第6章Simulink仿真入门及MATLAB的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MATLAB,程序设计教程（第二版）,刘卫国 主编,中国水利水电出版社,第,6,章,SIMULINK,仿真入门及,MATLAB,的应用,Simulink,操作基础,MATLAB,系统的仿真,Simulink,系统的基本模块,仿真模型的编辑,仿真参数的设置,MATLAB,在控制系统中的应用,6.1.1 Simulink,简介,Simulink,是,MATLAB,的重要组成部分，提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。,Simulink,是,MATLAB,环境下对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包。该系统的两个主要功能就是,Simu,（仿真）和,Link,（连接）。,6.1 Simulink,操作基础,6.1.2 Simulink,的启动与退出,1,Simulink,的启动,在,MATLAB,的命令窗口输入,simulink,或单击,MATLAB,主窗口工具栏上的,Simulink,命令按钮即可启动,Simulink,。,Simulink,启动后会显示,Simulink,模块库浏览器,(Simulink Library Browser),窗口。,在启动,Simulink,模块库浏览器后再单击其工具栏中的,New model,命令按钮，会弹出名字为,untitled,的模型编辑窗口。,在,MATLAB,主菜单中，选择,File,菜单中,New,菜单项的,Model,命令，也可打开模型编辑窗口。利用模型编辑窗口，可以通过鼠标的拖放操作创建一个模型。,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。,6.2,系统仿真模型,6.2.1 Simulink,的基本模块,Simulink,的模块库提供了大量模块。单击模块库浏览器中,Simulink,前面的“,+”,号，将看到,Simulink,模块库中包含的子模块库，,单击所需要的子模块库，在右边的窗口中将看到相应的基本模块，选择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模型编辑窗口。,1,信号源模块（,Sources,）,双击,Simulink,模块库窗口中的,Sources,模块，即可打开信号源模块。,信号源模块,模块,功能,模块,功能,In1,创建输入端,Ground,接地,Constant,常数,Clock,当时时间,Signal Generator,信号发生器,Digital Clock,数字时钟,Ramp,斜波,From File,从文件读数据,Sine Wave,正弦波,From Workspace,从工作空间读数据,Step,阶跃信号,Random Number,随机信号,Repeating Sequence,重复序列,Uniform Random Number,均匀随机信号,Pulse Generator,脉冲发生器,Band-Limited White Noise,带限白噪声,Chirp Signal,快速正弦扫描,2,输出模块（,Sinks,）,模块,功能,模块,功能,Scope,示波器,To File,输出到文件,Floating Scope,可选示波器,To Workspace,输出到工作空间,XY Graph,XY,关系图,Terminator,通用终端,Outl,创建输出端,Stop Simulation,输出不为,0,时停止仿真,Display,实时数值显示,3,连续系统模块（,Continuous,）,连续系统模块提供积分、微分等连续系统仿真的常用原件。,连续系统模块的功能,模块,功能,模块,功能,Integrator,积分,Zero-Pole,零极点,Derivative,微分,Memory,延时输出,State-Space,状态方程,Transport Delay,传输延时,Transfer Fcn,传递函数,Variable Transport Delay,可变传输延时,4,数学运算模块（,Math Operations,）,数学运算模块提供了基本数学运算函数、三角函数、复数运算函数以及矩阵运算函数。,数学运算模块的功能,模块,功能,模块,功能,Sum,求和,Rounding Function,取整函数,Product,积或商,Combinatorial Logic,逻辑真值表,Dot Product,点积,Logic Operator,逻辑算子,Gain,常数增益,Bitwise Logical Operator,位逻辑算子,Slider Gain,可变增益,Relational Operator,关系算子,Matrix Gain,矩阵增益,Complex to Magnitude-Angle,复数的模和辐角,Math Function,数学运算函数,Magnitude-Angle to Complex,模和辐角合成函数,Trigonometric function,三角函数,Complex to Real-Imag,复数的实部和虚部,MinMax,求最大值,Real-Imag to Complex,实部和虚部合成复数,Abs,求绝对值,Algebraic Constraint,强迫输入信号为零,Sign,符号函数,6.2.2,模块的编辑,1,添加模块,2,选取模块,3,复制与删除模块,4,模块外形的调整,5,模块名的处理,6.2.3,模块的连接,1,连接两个模块,2,模块间连线的调整,3,连线的分支,4,标注连线,5,删除连线,6.2.4,模块的参数和属性设置,1,模块的参数设置,Simulink,中几乎所有模块的参数都允许用户进行设置，只要双击要设置的模块或在模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择相应模块的参数设置命令就会弹出模块参数对话框。该对话框分为两部分，上面一部分是模块功能说明，下面一部分用来进行模块参数设置。,同样，先选择要设置的模块，再在模型编辑窗口,Edit,菜单下选择相应模块的参数设置命令也可以打开模块参数对话框。,2,模块的属性设置,选定要设置属性的模块，然后在模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择,Block properties,，或先选择要设置的模块，再在模型编辑窗口的,Edit,菜单下选择,Block properties,命令，将打开模块属性对话框。该对话框包括,General,、,Block annotation,和,Callbacks 3,个可以相互切换的选项卡。其中选项卡中可以设置,3,个基本属性：,Description(,说明,),、,Priority(,优先级,),、,Tag(,标记,),。,例,6-1,有系统的微分方程，,试建立系统仿真模型。,操作过程如下：,(1),在,MATLAB,主菜单中，选择,File,菜单中,New,菜单项的,Model,命令，打开一个模型编辑窗口。,(2),将所需模块添加到模型中。,(3),设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。,设置模块参数后，用连线将各个模块连接起来组成系统仿真模型。模型建好后，从模型编辑窗口的,File,菜单中选择,Save,或,Save as,命令将它存盘。,6.3.1,设置仿真参数,在系统仿真过程中，事先必须对仿真算法、输出模式等各种仿真参数进行设置。其方法是：打开系统仿真模型，从模型编辑窗口的,Simulation,菜单中选择,Configuration Parameters,命令，打开一个仿真参数对话框，在其中可以设置仿真参数。在此对话框中，仿真参数设置被分为,9,个选项。,6.3,系统的仿真,1,Solver,选项设置,在对话框左边的树型结构中单击,Solver,选项，在右边的窗口中会列出所有,Solver,选项。,（,1,）设置仿真起始和停止时间（,Simulink time,）。,（,2,）仿真算法的选择（,Solver options,）。,2,Data Import/Export,选项设置,在仿真参数对话框中选择,Data Import/Export,选项，会出现一个对话框。相应的选项设置分为,3,组：,Load from workspace,、,Save to workspace,和,Save options,。,（,1,）从工作空间中载入数据（,Load from workspace,）。,（,2,）保存到工作空间（,Save to workspace,）。,（,3,）保存选项（,Save options,）。,6.3.2,启动系统仿真与仿真结果分析,设置完仿真参数之后，从,Simulation,中选择,Start,菜单项或单击模型编辑窗口中的,Start Simulation,命令按钮，便可启动对当前