MATLABppt课件第六章simulink仿真

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,语言,第六章,SIMULINK仿真,1,第六章 SIMULINK仿真1,本章目标,了解,Simulink,基本模块的性质,掌握系统仿真的方法,2,本章目标了解Simulink基本模块的性质2,6.1 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,6.6,观察Simulink的仿真结果,6.7,自定义功能模块,3,6.1 Simulink与系统仿真3,6.1 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。,4,6.1 Simulink与系统仿真Simulink的产生4,6.2 Simulink的使用,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,关闭所有模型窗口和Simulink模块库窗口即可,6.2.1启动和退出Simulink,5,6.2 Simulink的使用1.Simulink的启动6,6.2.2,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；,如果对结果满意，可以将模型保存。,6,6.2.2建模与仿真建模仿真的一般过程是：6,例,6_1,设计一个简单的模型，其功能是将一正弦信号,sin(2,t),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：,7,例6_1 设计一个简单的模型，其功能是将一正弦信号sin(2,6.3 Simulink的基本模块,Simulink,（系统仿真模块库）,Communications Blockset,（通信模块库）,DSP Blockset,（数字信号处理模块库）,Control System Toolbox,（控制系统模块库）,8,6.3 Simulink的基本模块Simulink（系统仿真,Simulink模块库包含的子模块库,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,Simulink模块库包含的子模块库Continuous模块,Continuous,库,Derivative,导数,Integrator,积分器,State Space,状态空间,Transfer Fcn,传递函数,Transport Delay,传递延迟,Variable Transport Delay,可变传输延迟,Zero-Pole,零,-,极点,10,Continuous 库Derivative导数10,Discontinuites,库,Dead Zone,提供输出为,0,的区域,Quantizer,量化器,以指定的间隙离散输入,Rate Limiter,限制信号的速度）,Relay,继电器,Saturation,限幅器,限制信号的变化范围,Math,库,Abs,绝对值,Complex to Magnitude-Angle,求复数的辐角和模值,Complex to Real-Image,求复数的实部和虚部,Dot Product,点乘,Gain,增益,Logical Operator,逻辑运算,Magnitude-Angle to Complex,将模和辐角合成复数,Math Function,数学函数,11,Discontinuites 库Dead Zone提,Matrix Gain,矩阵增益,MinMax,求输入的最大或最小值,Product,乘积,Real-Image to Complex,将实部和虚部合成复数,Relational Operator,关系运算,Reshape,整形,Rounding Function,取整函数,Sign,符号函数,Slider Gain,使用滑动器改变标量增益,Sum,求和,Trigonometric Function,求三角函数,12,Matrix Gain矩阵增益12,Sinks,库,Display,实时数据显示,Floating Scope,浮点示波器,Out1,输出端口,Scope,示波器,Stop Simulation,停止仿真,To File,向文件中写入数据,To Workspace,向工作空间中写入数据,XY Graph,使用,matlab,的图形窗口显示信号的,X-Y,图,13,Sinks 库Display实时数据显示13,Sources,库,Band-Limited White Noise,带限白噪声,Clock,时钟,Constant,常量,Digital Clock,数字时钟,From Workspace,从工作空间读取数据,From File,从文件读数据,Ground,接地,In1,输入端,Pulse Generator,脉冲产生器,.,Ramp,斜变函数,Random Number,随机信号产生器,Repeating Sequence,重复序列,Signal Generator,信号发生器,Sine Wave,正弦波,Step,阶跃信号,Uniform Random Number,均匀分布随机信号,14,Sources 库Band-Limited White No,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：,一次一个地选择：,Shift+,左键,使用范围框选择,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”,15,6.4 功能模块的处理一、编辑模块15,二、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,16,二、修饰模块16,三、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,Format,菜单,Hide/Show name,17,三、模块名字处理17,四、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,18,四、连接线18,6.5,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）,19,6.5 设置仿真参数1.打开仿真参数对话框19,3,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。,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）,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）,20,3解题器（Solver）选项Simulation time,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。,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。,21,6.6 观察Simulink的仿真结果将仿真结果信号输入到输,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,22,例6_2 仿真计算y(t)=sin(t)-sin(2t)。2,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,。,23,例6_3一个典型线性反馈控制系统结构如图所示，用Simuli,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。,N,G(s),H(s),24,6_4.已知一闭环系统如下图，系统前向通道的传递函数为,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