应用Simulink仿真

Simulink仿真及应用

Simulink仿真简介

Simulink的仿真测量仪器

Simulink电路仿真

z Simulink的特点

Simulink是MATLAB中一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。

使用Simulink可以方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。

仿真结果可近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，大大方便了系统仿真工作。

Simulink提供了一种图形化的交互环境，只需用鼠标拖动便能迅速地建立起系统框图模型，甚至不需要编写一行代码。

Simulink仿真环境附带了许多专业仿真模块库，利用这些模块库可快速建立有关专业领域的系统模型并进行仿真，不需要详细了解各模块内部的实施细节，大大方便了复杂大系统的建模。

Simulink全方位支持动态系统的建模仿真，支持连续系统、离散系统、连续离散混合系统、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。对通用仿真领域，Simulink 无所不包。

z Simulink建模和仿真介绍

创建Simulink模型

z电压测量

MATLAB工具库里有Dials & Gauges Blockset(拨号盘和仪表板)工具箱，其中在Global Magic ActiveX Library中有丰富的仪表板、显示器、按键、控制开关。

9指针式电压表

指针式电压表取自Angular Gauges,

可以通过参数设置对话框来设置仪表的

外观、量程、刻度、颜色、字型等。

指针式电压表仿真框图指针式电压表仿真如右图所示。

模型中接入的正弦信号发生器，选

自DSP Blockset\DSP Source的Sine Wave

模块，参数设置如右图。

所采用的取绝对值模块Abs也可看成

是全波整流器, 指针式电压表的指针随着

超低频的脉动直流电压而摆动。

VoltageMeter.mdl

正弦信号发生器参数设置

数字式电压表仿真模型如右图所示，

仿真模型采用了两种数码显示器, 大的数

码显示器选自Dials & Gauges Blockset (拨

号盘和仪表板)工具箱, 小的选自Simulink

的Sinks 模块库。9数字式电压表

数字式电压表仿真框图

Display显示器的主要参数如左图所示，数字发光二极管的数字式电压表的主要设置如右图所示。

Display显示器参数设置数字式电压表参数设置

DigitalVoltageMeter.mdl

z时间域的测量仪器

9示波器(Scope)

用计算机仿真的示波器应用的是数字技术，具有脉冲示波器、同步示波器的功能，可以观测单次现象，正确地设置参数后，可以保持结束时的波形。

例如，观察1GHz正弦波所需要的示波器在一般实验室并常见，但正确应用示波器(Scope)模块，可以观察任意频率的信号。

用示波器观察1GHz正弦波的仿真系统如左图所示，其中正弦波信号参数设置如右图。

1GHz正弦波显示仿真系统框图

1GHz正弦波信号参数设置

示波器参数设置左图，仿真参数设置如右图所示。

仿真参数的设置示波器参数设置

仿真中示波器的两个关键参数为：

1)时间范围( Time range)

决定了时窗的宽度，相当于示波器的扫描速度开关。频率愈高的信号，自然需要短的时窗(高的扫描速度)，信号关于时间快速变化的特性才能得以展现。对1GHz的正弦信号一个周期为1×10-9s，时间范围设置为5e-9 (5×10-9s)，正好显示五个完整的正弦波。

2)取样时间( Sample time

通常为了还原出正弦波形，一个周期内至少有20个取样点，这里取为2e-11s，即一个周期用50个点来描述。

仿真结果显示如下图所示。Scope_1GHzSine.mdl

多踪示波器应用例，下图为用示波器显示七踪信号的仿真系统，系统中的采用七踪信号源(伯努利信号发生器)，出自Communications Blockse\ Comm Sources\Data Sources, 名称为Bernoulli Random Binary Generator。

实际中多为双踪示波器。

七踪信号显示仿真框图

七踪信号源参数设置如下图所示，该随机数发生器可以设定零出现的概率( Probability of a zero)，这里设为0.5，即1和0出现的概率都为50%。

一个由0.5组成的1行7列的矢量，

以及表示7个不同的种子( Initial Seed

的另一个1行7列的矢量, 共同决定了发

生器产生7列不同的二进制随机数，它

们的0出现的概率都是50%。

七踪信号源参数设置

其中常数矢量( Constant)是一个列的行矢量，运行时叠加在信号发生器输出的7列数据流上。如果第列信号的每一个值加上3.6，相当于直流电平增加了3.6V(在示波器上波形垂直平移了3.6V等效于调节了示波器的垂直位移旋钮), 利用此方法

即可将每一列信号移动到希望

摆放的位置。

矢量常量设置如右图。

矢量常量设置

示波器参数设置时，因多踪信号与常数矢量叠加后，在垂直方向占有较大的空间，Y量程的上、下限Y-max、Y-min设置范围不够大时，有的信号就无法显示。示波器主要参数设置如左图，仿真参数设置如右图所示。

仿真参数的设置