间，tf 为仿真终止时间。
[t,x,y]为返回值，t 为返回的时间向量值，x 为返回的状态值，y 为返回的输出向量值。
simset 定义了仿真参数，包括以下一些主要参数：AbsTol ：默认值为1e-6设定绝对误差范围。
Decimation ：默认值为1，决定隔多少个点返回状态和输出值。
Solver ：解法器的选择。
最后一步是仿真(Simulation),可以通过选择仿真菜单(Simulation Menu)执行仿真命令。
有两个可以供选择的项：Start （开始执行）与Parameters （参数选择）。
在参数选择中，可以有几种积分算法供选择。
对于线性系统，可以选择Linsim 算法。
对应项分别输入如下参数：Start Time 0 （开始时间）Stop Time 9.9 （停止时间）Rilative Error 0.001 （积分一步的相对误差）Minimum Step Size 0.1 （最小步长）Maximum Step Size 0.1 （最大步长）在Return Variable 方框中，还可以输入要返回的变量参数。