第六章simulink仿真

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二、修饰模块 1.调整模块的大小
2.调制模块位置
3.调制模块方向 Format菜单→Flip Block:旋转180° Format菜单→Rotate Block:顺时针旋转90° 4.调整模块颜色和效果
Format菜单→Foreground color:修改模块的前景颜色
Format菜单→Background color:修改模块的背景颜色 Format菜单→Screen color:修改模型的背景颜色 Format菜单→Show drop shadow:给模块添加阴影
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Matrix Gain MinMax Product Real-Image to Complex
矩阵增益 求输入的最大或最小值 乘积 将实部和虚部合成复数
Relational Operator
Reshape Rounding Function Sign Slider Gain
关系运算
第六章 SIMULINK仿真
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本章目标
• 了解Simulink基本模块的性质 • 掌握系统仿真的方法
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• 6.1 Simulink与系统仿真 • 6.2 Simulink的使用
• 6.3 Simulink的基本模块
• 6.4 功能模块的处理 • 6.5 设置仿真参数
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6.2 Simulink的使用
6.2.1启动和退出Simulink
1. Simulink的启动 (1)在MATLAB的命令窗口直接键入simulink。
(2) 工具栏上的Simulink模块库浏览器命令按钮
(3) File菜单中选择New菜单项下的Model命令
2. Simulink的退出
如果对结果满意，可以将模型保存。
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例6_1 设计一个简单的模型，其功能是将一正弦信号 sin(2πt)输出到示波器中。
解题步骤：
新建一个模型窗口： 为模型添加所需模块： 连接相关模块，构成所需要的系统模型： 修改模块参数，进行系统仿真： 观察仿真结果：
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将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里，再利用绘图
命令绘制出图形。
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例6_2 仿真计算y(t)=sin(t)-sin(2t)。 解题步骤： （1）运行Simulink并新建一个模型窗口 （2）将所需模块添加到模型中 （3）编辑模块组成模型 （4）进行系统仿真参数设置 （5）进行系统仿真 （6）观察系统仿真结果
Sources 库
带限白噪声 时钟 常量 数字时钟 从工作空间读取数据 从文件读数据 接地 输入端 脉冲产生器. 斜变函数 随机信号产生器 重复序列 信号发生器 正弦波 阶跃信号 均匀分布随机信号
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6.4 功能模块的处理
一、编辑模块 1.添加模块： 左击鼠标，拖到窗口； 右击鼠标，选择 Add to ‘untitled’ 2.选取模块 单击鼠标左键，便可选中一个模块； 选取多个模块： 1. 一次一个地选择：Shift+左键 2. 使用范围框选择 3. 选择整个模型 3.在模型内复制模块 Copy命令 Ctrl+左键 4.删除模块 选中模块后， 按Delete或Backspace键； 选择“Edit”菜单下的“Clear”
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三、模块名字处理
1.改变模块名字
同一模型的同一层中，不允许有两个模块同名； 模块名和模块图标中的字体可以更改:Format菜单→Font
2.改变模块名字的位置
模块名的位置有规律； 模块名只能从原始位置移到相对位置: Format菜单→Flip Name 3.改变是否显示模块名
Clock、Sine Wave、Fcn、Dot Product、Scope
2.编辑模块组成模型； 3.进行系统仿真； 4.观察系统仿真结果。
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6_6：利用simulink求解微分方程组。
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6_7：
电路图如下，R=1.4欧，L=2亨，C=0.32法。初始状态： 电感电流为零，电容电压为0.5V，t=0时刻接入1V的电压。 用simulink求解：0<t<15s时，i(t)、vo (t)的值，并且画 出电流i(t)与电容电压vo(t)的关系曲线。

Continuous模块库，为仿真提供连续系统； Discontinuous模块库，非连续系统元件； Discrete模块库，为仿真提供离散元件； Math Operations模块库，提供数学运算功能元件； Model Verification模块库，模型验证库； Ports and Subsystems模块库，端口和子系统； Signals Attributes模块库，信号属性模块； 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； Sinks模块库，为仿真提供输出设备元件； Sources模块库，为仿真提供各种信号源； User-defined Functions模块库，用户自定义函数元件； 9
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Discontinuites 库
Dead Zone Quantizer量化器 Rate Limiter Relay Saturation限幅器 提供输出为0的区域 以指定的间隙离散输入 限制信号的速度） 继电器 限制信号的变化范围
Baidu Nhomakorabea
Math 库
Abs Complex to Magnitude-Angle Complex to Real-Image Dot Product Gain Logical Operator Magnitude-Angle to Complex Math Function 绝对值 求复数的辐角和模值 求复数的实部和虚部 点乘 增益 逻辑运算 将模和辐角合成复数 数学函数
＋ － H(s)
N
G(s)
s 0.5 20 G s 3 2 s 0.1 s 12s 20s
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6.7 自定义功能模块 方法一： 在设计好一个具有某一功能的Simulink程序时，用鼠标 把程序中所有的功能模块都选中，然后单击鼠标右键，选
取右键菜单中的create subsystem，则可产生一个自定义
整形 取整函数 符号函数 使用滑动器改变标量增益
Sum
Trigonometric Function
求和
求三角函数
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Sinks 库
Display Floating Scope Out1 Scope 实时数据显示 浮点示波器 输出端口 示波器
Stop Simulation
To File To Workspace XY Graph
R t=0 i (t ) ± Vs=1V
L + C 28
vo (t )
停止仿真
向文件中写入数据 向工作空间中写入数据 使用matlab的图形窗口显示信号的X-Y图
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Band-Limited White Noise Clock Constant Digital Clock From Workspace From File Ground In1 Pulse Generator Ramp Random Number Repeating Sequence Signal Generator Sine Wave Step Uniform Random Number
Format菜单→Hide/Show name
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四、连接线
1.连接两个模块 2.画支线 将鼠标指针置于起点处，按住Ctrl同时按下鼠标，将 连线拖动到目标模块 3.删除连线 4.连线的标注
五、模块参数设置
1.打开模块参数对话框 双击模块； 在模块上单击右键，选中“Block Parameters” 2.模块参数对话框 模块功能的说明 模块参数的设置
② 固定步长算法（Fixed-step） 功能：在模拟过程中固定步长的大小，不会自动修改步长以 满足容许误差的设置与零跨越的要求。 默认设置ode5（ode45的固定步长版本）
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6.6 观察Simulink的仿真结果
将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波器、“XY Graph”二维X-Y图形显示器与“Display”数字显示器， 直接查看。 将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中，再用 绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形。
的功能模块； 方法二： 选中Ports & Subsystems模块库中的Subsystem，将其复 制到设计区，双击设计区的Subsystem就会出现设计区域。
在此进行设计，并把in和out两个模块放在输入和输出端，
返回上一层设计区域，就出现一个自定义的功能模块。
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例6_5 自定义一个功能模块，产生函数 sin x e x 的波形。 1.新建一个设计区，在设计区里放置所需的功能函数模块；
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例6_3一个典型线性反馈控制系统结构如图所示，用 Simulink求出闭环系统的阶跃响应曲线。
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6_4.已知一闭环系统如下图，系统前向通道的传递函数 为G（s），而且有一个[-0.2,0.5]的限幅环节，图中用N表 示；反馈通道的增益为1.5，为负反馈；阶跃输入经1.5倍 的增益作用到系统。试利用Simulink对该闭环系统进行仿 真，要求观测其单位阶跃响应曲线。
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3．解题器（Solver）选项

Simulation time：设置仿真起止时间 Solve options：选择求解器，并为其指定参数。 ① 变步长算法（Variable-step） 功能：在模拟过程中自动调节步长的大小，以满足容许误差 的设置与零跨越的要求。
默认设置ode45（四/五阶龙格－库塔法）
6.3 Simulink的基本模块
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）
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Simulink模块库包含的子模块库
关闭所有模型窗口和Simulink模块库窗口即可
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6.2.2建模与仿真
建模仿真的一般过程是：
打开一个空白的编辑窗口；
将模块库中模块复制到编辑窗口里，并依照要求修改编辑
窗口中模块的参数；
将各个模块按要求连接起来；
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；
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Continuous 库
Derivative Integrator State Space Fcn Delay Transport Delay Transfer Transport Variable Zero-Pole 导数 积分器 状态空间 传递函数 传递延迟 可变传输延迟 零-极点
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6.5 设置仿真参数
1.打开仿真参数对话框 Simulation菜单→Simulation parameters 2.仿真参数对话框 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）
• 6.6 观察Simulink的仿真结果
• 6.7 自定义功能模块
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6.1 Simulink与系统仿真
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。 4