Simulink仿真教程
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1 Simulink 基本操作 利用Simulink进行系统仿真的步骤是： ① 启动Simulink，打开Simulink模块库 ② 打开空白模型窗口； ③ 建立Smulink仿真模型； ④ 设置仿真参数，进行仿真； ⑤ 输出仿真结果。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
第九章 Simulink动态仿真
关于Simulink的建模仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
课程主要内容
• 计算机仿真概念 • Matlab简介 • Simulink动态仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
一、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。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
（2）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制 程序在计算机上对实际系统进行研究的过程。 优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高（可 以在很短时间内完成实际系统很长时间的动态演变 过程），重复性好 缺点：对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或者 难以建立其精确模型，或者由于数学模型过于复杂 而难以求解 （3）半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为 了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系 统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起来组成 一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在实体的仿真 称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机半实物仿真等。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
工作内存浏览器 该浏览器默认地位于当前目录浏览器的后台。该窗口罗列出MATLAB 工作空间 中所有的变量名、大小、字节数；在该窗中，可对变量进行观察、图示、编辑、 提取和保存。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
历史指令窗 该窗记录已经运作过的指令、函数、表达式，及它们运行的日期、时间。该窗中
的所有指令、文字都允许复制、重运行及用于产生M文件。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
三、Simulnk动态仿真
本章主要内容如下： 1 2 3 4 Simulink基本操作 模块库和系统仿真 子系统创建与封装 Simulink仿真举例
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
Simulink动态仿真
[说明] 模块的修改、调整、连接通常只能在仿真模型窗口中进行，不要直 接对模块库中的模块进行修改或调整。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ① 打开Simulink仿真模型窗口，或打开指定的.mdl文件; ② 设置仿真参数：在模型窗口选取菜单【Simulation: Parameters】 ,弹出 “Simulation Parameters” 对话框，设置仿真参数，然后按 【OK】即可；
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
作余弦波信号
将相设置为π/2
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1.
Sources库 ② Step：产生幅值、阶跃时间可设置的阶跃信号。 双击图标 ,弹出阶跃信号的参数设置框图。图中参数为Si mulink默认值。
当设置幅值为0.8,阶跃时间 为1秒时，阶跃波形如下图 所示：
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第九章 Simulink动态仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
a)
启动Simulink 每个子模块库中包含同类型的标准模型，这些模块可直接用于建 立系统的Simulink框图模型。可按以下方法打开子模块库: ① 用鼠标左键点击某子模块库(如【Continuous】)，Simulink 浏览器右边的窗口即显示该子模块库包含的全部标准模块。
连接线(左键 ) 仿真技术
分支线(右键 )
第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 g) 模块文件的取名和保存 选择模型窗口菜单File Save as后弹出一个 “Save as”对话框，填 入模型文件名（不能 用中文），按保存(s) 即可。（保存路径中 不能有汉字）
仿真技术
[说明]若不设置仿真参数,则采用Simulink缺省设置 .
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ③ 仿真运行和终止：在模型窗口选取菜单【Simulation: Start】， 仿真开始，至设置的仿真终止时间，仿真结束。若在仿真过程 中要中止仿真，可选择【Simulation: Stop】菜单。也可直接点 击模型窗口中的 （或 ）启动（或停止）仿真。
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第九章 Simulink动态仿真
当前目录浏览器 在该浏览器中，展示着子目录、M 文件、MAT 文件和MDL 文件等。对该界面上 的M 文件，可直接进行复制、编辑和运行；界面上的MAT 数据文件，可直接送入MA TLAB 工作内存。此外，对该界面上的子目录，可进行Windows 平台的各种标准操 作。
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第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.2 建立Simulink仿真模型 d) 模块调整 改变模块位置、大小； 改变模块方向 使模块输入输出端口的方向改变。选中模块后，选取菜 单Format→RotateBlock，可使模块旋转900。
按快捷键Ctrl+R结果相同。
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第九章 Simulink动态仿真
3. 计算机仿真 计算机仿真是在研究系统过程中根据相似性原理，利用计 算机来逼真模拟研究系统。研究对象可以是实际的系统，也可 以是设想中的系统。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或 者它的物理模型来进行研究的，即物理仿真。物理仿真的优点 是直接、形象、可信，缺点是模型受限、易破坏、难以重用。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程，包括方案 论证、技术指标确定、设计分析、故障处理等各个阶段。如训 练飞行员、宇航员的方针工作台和仿真机舱等。
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第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.1 启动Simulink b) 打开空白模型窗口 模型窗口用来建立系统的仿真模型。只有先创建一个空白的 模型窗口，才能将模块库的相应模块复制到该窗口，通过必 要的连接，建立起Simulink仿真模型。也将这种窗口称为Sim ulink仿真模型窗口。 以下方法可用于打开一个空白模型窗口： 在MATLAB主界面中选择【File:NewModel】菜单项； 单击模块库浏览器的新建图标 ； 选中模块库浏览器的【File : New Model】菜单项。 所打开的空白模型窗口如图所示。
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第九章 Simulink动态仿真
4、 仿真的三要素
计算机仿真的三个基本要素是系统、模型和计算机，联系 着它们的三项基本活动是模型建立、仿真模型建立（又称 二次建模）和仿真试验。 数学仿真采用数学模型，用数学语言对系统的特性进行描 述，其工作过程是： 1、建立系统的数学模型； 2、建立系统仿真模型，即设计算法，并转化为计算机程序， 使系统的数学模型能为计算机所接受并能在计算机上运行； 3、运行仿真模型，进行仿真试验，再根据仿真试验的结果 进一步修正系统的数学模型和仿真模型。
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第九章 Simulink动态仿真
2 模块库和系统仿真
2.1 Simulink模块库 1. Sources库 也可称为信号源库，该库包含 了可向仿真模型提供信号的模 块。它没有输入口，但至少有 一个输出口。 双击图标 即弹出该库的 模块图： 在该图中的每一个图标都是一 个信号模块，这些模块均可拷 贝到用户的模型窗里。用户可 以在模型窗里根据自己的需要 对模块的参数进行设置（但不 可在模块库里进行模块的参数 设置).
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第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 e) 模块参数设置 用鼠标双击指定模块图标，打开模块对话框，根据对话框栏 目中提供的信息进行参数设置或修改。 例如双击模型窗口的传递函数模块，弹出图示对话框， 在对话框中分别输入分子、分母多项式的系数，点击OK 键，完成该模型的设置，如右下图所示：
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第九章 Simulink动态仿真
二、MATLAB的简介
1、操作桌面 简介
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第九章 Simulink动态仿真
指令窗 该窗是进行各种 MATLAB 操作的最主要窗口。在该窗内，可键入各种送给MATLAB 运作的指令、函数、表达式；显示除图形外的所有运算结果；运行错误时，给出 相关的出错提示。
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第九章 Simulink动态仿真
a)
启动Simulink ① 用鼠标右键点击Simulink菜单项，则弹出一菜单条，点击该菜单 条即弹出该子库的标准模块窗口.如单击左图中的【Sinks】,出现 “Open the ‘Sinks’Library”菜单条，单击该菜单条，则弹出右图所 示的该子库的标准模块窗口。
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第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 a) 打开Simulink模型窗口(Untitled) b) 选取模块或模块组 在 Simulink 模 型 或 模 块 库 窗 口内，用鼠标左键单击所需 模块图标，图标四角出现黑 色小方点，表明该模块已经 选中。 c) 模块拷贝及删除 在模块库中选中模块后，按 住鼠标左键不放并移动鼠标 至目标模型窗口指定位置， 释放鼠标即完成模块拷贝。 模块的删除只需选定删除的 模块，按Del键即可。
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第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 f) 模块的连接 模块之间的连接是用连接线将一个模块的输出端与另一模块 的输入端连接起来；也可用分支线把一个模块的输出端与几 个模块的输入端连接起来。 连接线生成是将鼠标置于某模块的输出端口(显一个十字光 标) ，按下鼠标左键拖动鼠标置另一模块的输入端口即可。 分支线则是将鼠标置于分支点，按下鼠标右键，其余同上。
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第九章 Simulink动态仿真
1.
Sources库 ① Sine Wave：产生幅值、频率可设置的正弦波信号。 双击图标 (认定该模块已拷贝到用户模型窗，以下均如此) ,弹出正弦波的参数设置框图。图中参数为Simulink默认值， 用户可根据需要对这些参数重新设置。 幅值、频率为2，基准为 0.5，其波形如下图所示：MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或 者在MATLAB命令窗口输入simulink，即弹出图示的模块库 窗口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出 Simulink所有的子模块库。 常用的子模块库有Sources( 信号源)，Sink(显示输出),C ontinuous(线性连续系统)， Discrete（线性离散系统)， Function & Table（函数与 表格)，Math(数学运算)， Discontinuities (非线性)，D emo（演示）等。
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第九章 Simulink动态仿真
5、 Simulink与建模仿真 （1） Simulink Simulink是一种用来实现计算机仿真的软件工具。它是MATLAB 的一个附加组件，可用于实现各种动态系统（包括连续系统、 离散系统和混合系统）的建模、分析和仿真。 特点：易学易用，能够依托MATLAB提供的丰富的仿真资源 （2） Simulink的应用领域 （1）通讯与卫星系统；（2）航空航天系统；（3）生物系统； （4）船舶系统；（5）汽车系统；（6）金融系统；（7）控制 系统。
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关于Simulink的建模仿真
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课程主要内容
• 计算机仿真概念 • Matlab简介 • Simulink动态仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
一、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。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
（2）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制 程序在计算机上对实际系统进行研究的过程。 优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高（可 以在很短时间内完成实际系统很长时间的动态演变 过程），重复性好 缺点：对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或者 难以建立其精确模型，或者由于数学模型过于复杂 而难以求解 （3）半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为 了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系 统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起来组成 一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在实体的仿真 称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机半实物仿真等。
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第九章 Simulink动态仿真
工作内存浏览器 该浏览器默认地位于当前目录浏览器的后台。该窗口罗列出MATLAB 工作空间 中所有的变量名、大小、字节数；在该窗中，可对变量进行观察、图示、编辑、 提取和保存。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
历史指令窗 该窗记录已经运作过的指令、函数、表达式，及它们运行的日期、时间。该窗中
的所有指令、文字都允许复制、重运行及用于产生M文件。
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第九章 Simulink动态仿真
三、Simulnk动态仿真
本章主要内容如下： 1 2 3 4 Simulink基本操作 模块库和系统仿真 子系统创建与封装 Simulink仿真举例
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第九章 Simulink动态仿真
Simulink动态仿真
[说明] 模块的修改、调整、连接通常只能在仿真模型窗口中进行，不要直 接对模块库中的模块进行修改或调整。
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第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ① 打开Simulink仿真模型窗口，或打开指定的.mdl文件; ② 设置仿真参数：在模型窗口选取菜单【Simulation: Parameters】 ,弹出 “Simulation Parameters” 对话框，设置仿真参数，然后按 【OK】即可；
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
作余弦波信号
将相设置为π/2
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第九章 Simulink动态仿真
1.
Sources库 ② Step：产生幅值、阶跃时间可设置的阶跃信号。 双击图标 ,弹出阶跃信号的参数设置框图。图中参数为Si mulink默认值。
当设置幅值为0.8,阶跃时间 为1秒时，阶跃波形如下图 所示：
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
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第九章 Simulink动态仿真
a)
启动Simulink 每个子模块库中包含同类型的标准模型，这些模块可直接用于建 立系统的Simulink框图模型。可按以下方法打开子模块库: ① 用鼠标左键点击某子模块库(如【Continuous】)，Simulink 浏览器右边的窗口即显示该子模块库包含的全部标准模块。
连接线(左键 ) 仿真技术
分支线(右键 )
第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 g) 模块文件的取名和保存 选择模型窗口菜单File Save as后弹出一个 “Save as”对话框，填 入模型文件名（不能 用中文），按保存(s) 即可。（保存路径中 不能有汉字）
仿真技术
[说明]若不设置仿真参数,则采用Simulink缺省设置 .
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ③ 仿真运行和终止：在模型窗口选取菜单【Simulation: Start】， 仿真开始，至设置的仿真终止时间，仿真结束。若在仿真过程 中要中止仿真，可选择【Simulation: Stop】菜单。也可直接点 击模型窗口中的 （或 ）启动（或停止）仿真。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
当前目录浏览器 在该浏览器中，展示着子目录、M 文件、MAT 文件和MDL 文件等。对该界面上 的M 文件，可直接进行复制、编辑和运行；界面上的MAT 数据文件，可直接送入MA TLAB 工作内存。此外，对该界面上的子目录，可进行Windows 平台的各种标准操 作。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.2 建立Simulink仿真模型 d) 模块调整 改变模块位置、大小； 改变模块方向 使模块输入输出端口的方向改变。选中模块后，选取菜 单Format→RotateBlock，可使模块旋转900。
按快捷键Ctrl+R结果相同。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
3. 计算机仿真 计算机仿真是在研究系统过程中根据相似性原理，利用计 算机来逼真模拟研究系统。研究对象可以是实际的系统，也可 以是设想中的系统。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或 者它的物理模型来进行研究的，即物理仿真。物理仿真的优点 是直接、形象、可信，缺点是模型受限、易破坏、难以重用。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程，包括方案 论证、技术指标确定、设计分析、故障处理等各个阶段。如训 练飞行员、宇航员的方针工作台和仿真机舱等。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1 Simulink 基本操作
1.1 启动Simulink b) 打开空白模型窗口 模型窗口用来建立系统的仿真模型。只有先创建一个空白的 模型窗口，才能将模块库的相应模块复制到该窗口，通过必 要的连接，建立起Simulink仿真模型。也将这种窗口称为Sim ulink仿真模型窗口。 以下方法可用于打开一个空白模型窗口： 在MATLAB主界面中选择【File:NewModel】菜单项； 单击模块库浏览器的新建图标 ； 选中模块库浏览器的【File : New Model】菜单项。 所打开的空白模型窗口如图所示。
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4、 仿真的三要素
计算机仿真的三个基本要素是系统、模型和计算机，联系 着它们的三项基本活动是模型建立、仿真模型建立（又称 二次建模）和仿真试验。 数学仿真采用数学模型，用数学语言对系统的特性进行描 述，其工作过程是： 1、建立系统的数学模型； 2、建立系统仿真模型，即设计算法，并转化为计算机程序， 使系统的数学模型能为计算机所接受并能在计算机上运行； 3、运行仿真模型，进行仿真试验，再根据仿真试验的结果 进一步修正系统的数学模型和仿真模型。
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第九章 Simulink动态仿真
2 模块库和系统仿真
2.1 Simulink模块库 1. Sources库 也可称为信号源库，该库包含 了可向仿真模型提供信号的模 块。它没有输入口，但至少有 一个输出口。 双击图标 即弹出该库的 模块图： 在该图中的每一个图标都是一 个信号模块，这些模块均可拷 贝到用户的模型窗里。用户可 以在模型窗里根据自己的需要 对模块的参数进行设置（但不 可在模块库里进行模块的参数 设置).
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第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 e) 模块参数设置 用鼠标双击指定模块图标，打开模块对话框，根据对话框栏 目中提供的信息进行参数设置或修改。 例如双击模型窗口的传递函数模块，弹出图示对话框， 在对话框中分别输入分子、分母多项式的系数，点击OK 键，完成该模型的设置，如右下图所示：
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第九章 Simulink动态仿真
二、MATLAB的简介
1、操作桌面 简介
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
指令窗 该窗是进行各种 MATLAB 操作的最主要窗口。在该窗内，可键入各种送给MATLAB 运作的指令、函数、表达式；显示除图形外的所有运算结果；运行错误时，给出 相关的出错提示。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
a)
启动Simulink ① 用鼠标右键点击Simulink菜单项，则弹出一菜单条，点击该菜单 条即弹出该子库的标准模块窗口.如单击左图中的【Sinks】,出现 “Open the ‘Sinks’Library”菜单条，单击该菜单条，则弹出右图所 示的该子库的标准模块窗口。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 a) 打开Simulink模型窗口(Untitled) b) 选取模块或模块组 在 Simulink 模 型 或 模 块 库 窗 口内，用鼠标左键单击所需 模块图标，图标四角出现黑 色小方点，表明该模块已经 选中。 c) 模块拷贝及删除 在模块库中选中模块后，按 住鼠标左键不放并移动鼠标 至目标模型窗口指定位置， 释放鼠标即完成模块拷贝。 模块的删除只需选定删除的 模块，按Del键即可。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1.2 建立Simulink仿真模型 f) 模块的连接 模块之间的连接是用连接线将一个模块的输出端与另一模块 的输入端连接起来；也可用分支线把一个模块的输出端与几 个模块的输入端连接起来。 连接线生成是将鼠标置于某模块的输出端口(显一个十字光 标) ，按下鼠标左键拖动鼠标置另一模块的输入端口即可。 分支线则是将鼠标置于分支点，按下鼠标右键，其余同上。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1.
Sources库 ① Sine Wave：产生幅值、频率可设置的正弦波信号。 双击图标 (认定该模块已拷贝到用户模型窗，以下均如此) ,弹出正弦波的参数设置框图。图中参数为Simulink默认值， 用户可根据需要对这些参数重新设置。 幅值、频率为2，基准为 0.5，其波形如下图所示：MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或 者在MATLAB命令窗口输入simulink，即弹出图示的模块库 窗口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出 Simulink所有的子模块库。 常用的子模块库有Sources( 信号源)，Sink(显示输出),C ontinuous(线性连续系统)， Discrete（线性离散系统)， Function & Table（函数与 表格)，Math(数学运算)， Discontinuities (非线性)，D emo（演示）等。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
5、 Simulink与建模仿真 （1） Simulink Simulink是一种用来实现计算机仿真的软件工具。它是MATLAB 的一个附加组件，可用于实现各种动态系统（包括连续系统、 离散系统和混合系统）的建模、分析和仿真。 特点：易学易用，能够依托MATLAB提供的丰富的仿真资源 （2） Simulink的应用领域 （1）通讯与卫星系统；（2）航空航天系统；（3）生物系统； （4）船舶系统；（5）汽车系统；（6）金融系统；（7）控制 系统。