最新《MATLABSimulink与控制系统仿真第3版》的课件第3章Simulink仿真
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第三章 matlab的simulink建模与仿真
3、信号组合与分支
3、运行仿真
四、simulink子系统介绍
1、子系统生成
在已有的系统模型中建立子系统
先建立空的子系统
2、建立复杂系统模型
自下向上的设计思路
自顶向下的设计思路
3.5 simulink与matlab的接口设计
一、使用工作空间变量设置系统模块参数
二、将信号输出到workspace
3、其它子系统
可配置子系统，代表用 户定义库中的任意模块， 只能在用户定义库中使用。 函数调用子系统。
for循环
信号组合器
信号探测器 信号维数改变器
函数调用发生器
向goto模块传递信号
选择或重组信号
信号属性修改 输入信号宽度
Sinks（系统输出模块库）
以数值形式显示输入信号
悬浮信号显示器
为子系统或模型提供输出端口 信号显示器 当输入非零时停止仿真 中断输出信号 将仿真数据写入.mat文件 将仿真数据输出到matlab工作空间 使用matlab图形显示器
三、从workspace中产生信号源
四、向量与矩阵
五、matlab function与function模块
Fcn： 用于实现简单函数关系 输入总表示成u（可是一向量） 输出是一标量 Matlab Fcn： 用于调用matlab函数实现某一 功能 所调用函数只能有一个输出 （可以是一个向量）
单输入函数只需要使用函数名， 多输入需引用相应的元素
在每个仿真步长内都需要调用 matlab解释器
例：信号平方运算
3.6 simulink子系统技术
一、回顾
1、通用子系统的生成
2、子系统的基本操作
子系统的命名
子系统的编辑
MATLAB的仿真工具箱Simulink模型的建立与仿真学习教程优秀PPT课件(基本库原件、搭建
•
Ignore limit and reset when linearizing：若勾选此选项，则表示当系统为线性化系统时，前
面的积分上下线限制和触发事件无效，默认缺省值为不勾选；
•
Enable zero-crossing detection：使系统通过零点检验，默认勾选。
• 搭建Integrator模块如图3-35所示。
•
Pulse Generator其模块属性如图3-19所示。
• 如图3-19所示Pulse Generator模块，对于其属性窗口：
• Amplitude：脉冲信号的振幅，指定为标量或矢量，默认值为1。
• Period(secs)：脉冲数字采样周期，默认值为10。
• Pulse width：脉冲宽度，输入为矢量或标量，默认值为5。
• External reset：设置信号的触发事件（rising, falling, either, level, level hold, none），默认设置为 none，保持系统原态。
• Initial condition source：参数输入的状态，分为外部输入external和内部输入internal，通常默认设 置为internal。
3.3.3 Transfer Fcn模块
• Transfer Fcn其模块属性如图3-37所示。
• 如图3-37所示Transfer Fcn模块，对于其属性窗口：
• Numerator coefficients：传递函数分子系数，系统默认值为[1]；
• Denominator coefficients：传递函数分母系数，系统默认值为[1,1]；
• Derivative模块，表示微分环节，Derivative其模块属性如图3-31所示。 • 如图3-31所示Derivative模块，对于其属性窗口： • 搭建Derivative模块如图3-32所示。
《Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 线性系统状态空间分析和非线性系统分析
通过本章，读者能了解非线性系统的发展概况、非线性 系统的数学描述和特性、非线性系统的研究方法和特点 ，掌握非线性系统分析和设计的基本概念和方法以及利 用MATLAB/Simulink对非线性系统进行分析。
11.2 非线性系统概述
含有非线性元件或环节的系统称为非线性系统。非线性特性包括 许多类型，典型的静态非线性特性包括死区非线性、饱和非线性、 间隙非线性和继电非线性。
采用MATLAB绘制相轨迹图
绘制相轨迹图的实质是求解微分方程的解。求解微分方程数 值解的算法有多种，MATLAB提供了求解微分方程的函数组， 常用的有ode45，它采用的计算方法是变步长的龙格-库塔4/5 阶算法。 ode45()常用的调用格式如下： [t, y]=ode45(odefun, tspan, y0) 在用户自己编写的MATLAB函数中既可以描述线性系统特性， 也可以描述非线性系统特性。
Relay：继电非线性； Saturation：饱和非线性； Saturation Dynamic：动态饱和非 线性；
Wrap To Zero：环零非线性。
11.3 相平面法
应用相平面法分析一阶尤其是二阶非线性控制系统，弄清非线性系统的稳定 性、稳定域等基本属性以及解释极限环等特殊现象，具有非常直观形象的效 果。 由于绘制二维以上的相轨迹十分困难，因此相平面法对于二阶以上的系统几 乎无能为力，这是相平面法的局限。
11.2.3 Simulink中的非线性模块
Backlash：间隙非线性； Coulomb&Viscous Friction：库仑 和黏度摩擦非线性；
Dead Zone：死区非线性； Dead Zone Dynamic：动态死区 非线性；
Hit Crossing：冲击非线性； Quantizer：量化非线性； Rate Limiter：比例限制非线性； Rate Limiter Dynamic：动态比例 限制非线性；
11.2 非线性系统概述
含有非线性元件或环节的系统称为非线性系统。非线性特性包括 许多类型，典型的静态非线性特性包括死区非线性、饱和非线性、 间隙非线性和继电非线性。
采用MATLAB绘制相轨迹图
绘制相轨迹图的实质是求解微分方程的解。求解微分方程数 值解的算法有多种，MATLAB提供了求解微分方程的函数组， 常用的有ode45，它采用的计算方法是变步长的龙格-库塔4/5 阶算法。 ode45()常用的调用格式如下： [t, y]=ode45(odefun, tspan, y0) 在用户自己编写的MATLAB函数中既可以描述线性系统特性， 也可以描述非线性系统特性。
Relay：继电非线性； Saturation：饱和非线性； Saturation Dynamic：动态饱和非 线性；
Wrap To Zero：环零非线性。
11.3 相平面法
应用相平面法分析一阶尤其是二阶非线性控制系统，弄清非线性系统的稳定 性、稳定域等基本属性以及解释极限环等特殊现象，具有非常直观形象的效 果。 由于绘制二维以上的相轨迹十分困难，因此相平面法对于二阶以上的系统几 乎无能为力，这是相平面法的局限。
11.2.3 Simulink中的非线性模块
Backlash：间隙非线性； Coulomb&Viscous Friction：库仑 和黏度摩擦非线性；
Dead Zone：死区非线性； Dead Zone Dynamic：动态死区 非线性；
Hit Crossing：冲击非线性； Quantizer：量化非线性； Rate Limiter：比例限制非线性； Rate Limiter Dynamic：动态比例 限制非线性；
MATLAB的仿真工具箱Simulink常用命令库分析学习教程优秀PPT课件
Simulink常用命令库分析
Simulink模型库包含的模块很庞大，然而充分的利用每一个模块，并且 熟练的了解和掌握每一个模块的属性显得尤为重要，Simulink模型代码 抒写有利于用户更加好的掌握每一个模块的属性和参数值的含义。 Simulink命令代码属于底层代码调试过程，没有直接在Simulink模型库 中搭建模型更加直观，然而Simulink程序代码能够内嵌到很多可视化界 面下，从而简化显示的界面，特别是GUI界面下的调用Simulink仿真， Simulink命令代码表现一定的优势。 学习目标： （1）熟练掌握Simulink命令的表示方法； （2）熟练运用Simulink命令代码建模；
• 具体的find_system使用如下：
• find_system
•
运行程序输出结果如下：
• ans =
•
'ysw4_7'
•
'ysw4_7/Scope'
•
'ysw4_5'
•
'ysw4_5/Integrator'
•
'ysw4_5/Mux'
•
'ysw4_5/Scope'
•
'ysw4_5/Sine Wave'
产生一个常量值；
Digital Clock
在特定的采样间隔产生仿真时间；
Ground
将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单 元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State-Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定 零极点输入函数单元（Zero-Pole）。
Simulink模型库包含的模块很庞大，然而充分的利用每一个模块，并且 熟练的了解和掌握每一个模块的属性显得尤为重要，Simulink模型代码 抒写有利于用户更加好的掌握每一个模块的属性和参数值的含义。 Simulink命令代码属于底层代码调试过程，没有直接在Simulink模型库 中搭建模型更加直观，然而Simulink程序代码能够内嵌到很多可视化界 面下，从而简化显示的界面，特别是GUI界面下的调用Simulink仿真， Simulink命令代码表现一定的优势。 学习目标： （1）熟练掌握Simulink命令的表示方法； （2）熟练运用Simulink命令代码建模；
• 具体的find_system使用如下：
• find_system
•
运行程序输出结果如下：
• ans =
•
'ysw4_7'
•
'ysw4_7/Scope'
•
'ysw4_5'
•
'ysw4_5/Integrator'
•
'ysw4_5/Mux'
•
'ysw4_5/Scope'
•
'ysw4_5/Sine Wave'
产生一个常量值；
Digital Clock
在特定的采样间隔产生仿真时间；
Ground
将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单 元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State-Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定 零极点输入函数单元（Zero-Pole）。
《MATLAB Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 第2章 MATLAB计算基础
1．基本的绘图命令 2．图形窗口处理命令 3．坐标轴相关的命令 4．文字标示命令 5．在图形上添加或删除栅格命令 6．图形保持或覆盖命令 7．应用型绘图命令
2.9 MATLAB程序设计
MATLAB程序类型包括三种：一种是在命令窗口下执行的脚本 M文件；另外一种是可以存取的M文件，即程序文件；最后一 种是函数（function）文件。脚本M文件和程序文件中的变量都 将保存在工作区中，这一点与函数文件是截然不同的。
laplace变换函数的格式为：
L=laplace(F) ilaplace拉氏反变换函数的常用格式为：
F=ilaplace(L) MATLAB提供了符号运算工具箱（Symbolic Math Toolbox），
可方便地进行Z变换和Z反变换，进行Z变换的函数是ztrans，进 行Z反变换的函数是iztrans。
2.3.3 MATLAB命令窗口
2.3.4 MATLAB工作空间
2.3.5 MATLAB文件管理
2.3.6 MATLAB帮助使用
2.4 MATLAB数值计算
控制系统仿真是系统仿真的一个重要分支，它是一门涉及自 动控制理论、计算数学、计算机技术、系统辨识、控制工程 以及系统科学的综合性新型学科。它为控制系统的分析、计 算、研究、综合设计以及控制系统的计算机辅助教学等提供 了快速、经济、科学及有效的手段。
控制系统仿真就是以控制系统模型为基础，采用数学模型替 代实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验、 分析、评估及预测研究的一种技术与方法。
控制系统仿真通过控制系统的数学模型和计算方法，编写程 序运算语句，使之能自动求解各环节变量的动态变化情况， 从而得到关于系统输出和所需要的中间各变量的有关数据、 曲线等，以实现对控制系统性能指标的分析与设计。
2.9 MATLAB程序设计
MATLAB程序类型包括三种：一种是在命令窗口下执行的脚本 M文件；另外一种是可以存取的M文件，即程序文件；最后一 种是函数（function）文件。脚本M文件和程序文件中的变量都 将保存在工作区中，这一点与函数文件是截然不同的。
laplace变换函数的格式为：
L=laplace(F) ilaplace拉氏反变换函数的常用格式为：
F=ilaplace(L) MATLAB提供了符号运算工具箱（Symbolic Math Toolbox），
可方便地进行Z变换和Z反变换，进行Z变换的函数是ztrans，进 行Z反变换的函数是iztrans。
2.3.3 MATLAB命令窗口
2.3.4 MATLAB工作空间
2.3.5 MATLAB文件管理
2.3.6 MATLAB帮助使用
2.4 MATLAB数值计算
控制系统仿真是系统仿真的一个重要分支，它是一门涉及自 动控制理论、计算数学、计算机技术、系统辨识、控制工程 以及系统科学的综合性新型学科。它为控制系统的分析、计 算、研究、综合设计以及控制系统的计算机辅助教学等提供 了快速、经济、科学及有效的手段。
控制系统仿真就是以控制系统模型为基础，采用数学模型替 代实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验、 分析、评估及预测研究的一种技术与方法。
控制系统仿真通过控制系统的数学模型和计算方法，编写程 序运算语句，使之能自动求解各环节变量的动态变化情况， 从而得到关于系统输出和所需要的中间各变量的有关数据、 曲线等，以实现对控制系统性能指标的分析与设计。
MATLABSimulink与控制系统仿真(第3版)
2.3 MATL AB桌 面操作环境
2.4 M AT L A B 数值计算
2.5 关系 运算和逻 辑运算
2.6 符 号运算
2 MATLAB计算基础
2.7 复数 和复变函 数运算
2.8 M AT L A B 常用绘图 命令
2.9 M AT L A B 程序设计
2.2.1 MATLAB发展历程
2.2.3 MATLAB常用工具箱
B
2.7.3 Z变换及其 反变换
C
2 MATLAB计算基础
2.7 复数和复变函数运算
2.9.1 MATLAB程序类型
2.9.3 MATLAB程序基本设 计原则
2 MATLAB计算基础
2.9 MATLAB程序设计
2.9.2 MATLAB程序流程控 制
05
ONE
3 SimulinLeabharlann 仿真3 Simulink仿真
1.5 MATLAB/Simulink 下的控制系统仿真
https:///
1
1.5.1 MATLAB适合控制系统 仿真的特点
2
1.5.2 Simulink适合控制系统 仿真的特点
04
ONE
2 MATLAB计算基础
2 MATL AB计算基础
2.1 引 言
2.2 M AT L A B概述
4.5 MATLAB/Simulink 在模型中的应用
4.2 动态过程微分方程描 述
4.4 数学模型描述
4.6 系统模型转换及连接
4 控制系统数学模型
4.7 非线性数学模型的线 性化
4.8 综合实例及 MATLAB/Simulink应用
4 控制系统数学模型
4.4.1 传递函 数模型
控制系统Simulink仿真PPT课件(MATLAB学习资料)
其频率特性为：
积分环节的幅值与 成反比，相角恒为-
时，幅相特性从虚轴
处出发，
沿负虚轴逐渐趋于坐标原点，程序如下：
g=tf([0,1],[1,0]); nichols(g); grid on
运行程序输出如图6-14曲线②所示。
。当
在Simulink中积分环节的使用如如图6-15所示。 运行仿真输出图形如图6-10所示。
• 频域法是基于频率特性或频率响应对系统进行分析和设计的一种图解 方法，故又称为频率响应法，频率法的优点较多，具体如下：
• 首先，只要求出系统的开环频率特性，就可以判断闭环系统是否稳定。 • 其次，由系统的频率特性所确定的频域指标与系统的时域指标之间存
在着一定的对应关系，而系统的频率特性又很容易和它的结构、参数 联系起来。因而可以根据频率特性曲线的形状去选择系统的结构和参 数，使之满足时域指标的要求。 • 此外，频率特性不但可由微分方程或传递函数求得，而且还可以用实 验方法求得。这对于某些难以用机理分析方法建立微分方程或传递函 数的元件(或系统)来说，具有重要的意义。因此，频率法得到了广泛 的应用，它也是经典控制理论中的重点内容。
• 2）由于对数可将乘除运算变成加减运算。当绘制由多个环节串联而成的系统的对数坐标图 时，只要将各环节对数坐标图的纵坐标相加、减即可，从而简化了画图的过程。
• 3）在对数坐标图上，所有典型环节的对数幅频特性乃至系统的对数幅频特性均可用分段直 线近似表示。这种近似具有相当的精确度。若对分段直线进行修正，即可得到精确的特性曲 线。
其频率特性为：
一阶复合微分环节幅相特性的实部为常数1，虚部与 成正比，如图5-26曲线①所示。 不稳定一阶复合微分环节的传递函数为：
其频率特性为：
一阶复合微分环节的奈奎斯特曲线图编 程如下： clc,clear,close all g=tf([1,1],[0 1]);
积分环节的幅值与 成反比，相角恒为-
时，幅相特性从虚轴
处出发，
沿负虚轴逐渐趋于坐标原点，程序如下：
g=tf([0,1],[1,0]); nichols(g); grid on
运行程序输出如图6-14曲线②所示。
。当
在Simulink中积分环节的使用如如图6-15所示。 运行仿真输出图形如图6-10所示。
• 频域法是基于频率特性或频率响应对系统进行分析和设计的一种图解 方法，故又称为频率响应法，频率法的优点较多，具体如下：
• 首先，只要求出系统的开环频率特性，就可以判断闭环系统是否稳定。 • 其次，由系统的频率特性所确定的频域指标与系统的时域指标之间存
在着一定的对应关系，而系统的频率特性又很容易和它的结构、参数 联系起来。因而可以根据频率特性曲线的形状去选择系统的结构和参 数，使之满足时域指标的要求。 • 此外，频率特性不但可由微分方程或传递函数求得，而且还可以用实 验方法求得。这对于某些难以用机理分析方法建立微分方程或传递函 数的元件(或系统)来说，具有重要的意义。因此，频率法得到了广泛 的应用，它也是经典控制理论中的重点内容。
• 2）由于对数可将乘除运算变成加减运算。当绘制由多个环节串联而成的系统的对数坐标图 时，只要将各环节对数坐标图的纵坐标相加、减即可，从而简化了画图的过程。
• 3）在对数坐标图上，所有典型环节的对数幅频特性乃至系统的对数幅频特性均可用分段直 线近似表示。这种近似具有相当的精确度。若对分段直线进行修正，即可得到精确的特性曲 线。
其频率特性为：
一阶复合微分环节幅相特性的实部为常数1，虚部与 成正比，如图5-26曲线①所示。 不稳定一阶复合微分环节的传递函数为：
其频率特性为：
一阶复合微分环节的奈奎斯特曲线图编 程如下： clc,clear,close all g=tf([1,1],[0 1]);
Simulink3运行仿真Simulink教学课件
SIMULINK 3SIMULINK 3运行仿真运行仿真介绍两种Simulink运行仿真的方法3.1使用窗口运行仿真3.2 使用MATLAB 命令运行仿真本章内容和学习目的掌握以上两种运行仿真的方法3.1 使用窗口运行仿真1. 设置仿真参数优点人机交互性强不必记住繁琐的命令语句即可进行操作。
使用窗口运行仿真主要可以完成以下一些操作。
3. 启动仿真4. 停止仿真5. 中断仿真6. 仿真诊断2. 应用仿真参数仿真参数和算法选择的设置仿真参数和算法设置后使之生效选择命令运行仿真选择命令停止仿真可以在中断点继续启动仿真而停止仿真则不能在仿真中若出现错误Simulink将会终止仿真并在仿真诊断对话框中显示错误信息1. 设置仿真参数选择菜单选项【SimulationParameters】可以对仿真参数及算法进行设置共有五个∠羁▉6?解法设置Solver??工作间I/OWorkspace I/O??诊断页Diagnostics??高级设置Advanced??实时工具对话框Real-Time Workshop??解法设置Solver讲??工作间I/OWorkspace I/O讲??诊断页Diagnostics不讲自学??高级设置Advanced不讲自学??实时工具对话框Real-Time Workshop不讲自学设置起始和终止时间选择积分分解法指定求解参数和选择输出选项管理MATLAB工作间的输入输出项选择在仿真中警告信息的等级对仿真的一些高级配置进行设置对实时工具中若干参数进行设置。
若没有安装实时工具不出现此框。
1解法设置页当选中菜单选项【SimulationParameters】后出现参数及算法等设置页。
再点击【Solver】则出现解法设置页。
解法设置页包括三项内容设置仿真的启动时间和终止时间选择算法并指定参数选择输出项仿真时间仿真解法各种解法说明见下页默认解法ode45变步长解法ode45ode23ode113ode15discrete定步长解法ode5ode4ode3ode2ode1discrete最大步长初始步长输出选项用户用来控制仿真输出个数的对话框共有三个菜单选项定义输出产生附加输出产生指定输出。
MATLABSIMULINK仿真.ppt
在MATLAB命令 窗口直接输入模 型文件名(不要加 扩展名.mdl)。
15
认识Simulink
SIMULINK仿真 2．Simulink的退出 为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和 Simulink模块库浏览器窗口即可。
16
教学内容
SIMULINK仿真
1 认识Simulink 2 Simulink的基本模块 3 Simulink的模块操作 4 仿真模型的参数设置
信号与系统 模块库
数学运算 函数与表
模块库
模块库
20
Simulink的基本模块
1. SIMULINK仿真 输入源模块库
模块
In1 Ground From File From Workspace Constant Signal Generator Pulse Generator Ramp Sine Wave Step Repeating S Chirp Signal Random Number Uniform R N Band-limited N Clock Digital Clock
5
认识Simulink
SIMULINK仿真 1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
在MATLAB窗口的工具栏中单击 在命令窗口中输入命令：
>>simulink
图标
6
认识Simulink
SIMULINK仿真 1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
功能
创建输入端 接地 从文件读数据 从工作空间读数据 常数 信号发生器 脉冲发生器 斜波 正弦波 阶跃信号 重复序列 快速正弦扫描 随机信号 均匀随机信号 带限白噪声 当时时间 数字时钟
15
认识Simulink
SIMULINK仿真 2．Simulink的退出 为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和 Simulink模块库浏览器窗口即可。
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教学内容
SIMULINK仿真
1 认识Simulink 2 Simulink的基本模块 3 Simulink的模块操作 4 仿真模型的参数设置
信号与系统 模块库
数学运算 函数与表
模块库
模块库
20
Simulink的基本模块
1. SIMULINK仿真 输入源模块库
模块
In1 Ground From File From Workspace Constant Signal Generator Pulse Generator Ramp Sine Wave Step Repeating S Chirp Signal Random Number Uniform R N Band-limited N Clock Digital Clock
5
认识Simulink
SIMULINK仿真 1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
在MATLAB窗口的工具栏中单击 在命令窗口中输入命令：
>>simulink
图标
6
认识Simulink
SIMULINK仿真 1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
功能
创建输入端 接地 从文件读数据 从工作空间读数据 常数 信号发生器 脉冲发生器 斜波 正弦波 阶跃信号 重复序列 快速正弦扫描 随机信号 均匀随机信号 带限白噪声 当时时间 数字时钟
MatlabSimulink仿真.ppt
-14-
2.3 模块的连接
连接两个模块
先移动光标到输出端，光标键头会变成十字形光标，这时按住鼠标左 键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现重影时，释 放鼠标左键就完成了连接
Sine Wave
Scope
Sine Wave1
Scope1
Sine Wave2
Scope2
-15-
2.3 模块的连接
-6-
1.2 Simulink的启动与退出
-7-
1.2 Simulink的启动与退出
-8-
1.2 Simulink的启动与退出
-9-
1.2 Simulink的启动与退出
-10-
1 Simulink操作基础 2 系统仿真模型 3 系统的仿真 4 使用命令操作对系统进行仿真 5 子系统及其封装技术 6 S函数的设计与应用
1 Out1
-0.5 Constant
Product1
eu
Math Fu n cti o n
Product2
1 s
Integrator1
2 Out2
-23-
2.4 模块的参数和属性设置
-24-
2.5 Simulink的几类基本模块
输入源模块
Model & Subsystem Inputs
1
unti tl ed.m at
2.1 Simulink仿真模型概述
Simulink仿真模型在视觉上表现为直观的方框图， 其扩展名为.mdl，在数学上体现了一组微分方程 或差分方程，在物理上模拟了物理器件构成的实 际系统的动态特性
模块是构成系统仿真模型的基本单元。从宏观角 度上看，simulink模型通常包含了3类模块：信源 （source）、系统（system）和信宿（sink）。
2.3 模块的连接
连接两个模块
先移动光标到输出端，光标键头会变成十字形光标，这时按住鼠标左 键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现重影时，释 放鼠标左键就完成了连接
Sine Wave
Scope
Sine Wave1
Scope1
Sine Wave2
Scope2
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2.3 模块的连接
-6-
1.2 Simulink的启动与退出
-7-
1.2 Simulink的启动与退出
-8-
1.2 Simulink的启动与退出
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1.2 Simulink的启动与退出
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1 Simulink操作基础 2 系统仿真模型 3 系统的仿真 4 使用命令操作对系统进行仿真 5 子系统及其封装技术 6 S函数的设计与应用
1 Out1
-0.5 Constant
Product1
eu
Math Fu n cti o n
Product2
1 s
Integrator1
2 Out2
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2.4 模块的参数和属性设置
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2.5 Simulink的几类基本模块
输入源模块
Model & Subsystem Inputs
1
unti tl ed.m at
2.1 Simulink仿真模型概述
Simulink仿真模型在视觉上表现为直观的方框图， 其扩展名为.mdl，在数学上体现了一组微分方程 或差分方程，在物理上模拟了物理器件构成的实 际系统的动态特性
模块是构成系统仿真模型的基本单元。从宏观角 度上看，simulink模型通常包含了3类模块：信源 （source）、系统（system）和信宿（sink）。
华东交通大学 教材 MATLAB Simulink与控制系统仿真 王正林(第3版) 电子工业出版社matlab第3章 matlab第3章
38
解：步骤1：新建一个模型窗口
图3.5 正弦信号输出到示波器中的模型
图3.6 示波器中的仿真结果
11
Simulink 模块图形的保存
在模型窗口选择 edit → copy model to clipboard（复制模型到 剪贴板）→ 粘贴到 word 等文件中。 对于已经建立的 *.mdl 模型，选择 file→print 打印成 pdf 格 式文件，再复制到word中。
12
scope波形显示模块实际上也是一种figure窗口，不过matlab把 scope的菜单栏隐藏起来，只提供了几个有限的参数设置。 可以在打开 mdl 文件后，在 matlab 的命令行输入指令恢复显示 scope的figure菜单栏：
>> set(0,'showhiddenhandles','on'); >> set(gcf,'menubar','figure');
（3）线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可。
或按住 Ctrl 键并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
33
3.5 Simulink 仿真设置
编辑好仿真程序后，应设置仿真操作参数，以便进行仿真。 单击菜单simulation→configuration parameters，弹出设置窗口。 包括仿真器参数（solver）设置、工作空间数据导入/导出 （Data Import/Export）设置等。
34
图3.11 Simulink设置窗口
35
3.5.1 仿真器参数设置
一般使用默认设置即可。 1、仿真时间设置 仿真开始时间（start time）、仿真结束时间（stop time） 一般仿真开始时间设为0，结束时间视情况而定。 2、仿真步长模式设置（type）
解：步骤1：新建一个模型窗口
图3.5 正弦信号输出到示波器中的模型
图3.6 示波器中的仿真结果
11
Simulink 模块图形的保存
在模型窗口选择 edit → copy model to clipboard（复制模型到 剪贴板）→ 粘贴到 word 等文件中。 对于已经建立的 *.mdl 模型，选择 file→print 打印成 pdf 格 式文件，再复制到word中。
12
scope波形显示模块实际上也是一种figure窗口，不过matlab把 scope的菜单栏隐藏起来，只提供了几个有限的参数设置。 可以在打开 mdl 文件后，在 matlab 的命令行输入指令恢复显示 scope的figure菜单栏：
>> set(0,'showhiddenhandles','on'); >> set(gcf,'menubar','figure');
（3）线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可。
或按住 Ctrl 键并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
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3.5 Simulink 仿真设置
编辑好仿真程序后，应设置仿真操作参数，以便进行仿真。 单击菜单simulation→configuration parameters，弹出设置窗口。 包括仿真器参数（solver）设置、工作空间数据导入/导出 （Data Import/Export）设置等。
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图3.11 Simulink设置窗口
35
3.5.1 仿真器参数设置
一般使用默认设置即可。 1、仿真时间设置 仿真开始时间（start time）、仿真结束时间（stop time） 一般仿真开始时间设为0，结束时间视情况而定。 2、仿真步长模式设置（type）
自控原理课件 第3章-MATLAB与SIMULINK简介
第3章 MATLAB与SIMULINK简介
(4)输入下列命令，按[Enter]键，指令被执行， command window窗中显示以下内容： 》det(A) ans= -360 (5)输入下列命令，按[Enter]键，指令被执行， command window窗中显示以下内容： 》inv(A) Ans= 0．1472 -0．1444 0．0639 -0．0611 0．0222 0．1056 -0．o194 0．1889 -0．1028
第3章 MATLAB与SIMULINK简介
3.1.6 MATLAB 的基本规定 1．数值的表示 MATLAB的数值采用十进制，可以带小数点或 负号。以下表示都合法。 0 -100 0．008 12．752 1.8e-6 8．2e52 2．变量命名规定 (1)变量名、函数名：字母大小写表示不同的变 量名。如A和a表示不同的变量名；sin 是MATLAB定义的正弦函数，而Sin、SIN等都不 是。 (2)变量名的第一个字母必须是英文字母，最多 可包含31个字符(英文、数字和下连字符)。如A21 是合法的变量名，而3A21是不合法的变量名。
第3章 MATLAB与SIMULINK简介
Save Workspace As 将MATLAB工作空间中的所 有变量存为MAT文件 Show Workspace 调用工作空间浏览器 Show Graphics Property Editor调用图形对象属性 编辑器 Show GUI Layout Tool 调用图形用户界面制作 工具 Set Path 调用路径浏览器 Preferences 调用MATLAB指令窗环境设置卡 Print Setup 打印设置 Print 打印工作窗中的内容 Print Selection 打印指令窗中所选定的内容 Exit MATLAB 退出MATLAB
3《MATLAB Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 第3章 Simulink仿真
3.4.3 Simulink模块间的连线处理
（1）改变粗细：线所以有粗细是因为线引出的信号可以是标量信号或向量信号， 当选中Format菜单下的Wide Vector Lines时，线的粗细会根据线所引出的信号是 标量还是向量而改变，如果信号为标量则为细线，若为向量则为粗线。选中 Vector Line Widths则可以显示出向量引出线的宽度，即向量信号由多少个单一信 号合成。 （2）设定标签：只要在线上双击鼠标，即可输入该线的说明标签。也可以通过 选中线，然后打开Edit菜单下的Signal Properties进行设定，其中Signal name属性 的作用是标明信号的名称，设置这个名称反映在模型上的直接效果就是与该信 号有关的端口相连的所有直线附近都会出现写有信号名称的标签。 （3）线的折弯：按住Shift键，再用鼠标在要折弯的线处单击一下，就会出现圆 圈，表示折点，利用折点就可以改变线的形状。 （4）线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可，或者按住Ctrl键 并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
3.3.1 Simulink模块库分类
Simulink模块库按功能分为16类子模块库
3.4 Simulink功能模块的处理
图3.8 “功能模块参数设置”对话框
图3.10 “示波器属性”对话窗框
3.4.2 Simulink模块的基本操作
（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，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。 （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°，选择Rotate Block顺时针旋转90°；或者直接按Ctrl+F组合键执行Flip Block，按Ctrl+R组合键执 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。 （6）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°，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。 （7）颜色设定：Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景颜色，Background Color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。 （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，可以单击其上的“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，包括对Description、 Priority、Tag、Open function、Attributes format string等属性的设定。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，当模块被双击之后，Simulink就会调用该函数并执行，这种函数在MATLAB中称为回调 函数。 （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。默认情况下，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。
《MATLAB Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 第4章 控制系统数学模型
4.5.5 Simulink中的控制系统模型表示
4.5.6 Simulink中模型与状态空间 模型的转化
Simulink 提供了以状态空间形式线性化模型的函数命令：linmod 和dlinmod，这两个命令需要提供模型线性化时的操作点，它们返 回的是围绕操作点处系统线性化的状态空间模型。linmod 命令执 行的是连续系统模型的线性化，linmod2 命令也是获取线性模型， 采用高级方法，而dlinmod命令执行的是离散系统模型的线性化。
4.2 动微分方程一般可采用以下 步骤： （1）将系统划分为多个环节，确定各环节的输入及输出信 号，每个环节可考虑写一个方程； （2）根据物理定律或通过实验等方法得出物理规律，列出 各环节的原始方程式，并考虑适当简化、线性化； （3）将各环节方程式联立，消去中间变量，最后得出只含 有输入变量、输出变量以及参量的系统方程式。
4.5.4 建立状态空间模型相关的函数
1．建立状态空间模型的函数ss () MATLAB提供了建立状态空间模型的函数ss ()，其常见的调用格 式如下： sys=ss(A,B,C,D) 其中，(A, B, C, D)为系统状态空间的矩阵组表示，sys是建立的 状态空间模型。 2．提取模型中状态空间矩阵的函数ssdata () 对于已经建立的状态空间模型，MATLAB提供了函数ssdata()， 可以从模型中提取出模型的状态空间矩阵，其常见的调用格式 如下： [A,B,C,D ] =ssdata(sys) 其中，sys是建立的状态空间模型，[A, B, C, D]为系统状态空间 的矩阵。
4.7 非线性数学模型的线性化
线性化过程用数学方法来处理就是将一个非线性函数 ，在其工作 点( , )处展开成泰勒级数，然后忽略其二次以上的高阶项得到线 性化方程，并以此代替原来的非线性函数。因为忽略了泰勒级 数展开中的高阶项，所以这些被忽略的项必须很小，即变量只 能对工作状态有微小的偏离
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第3章 SIMULINK应用基础
具体到电力系统仿真而言，原来的MATLAB编程仿真 是在文本命令窗口中进行的，编制的程序是一行行的命令和 MATLAB函数，不直观也难以与实际电力模型建立形象的 联系。在SIMULINK环境中，电力系统元器件的模型都用框 图来表达，框图之间的连线表示了信号流动的方向。对用户 而言，只要熟悉了SIMULINK仿真平台的使用方法以及模型 库的内容，就可以使用鼠标和键盘绘制和组织系统模型，并 实现系统的仿真，完全不必从头设计模型函数或死记那些复 杂的函数。
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第3章 SIMULINK应用基础
3.1 SIMULINK仿真环境
SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现 对工程问题的模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化 设计和系统级仿真的思想，采用模块组合的方法使用户能够 快速、准确地创建动态系统的计算机模型，使得建模仿真如 同搭积木一样简单。SIMULINK现已成为仿真领域首选的计 算机环境。
适的位置，松开鼠标按键； 方法 2：选中模块，使用[Edit>Copy]及[Edit>Paste]命令
第3章 SIMULINK应用基础
单击模块，拖曳模块到合适的位置，松开鼠标按键
方法 1：选中模块，选择菜单命令[Format>Rotate Block], 模块顺时针旋转 90°；选择菜单命令[Format>Flip Block]，
模块顺时针旋转 180°； 方法 2：右键单击目标模块，在弹出的快捷菜单中进行与
方法 1 同样的菜单项选择 方法 1：先按住“Ctrl”键，再单击模块，拖曳模块到合
SIMULINK 仿真平台窗
口中 可对多个模块同时进
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3.2 Simulink仿真概述
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它与用 户交互接口是基于Windows的模型化图形输入的，从而使得用 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。
内容提要
Simulink的出现给控制系统分析与设计带来了福 音。它有两个主要功能：Simu（仿真）和Link（ 连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上绘 制出所需要的控制系统模型，然后利用Simulink 提供的功能来对系统进行仿真和分析。
通过本章，读者对Simulink的基本模块和功能有 一个全面了解，并能熟练Simulink的基本操作， 为使用Simulink进行控制系统仿真打下基础。
3.4.3 Simulink模块间的连线处理
（1）改变粗细：பைடு நூலகம்所以有粗细是因为线引出的信号可以是标量信号或向量信号，
当选中Format菜单下的Wide Vector Lines时，线的粗细会根据线所引出的信号是 标量还是向量而改变，如果信号为标量则为细线，若为向量则为粗线。选中 Vector Line Widths则可以显示出向量引出线的宽度，即向量信号由多少个单一信 号合成。 （2）设定标签：只要在线上双击鼠标，即可输入该线的说明标签。也可以通过 选中线，然后打开Edit菜单下的Signal Properties进行设定，其中Signal name属性 的作用是标明信号的名称，设置这个名称反映在模型上的直接效果就是与该信 号有关的端口相连的所有直线附近都会出现写有信号名称的标签。 （3）线的折弯：按住Shift键，再用鼠标在要折弯的线处单击一下，就会出现圆 圈，表示折点，利用折点就可以改变线的形状。 （4）线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可，或者按住Ctrl键 并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
《MATLABSimulink与控制系 统仿真第3版》的课件第3章 Simulink仿真
第3章 SIMULINK仿真
3.1 引言 3.2 SIMULINK仿真概述 3.3 SIMULINK的模块库简介 3.4 SIMULINK功能模块的处理 3.5 SIMULINK仿真设置 3.6 SIMULINK仿真举例 3.7 SIMULINK自定义功能模块 3.8 S函数设计与应用
3.2.1 Simulink的启动与退出
Simulink的启动有两种方式：一种是启动MATLAB后，单击 MATLAB主窗口的快捷按钮 来打开Simulink Library Browser 窗口；另一种是在MATLAB命令窗口中输入“Simulink”，
3.2.2 Simulink建模仿真
一个典型的Simulink模型由以下三种类型的模块构成： 信号源模块 信号源为系统的输入，它包括常数信号源、函数信号发生器（
图3.8 “功能模块参数设置”对话框 图3.10 “示波器属性”对话窗框
3.4.2 Simulink模块的基本操作
（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，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。 （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°，选择Rotate Block顺时针旋转90°；或者直接按Ctrl+F组合键执行Flip Block，按Ctrl+R组合键执 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。 （6）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°，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。 （7）颜色设定：Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景颜色，Background Color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。 （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，可以单击其上的“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，包括对Description、 Priority、Tag、Open function、Attributes format string等属性的设定。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，当模块被双击之后，Simulink就会调用该函数并执行，这种函数在MATLAB中称为回调 函数。 （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。默认情况下，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。
如正弦波和阶跃函数等）以及用户自己在MATLAB中创建的自 定义信号。 被模拟的系统模块 系统模块作为仿真的中心模块，它是Simulink仿真建模所要解决 的主要部分。 输出显示模块
3.3.1 Simulink模块库分类
Simulink模块库按功能分为16类子模块库
3.4 Simulink功能模块的处理