matlab simulink教程

1、Simulink仿真環(huán)境基礎(chǔ)學(xué)習(xí)Simulink是面向框圖的仿真軟件。7.1演示一個(gè)Simulink的簡(jiǎn)單程序【例7.1】創(chuàng)建一個(gè)正弦信號(hào)的仿真模型。步驟如下：圖標(biāo)，就可以打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器(Simulink Library Browser) 窗口，如圖7.1所示。在MATLAB 的命令窗口運(yùn)行 simulink命令，或單擊工具欄中的Slnl?7ik Uhrfirr Preraer亡也t Ljl-u*!. : 1 Lnu j Qk/CCJli j UlLS Lbnla oL.匚OTvdsragis IhXC4EltLIujtiLCoTithliTlOilSJla-Er-tbtLo

2、olr呦 TltsUtlkflodel Vn-aficfeUon nodAi-Vid rrtLLhii4iD iic-Dnl*! ouL li +1DiEb4l.4Fdrii A Suh-ifc HIT SicHiI JLltribuLti 別驢E0dljb_( Sa-nk:SoUFC + 5.LacUj TUl.th op4fc*ktLMi5Uehit.F.n.d Fnnc-Li aai*jtT噸y ELockset.CHK RjLhiruECarTmic*ticqi3ComtTl SyslMDST flDcklvI.DliIe 1 GvTiEtxPlDOkstt* B* B* Efe/b百

3、dtkd. tu驢L fbj NaL4relu. A ErHddei Twrt Fw TI CMO f Pixtd-faint KLackitlFmE EJf LqfLU Tiid iktx ypc Elflckiires KLQckL*LH-*!旺卜葉Qvpu.t-itlQiiA tctvuhquA usd. TK :pA.i-intbits In th.a tE It3ae 4.4-Kuidan Kvnl-birB 5CDn.t.:nuiti 5DLodU-Dp T-ihlts ttith Opr-BlicoLs MorLtl Vrific4lian Moltl-Kilt Utilitie

4、s Forts Subsyslcns cpol AltzibulcsfflD 口 UgShGol Giehcrat-cr士屮N I Sicnd. BuilderSinks SamrctsUmfcLllfLn4d. funcliMiiSlpIfiiLfdtTi R-uvdon KuMibtr圖 7.2 Simulink 界面(5) 用同樣的方法打開(kāi)接收模塊庫(kù)“Sinks，選擇其中的“ Scope”模塊(示波器)拖放到“ untitled 窗口中。(6) 在“ untitled ”窗口中，用鼠標(biāo)指向“Sine Wave”右側(cè)的輸岀端，當(dāng)光標(biāo)變?yōu)槭址麜r(shí)，按住鼠標(biāo)拖向“Scope”模塊的輸入端，松開(kāi)

5、鼠標(biāo)按鍵，就完成了兩個(gè)模塊間的信號(hào)線連接，一個(gè)簡(jiǎn)單模型已經(jīng)建成。如圖7.3所示。(7)開(kāi)始仿真，單擊“ untitied 模型窗口中“開(kāi)始仿真圖標(biāo)上，或者選擇菜單“ Simulink“ Start”，則仿真開(kāi)始。雙擊“Scope”模塊岀現(xiàn)示波器顯示屏,可以看到黃色的正弦波形。如圖7.4所示。Rety100%ie450D2斗6BTime 0怩曰L 0圖7.3 Simulink模型窗口圖7.4示波器窗口(8)保存模型，單擊工具欄的 P圖標(biāo)，將該模型保存為“Ex0701.mdl ” 文件。7.2 Simulink的文件操作和模型窗口7.2.1 Simulink的文件操作1.新建文件 新建仿真模型文件

6、有幾種操作：在MATLAB 的命令窗口選擇菜單“FileNew ”“Model在圖7.1的Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口選擇菜單“File ”“New”“Model”，或者單擊工具欄的S圖標(biāo)。在圖7.3的Simulink模型窗口選擇菜單“ File ”“New”“Model”，或者單擊工具欄的2.打開(kāi)文件 打開(kāi)仿真模型文件有幾種操作：在MATLAB的命令窗口輸入不加擴(kuò)展名的文件名,EX0701”該文件必須在當(dāng)前搜索路徑中，例如輸入“在MATLAB的命令窗口選擇菜單“File ”O(jiān)pen”或者單擊工具欄的匡圖標(biāo)打開(kāi)文件。在圖7.1的Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口選擇菜單“File ”“Ope

7、n”或者單擊工具欄的匡圖標(biāo)打開(kāi)“ .mdl ”文件。在圖7.3的Simulink模型窗口中選擇菜單“File“Open”或者單擊工具欄的匡圖標(biāo)打開(kāi)文件。7.2.2 Simulink 的模型窗口模型窗口由菜單、工具欄、模型瀏覽器窗口、模型框圖窗口以及狀態(tài)欄組成。菜單工具欄模型框圖模型瀏覽器狀態(tài)欄lOO輔圖7.5雙窗口模型窗口1.狀態(tài)欄 2.工具欄模型窗口工具欄如圖7.6所示。創(chuàng)建并編譯生成exe文件展示父系統(tǒng)打開(kāi)調(diào)試器開(kāi)始仿真結(jié)束仿真仿真模型更新模塊框圖單雙窗口切換打開(kāi)庫(kù)瀏覽器圖7.6工具欄3.菜單Simulink的模型窗口的常用菜單如表7.1所示。表7.1模型窗口常用菜單表菜單名菜單項(xiàng)功能Fi

8、leNewModel新建模型Model prop erties模型屬性P referencesSIMULINK界面的默認(rèn)設(shè)置選項(xiàng)Print 打印模型Close關(guān)閉當(dāng)前Simulink窗口Exit MATLAB退出MATLAB系統(tǒng)EditCreate subsystem創(chuàng)建子系統(tǒng)Mask subsystem 封裝子系統(tǒng)Look under mask查看封裝子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Up date diagram更新模型框圖的外觀ViewGo to p arent顯示當(dāng)前系統(tǒng)的父系統(tǒng)Model browser op tions模型瀏覽器設(shè)置Block data ti ps op tions鼠標(biāo)位于模塊上方時(shí)

9、顯示模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)Library browser顯示庫(kù)瀏覽器Fit system to view自動(dòng)選擇最合適的顯示比例Normal以正常比例（100%）顯示模型SimulationStart/ Stop啟動(dòng)/停止仿真Pause/ Continue暫停/繼續(xù)仿真Simulation P arameters 設(shè)置仿真參數(shù)Normal普通Simulink模型Accelerator產(chǎn)生加速Simulink模型FormatText alignment標(biāo)注文字對(duì)齊工具Fil p name翻轉(zhuǎn)模塊名Show/ Hide name顯示/隱藏模塊名Filp block翻轉(zhuǎn)模塊Rotate Block旋轉(zhuǎn)模塊Li

10、brary link dis play顯示庫(kù)鏈接Show/ Hide drop shadow顯示/隱藏陰影效果Sam pie time colors設(shè)置不同的采樣時(shí)間序列的顏色Wide nonscalar lines粗線表示多信號(hào)構(gòu)成的向量信號(hào)線Signal dimensions注明向量信號(hào)線的信號(hào)數(shù)Port data types標(biāo)明端口數(shù)據(jù)的類型Storage class顯示存儲(chǔ)類型ToolsData expIo rer 數(shù)據(jù)瀏覽器Simulink debugger Simulink調(diào)試器Data class designer用戶定義數(shù)據(jù)類型設(shè)計(jì)器Linear Analysis線性化分析工具

11、7.3模型的創(chuàng)建7.3.1模塊的操作1. 對(duì)象的選定選定單個(gè)對(duì)象被選定的對(duì)象的四角處會(huì)岀現(xiàn)小黑塊編輯框。選定對(duì)象只要在對(duì)象上單擊鼠標(biāo), 選定多個(gè)對(duì)象Shift鍵，然后再單擊所需選定的模塊；或者用鼠標(biāo)拉岀矩形虛線框，將所有待選模塊框在其中，則矩形框中所有的對(duì)象均被選中,如果選定多個(gè)對(duì)象，可以按下如圖7.7所示。Sil圖7.7選定多個(gè)對(duì)象選定所有對(duì)象 如果要選定所有對(duì)象,可以選擇菜單 Edit ”“Select all2.模塊的復(fù)制(1) 不同模型窗口(包括模型庫(kù)窗口 )之間的模塊復(fù)制選定模塊，用鼠標(biāo)將其拖到另一模型窗口。選定模塊，使用菜單的Copy和Paste命令。選定模塊，使用工具欄的“Cop

12、y”和“ Paste按鈕。(2) 在同一模型窗口內(nèi)的復(fù)制模塊(如圖7.8所示)選定模塊，按下鼠標(biāo)右鍵，拖動(dòng)模塊到合適的地方，釋放鼠標(biāo)。選定模塊，按住 Ctrl鍵，再用鼠標(biāo)拖動(dòng)對(duì)象到合適的地方，釋放鼠標(biāo)。 使用菜單和工具欄中的“Copy”和“ Paste按鈕。圖7.8在同一模型窗口復(fù)制對(duì)象3. 模塊的移動(dòng)在同一模型窗口移動(dòng)模塊選定需要移動(dòng)模塊，用鼠標(biāo)將模塊拖到合適的地方。在不同模型窗之間移動(dòng)模塊Shift 鍵。在不同模型窗之間移動(dòng)模塊，在用鼠標(biāo)移動(dòng)的同時(shí)按下 當(dāng)模塊移動(dòng)時(shí)，與之相連的連線也隨之移動(dòng)。4.模塊的刪除要?jiǎng)h除模塊，應(yīng)選定待刪除模塊，按Delete鍵；或者用菜單“ Edit”“ Clea

13、r”或“ Cut”；或者用工具欄的“Cut”按鈕。5. 改變模塊大小選定需要改變大小的模塊，岀現(xiàn)小黑塊編輯框后，用鼠標(biāo)拖動(dòng)編輯框，可以實(shí)現(xiàn)放大或縮小。6. 模塊的翻轉(zhuǎn)模塊翻轉(zhuǎn)180度選定模塊，選擇菜單“Format”“ Flip Block 可以將模塊旋轉(zhuǎn)180度，如同7.9中間為翻轉(zhuǎn)180度示波器模塊。模塊翻轉(zhuǎn)90度選定模塊，選擇菜單“Format”“ Rotate Block ”可以將模塊旋轉(zhuǎn) 90度，如圖7.9右邊示波器所示。如果一次翻轉(zhuǎn)不能達(dá)到要求，可以多次翻轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Sc-opoG：1j圖7.9翻轉(zhuǎn)模塊7.模塊名的編輯 修改模塊名單擊模塊下面或旁邊的模塊名，岀現(xiàn)虛線編輯框就可對(duì)模塊名

14、進(jìn)行修改。 模塊名字體設(shè)置選定模塊，選擇菜單“ 模塊名的顯示和隱藏選定模塊，選擇菜單“ 模塊名的翻轉(zhuǎn)選定模塊，選擇菜單“Format ”FormatFormat“Fo nt ，打開(kāi)字體對(duì)話框設(shè)置字體。Hide /Show name，可以隱藏或顯示模塊名?！癋lip name ，可以翻轉(zhuǎn)模塊名。7.3.2信號(hào)線的操作1. 模塊間連線先將光標(biāo)指向一個(gè)模塊的輸岀端，待光標(biāo)變?yōu)槭址?，按下鼠?biāo)鍵并拖動(dòng)，直到另一模塊的輸入端。2. 信號(hào)線的分支和折曲(1)分支的產(chǎn)生Ctrl鍵，同時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)到分支線的將光標(biāo)指向信號(hào)線的分支點(diǎn)上，按鼠標(biāo)右鍵，光標(biāo)變?yōu)槭址?，拖?dòng)鼠標(biāo)直到分支線的終點(diǎn)，釋放鼠標(biāo)；

15、或者按住 終點(diǎn)，如圖7.10所示。n-1r號(hào) gpd*T圖7.10信號(hào)線的分支（2）信號(hào)線的折線Shift鍵，同時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)光標(biāo)變成小圓圈時(shí)，用鼠標(biāo)拖動(dòng)小圓圈將折點(diǎn)拉至合適處，釋放鼠標(biāo)，如圖7.11選中已存在的信號(hào)線，將光標(biāo)指向折點(diǎn)處，按住 所示。圖7.11信號(hào)線的折線3.信號(hào)線文本注釋（label）添加文本注釋雙擊需要添加文本注釋的信號(hào)線，則岀現(xiàn)一個(gè)空的文字填寫(xiě)框，在其中輸入文本。修改文本注釋 單擊需要修改的文本注釋，岀現(xiàn)虛線編輯框即可修改文本。移動(dòng)文本注釋單擊標(biāo)識(shí)，岀現(xiàn)編輯框后，就可以移動(dòng)編輯框。復(fù)制文本注釋單擊需要復(fù)制的文本注釋，按下Ctrl鍵同時(shí)移動(dòng)文本注釋，或者用菜單和工具欄的

16、復(fù)制操作。4. 在信號(hào)線中插入模塊如果模塊只有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸岀端口，則該模塊可以直接被插入到一條信號(hào)線中。7.3.3給模型添加文本注釋（1）添加模型的文本注釋在需要當(dāng)作注釋區(qū)的中心位置，雙擊鼠標(biāo)左鍵，就會(huì)岀現(xiàn)編輯框，在編輯框中就可以輸入文字注釋。(2)注釋的移動(dòng)在注釋文字處單擊鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)岀現(xiàn)文本編輯框后，用鼠標(biāo)就可以拖動(dòng)該文本編輯框。7.4 Simulink的基本模塊7.4.1基本模塊Simulink的基本模塊包括 9個(gè)子模塊庫(kù)。7.2所示。1.輸入信號(hào)源模塊庫(kù) (Sources)輸入信號(hào)源模塊是用來(lái)向模型提供輸入信號(hào)。常用的輸入信號(hào)源模塊源如表表7.2常用的輸入信號(hào)源模塊表名稱模塊形

17、狀功能說(shuō)明Constant1 1 諭.rf恒值常數(shù)，可設(shè)置數(shù)值Ste pT| X階躍信號(hào)Ramp T線性增加或減小的信號(hào)Sine WaveE gg正弦波輸出Signal Generator信號(hào)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波和隨機(jī)波信號(hào)From File從文件獲取數(shù)據(jù)From Works pace1 KEw 1 F(nmWictk?patB從當(dāng)前工作空間定義的矩陣讀數(shù)據(jù)Clock(5 Clock仿真時(shí)鐘，輸出每個(gè)仿真步點(diǎn)的時(shí)間Injcre!BTf#isksFcpj離散傳遞函數(shù)模型Discrete Zero-Pole1 二1 Eie:hfrscTt離散零極點(diǎn)增益模型Discrete State

18、-S pace1|Disciee ntcMe-Spac*離散狀態(tài)方程模型Discrete Filter（診離散濾波器Zero-Order HoldJk.MCii?零階保持器First-Order Hold|AFl也 LhWJIWfl一階保持器Unit DelayII TMtVey采樣保持，延遲一個(gè)周期7.4.2常用模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置1.模塊參數(shù)設(shè)置(1)正弦信號(hào)源(Sine Wave)雙擊正弦信號(hào)源模塊， 會(huì)岀現(xiàn)如圖7.13所示的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。圖7.13的上部分為參數(shù)說(shuō)明， 仔細(xì)閱讀可以幫牟bmpltb par pari口日 2*p / r&qLwncy* 牟oinplE rimg)Sam

19、ple-based ； Amplitude 為正弦幅值；Bias 為幅值 樣時(shí)間。per periodWbqi 日 pomple-bose siw We H numedmi problems due Io running 4rlorg$ tin-iD-b(D-g Dvufttawinflhs口luW lima)口cour助用戶設(shè)置參數(shù)。Sine type為正弦 類型，包括Time-based和偏移值；Freque ncy為正弦頻率；Phrase為初始相角；Sam pie time為采階躍信號(hào)源(SteP) 階躍信號(hào)模塊是輸入信號(hào)源,其模塊參數(shù)對(duì)話其中：Step time為階躍信號(hào)的變化時(shí)刻，i

20、nitial(3)從工作空間獲取數(shù)據(jù) (From works pace) 從工作空間獲取數(shù)據(jù)模塊的輸入信號(hào)源為工Blck For aac*lcr5 ： StepSi亡pOutput 4 Elep.-Faram ters5t芒p tim芒.pTid li ol Value :Final voluatine：P Intfrrprel vector p&raneters as 1-DP EriEbl曲0KCuv：filHelp圖7.14階躍信號(hào)模塊的參數(shù)佃I日餌Bins Bp &心 p Kude.Bm:1FrsqumneyE 齡 5b_PhCiBD巾日或|W0(rp s*曲me I商巳|q廠 SnM

21、rfirBr-clDrpbJDmalcn bi 1-D-iPkOKCancel圖7.13模塊的參數(shù)設(shè)置框如圖7.14所示。value為初始值，F(xiàn)inal value為終止值，Sample time為采樣時(shí)間。作空間?！纠?.2】在工作空間計(jì)算變量t和y,將其運(yùn)算的結(jié)果作為系統(tǒng)的輸入。t=0:0.1:10; y=s in (t); t=t; y=y;然后將“ From Works pace 模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框打開(kāi)，如圖7.15(b)。用示波器作為接收模塊，可以查看輸岀波形為正弦波。7.15(a)所示，在“ Data”欄填寫(xiě)“ t,y ”，單擊“ 0K”按鈕完成。則在模型窗口中該模塊就顯示為圖S

22、ompiainne:pP l-MarpalDte drta.Fonn 口Lftpul 出BNinoJidDlavaJuD 比 |E血叩E橫mJjl1OK1Carnal1hl 郵11D1&From圖7.15 (a)模塊參數(shù)設(shè)置(b)從工作空間獲取數(shù)據(jù)模塊“ Data ”的輸入有幾種，可以是矩陣、包含時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)數(shù)組?！?數(shù)+1，第一列自動(dòng)當(dāng)成時(shí)間向量，后面幾列依次對(duì)應(yīng)各端口。From Works pace 模塊的接收模塊必須有輸入端口，“Data ”矩陣的列數(shù)應(yīng)等于輸入端口的個(gè)t=0:0.1:2* pi; y=sin(t); y1=t;y】； save Ex0702 y1%保存在“ Ex070

23、2.mat文件中(4)從文件獲取數(shù)據(jù)(From file)從文件獲取數(shù)據(jù)模塊是指從mat數(shù)據(jù)文件中獲取數(shù)據(jù)為系統(tǒng)的輸入。將【例7.2】中的數(shù)據(jù)保存到.mat文件：t=0:0.1:2* pi;y=s in (t);y1=t;y;save Ex0702 y1% 保存在然后將“ From File ”模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框擊“OK”按鈕完成。用示波器作為接收模塊，可(5)傳遞函數(shù)仃ransfer function)ParojTiBlarfe- File norr日.IMSornplB hniB.OKCanceltMp圖7.16 From File參數(shù)設(shè)置“ Ex0702.mat ” 文件中打開(kāi)，如圖7

24、.16所示，在“ File name欄填寫(xiě)“ Ex0702.mat ，單 以查看輸岀波形。傳遞函數(shù)模塊是用來(lái)構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊，其模塊參數(shù)對(duì)話框如圖7.17所示。Por&mefiers Numerator：DnominApr p 1.4141 AbxOlulBlDlEranC* auto、1.411! ITransfer Fen圖7.佃OK0*1 CHItjelp圖7.仃傳遞函數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置口的工具欄可以調(diào)整顯示的波形，顯示正弦信號(hào)的示波器如圖7.19所示。恢復(fù)保存過(guò)縱坐標(biāo)2.模塊屬性設(shè)置每個(gè)模塊的屬性對(duì)話框的內(nèi)容都相同，如圖7.22所示。在上圖中設(shè)置Denominator 為1 1.41

25、4 1，則在模型窗口中顯示為如圖7.18所示。(6)示波器(Scope)示波器模塊是用來(lái)接收輸入信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示信號(hào)波形曲線,示波器窗-Propartigs-Descnplcn：PTwriry:TogOpenluncdan:AHnbulAfiOnTiBl siringConralHelp圖7.22模塊的屬性設(shè)置(1)說(shuō)明(Description)對(duì)模塊在模型中用法的注釋。優(yōu)先級(jí)(Priority)規(guī)定該模塊在模型中相對(duì)于其它模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序。標(biāo)記仃ag)用戶為模塊添加的文本格式標(biāo)記。(4)調(diào)用函數(shù)(Open function)當(dāng)用戶雙擊該模塊時(shí)調(diào)用的MATLAB函數(shù)。式。(5)屬性格式字符串(

26、Attributes format string) 指定在該模塊的圖標(biāo)下顯示模塊的哪個(gè)參數(shù)和格圖7.23模塊的屬性格式字符串7.5復(fù)雜系統(tǒng)的仿真與分析Simulink的模型實(shí)際上是定義了仿真系統(tǒng)的微分或差分方程組，而仿真則是用數(shù)值解算法來(lái)求解方程。7.5.1仿真的設(shè)置在模型窗口選擇菜單“Simulation ”“Simulation parameters”，則會(huì)打開(kāi)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖7.24所示。Slop tirne:|lD.(k |ode5 flZ)Drmand-PrinDe)biA：flep siz-e:Min cl日p EizsInidoJ sieptize:0 呷 uWpliizin

27、E |piefinB QijlpulI OUlo J QUIDI aulQtolerance: |1q- AtKoluie talerance: I QLto I Refine taclor: fl OK I Caniel | Hmlp 圖7.24 Solver參數(shù)設(shè)置1. Solver頁(yè)的參數(shù)設(shè)置(1) 仿真的起始和結(jié)束時(shí)間仿真的起始時(shí)間(Start time)仿真的結(jié)束時(shí)間(Stop time)(2) 仿真步長(zhǎng)仿真的過(guò)程一般是求解微分方程組，“Solve options ”的內(nèi)容是針對(duì)解微分方程組的設(shè)置。(3) 仿真解法Type的右邊：設(shè)置仿真解法的具體算法類型。(4) 輸岀模式根據(jù)需要選

28、擇輸岀模式(Output options)，可以達(dá)到不同的輸岀效果。2. Works pace 1/0(工作空間輸入輸岀)頁(yè)的設(shè)置如圖7.25所示，可以設(shè)置 Simulink從工作空間輸入數(shù)據(jù)、初始化狀態(tài)模塊，也可以把仿真的結(jié)果、狀態(tài)模塊數(shù)據(jù)保存到當(dāng)前工作空間。MO I Diagnoslicsj AcMwced j ReohTwie Workshci|SovelD workspacep TimeI 廠 Bl Dies:p Oulpul廠 FinoiI mtyxiijtF Limb dote poirHs to 中誚血0CiQCimanixi Form Hi:I1IAjthVJjOK 1Can

29、Ml 1 Hmlp Apply |Swe Dptiani圖 7.25 Works pace I/O 參數(shù)設(shè)置（1）從工作空間裝載數(shù)據(jù) （Load from works pace） 保存數(shù)據(jù)到工作空間（Save to works pace）Time 欄勾選Time欄后，模型將把（時(shí)間）變量以在右邊空白欄填寫(xiě)的變量名States 欄勾選States欄后，模型將把其狀態(tài)變量在右邊空白欄填寫(xiě)的變量名Out put 欄如果模型窗口中使用輸岀模塊“Out ”，那么就必須勾選Out put欄，并填寫(xiě)在工作空間中的輸岀數(shù)據(jù)變量名（默認(rèn)名為yout）。Final state 欄Final state欄的勾選，將

30、向工作空間以在右邊空白欄填寫(xiě)的名稱變量存放選項(xiàng)（Save options）Save op ti ons 必須與 Save to works pace 配合使用。（默認(rèn)名為tout）存放于工作空間。（默認(rèn)名為xout）存放于工作空間。（默認(rèn)名為xFinal），存放最終狀態(tài)值。7.5.2連續(xù)系統(tǒng)仿真【例7.3】建立二階系統(tǒng)的仿真模型。 方法一：輸入信號(hào)源使用階躍信號(hào)，系統(tǒng)使用開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)1s2 +o.6s，接受模塊使用示波器來(lái)構(gòu)成模型。庫(kù)選擇“在“ Sources模塊庫(kù)選擇“ Step模塊，在“ Continuous 模塊庫(kù)選擇“ Transfer Fen 模塊，在 Scope”。連接各模塊，從信

31、號(hào)線引岀分支點(diǎn)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。設(shè)置模塊參數(shù)，打開(kāi)“ Sum ”模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖“ Math Op eratio ns 模塊庫(kù)選擇“ Sum 模塊，在“ Si nks 模塊(2)上面的入口為空?！癟ransfer Fen ”模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，將分母多項(xiàng)式“7.26所示。將“ Icon shape”設(shè)置為“recta ngular ，將 “ List of sig ns 設(shè)置為 “ 1+-”，其中“ ”表示Denominator 設(shè)置為1 0.6 0 ”Block?uPar-dfitltri1 匚on ihaju： viclihfTiLir List S3zns：F廠DXClMtl圖

32、7.26 Sum參數(shù)設(shè)置將“ Step”模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，將“SteP time 修改為0。7.27所示。(4)添加信號(hào)線文本注釋 雙擊信號(hào)線，岀現(xiàn)編輯框后，就輸入文本。則模型如圖圖7.27二階系統(tǒng)模型(5)仿真并分析單擊工具欄的“ Start simulation 按鈕，開(kāi)始仿真，在示波器上就顯示岀階躍響應(yīng)。頁(yè)將St op time 設(shè)置為15,然后單擊Start simulatio n 按鈕,在 Simulink 模型窗口，選擇菜單“ Simulation ”“ Simulation parameters ”命令，在“ Solver”示波器顯示的就到15秒結(jié)束。7.28所示。打開(kāi)示波

33、器的 丫坐標(biāo)設(shè)置對(duì)話框，將丫坐標(biāo)的“ Y-min ”改為0,“ Y-max ”改為2，將“ Title ”設(shè)置為“二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)”，則示波器如圖寸 scope JEN1.50.51015圖7.28示波器顯示方法二:(1) 系統(tǒng)使用積分模塊(2) 連接模塊，由于“(3) 設(shè)置模塊參數(shù)，將 將“ Gain ”模塊的“(Integrator)和零極點(diǎn)模塊(zero-pole)串聯(lián)，反饋使用“Gain 模塊在反饋環(huán)中，因此需要使用“Flip Block ”“ zero-pole ”模塊參數(shù)對(duì)話框中的“ Zeros ”欄改為“ Gain參數(shù)改為-1。模型如圖7.29所示。Math Op eratio

34、ns 模塊庫(kù)中的“ Gain 模塊構(gòu)成反饋環(huán)的增益為-1。翻轉(zhuǎn)該模塊?！?，將“ POles” 欄改為-0.6。圖7.29二階系統(tǒng)模型如果將示波器換成“ Si nks ”模塊庫(kù)中的“ Out ”模塊 Q Sti ；然后在仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的“Works pace I/O ”頁(yè)(工作空間輸入輸岀)，將“ Time ”和“ Out put ”欄勾選，并分別設(shè)置保存在工作空間的時(shí)間量和輸岀變量為“tout”和“ yout”。仿真后在工作空間就可以使用這兩個(gè)變量來(lái)繪制曲線，如圖7.30所示：pl ot(tout,yout)7t圖7.30 plot繪制的時(shí)域響應(yīng)波形7.5.3離散系統(tǒng)仿真【例7.4】控制部

35、分為離散環(huán)節(jié)，被控對(duì)象為兩個(gè)連續(xù)環(huán)節(jié)，其中一個(gè)有反饋環(huán)，反饋環(huán)引入了零階保持器，輸入為階躍信號(hào)。 創(chuàng)建模型并仿真：(1)選擇一個(gè)Step”模塊，選擇兩個(gè)Transfer Fen 模塊，選擇兩個(gè)Sum模塊，選擇兩個(gè)Scope”模塊，選擇一個(gè)Gain 模塊，在Discrete 模塊庫(kù)選擇 個(gè)Discrete Filter 和一個(gè)Zero-Order Hold 模塊。連接模塊，將反饋環(huán)的Gain 模塊和Zero-Order Hold 模塊翻轉(zhuǎn)。設(shè)置參數(shù)，Discrete Filter 和Zero-Order Hold 模塊的Sample time都設(shè)置為 0.1s。添加文本注釋，系統(tǒng)框圖如圖7.31

36、所示。圖7.31離散系統(tǒng)框圖(5) 設(shè)置顏色，Simulink為幫助用戶方便地跟蹤不同采樣頻率的運(yùn)作范圍和信號(hào)流向, color ，就可以看到不同采樣頻率的模塊顏色不同。(6) 開(kāi)始仿真，在Simulink模型窗口，選擇菜單“ 的顯示如圖 7.32所示。可以采用不同的顏色表示不同的采樣頻率,選擇菜單 “Format“Sample timeSimulation ”“ Simulation parameters ”，將Max step size 設(shè)置為0.05s,則兩個(gè)示波器Scope” 和Scopel圖 7.32 T=Tk=0.1 (a) d(k)示波器顯示可以看岀當(dāng)T=Tk=0.1時(shí)系統(tǒng)的輸岀

37、響應(yīng)較平穩(wěn)。(b) y(t)示波器顯示(7) 修改參數(shù)，將Discrete Filter 模塊的Sample time 設(shè)置為 0.6s，“ Zero-Order Hold 令修改顏色，就可以看到“Discrete Filter ”模塊的顏色變化了；然后開(kāi)始仿真，則示波器顯示如圖可以看岀當(dāng)T=0.6而Tk=0.1時(shí)，系統(tǒng)岀現(xiàn)振蕩。(8) 修改參數(shù)，將“ Discrete Filter 和“ Zero-Order Hold 模塊的“ Sample time 都設(shè)置為模塊的“ Sample time ”不變；選擇菜單“ Edit ” 7.33所示。0.6s，更新框圖顏色，開(kāi)始仿真，則示波器顯示如圖

38、“ Up date diagram 命7.34所示。nl x|0.56 10Q 0TilTlE DttEEl： 0ScopelD.B 0 J0Time offset Da ID圖 7.33 T=0.6 Tk=0.1 (a) d(k)示波器顯示(b) y(t)示波器顯示當(dāng)T=Tk=0.6時(shí)，系統(tǒng)岀現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩。T=0.1;%控制環(huán)節(jié)采樣時(shí)間 Scopel1口丨 x|1.50.5S 101.5D.5arrime offset 0(b) y(t)示波器顯示TirriE0圖 7.34 T=0.6 Tk=0.1 (a) d(k)示波器顯示7.5.4仿真結(jié)構(gòu)參數(shù)化當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)需要經(jīng)常改變或由函數(shù)得岀時(shí)，可以

39、使用變量來(lái)作為模塊的參數(shù)?！纠?.5】將【例7.4】中的模塊結(jié)構(gòu)參數(shù)用變量表示，結(jié)構(gòu)圖如圖7.35所示。圖7.35離散系統(tǒng)框圖將參數(shù)設(shè)置放在EX0705 1.m文件中:% Ex0705_1參數(shù)設(shè)置%零階保持器采樣時(shí)間%Gain增益Tk=0.6;k=0.03;zt1=1.44;zt2=-1.26;zt3=1;zt4=-1; tf11=6.7;tf12=0.1;tf13=1;tf21=1;tf22=3;tf23=1在MATLAB工作空間運(yùn)行該文件:EX0705 17.6子系統(tǒng)與封裝7.6.1建立子系統(tǒng)子系統(tǒng)類似于編程語(yǔ)言中的子函數(shù)。建立子系統(tǒng)有兩種方法：在模型中新建子系統(tǒng)和在已有的子系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立

40、。1.在已建立的模型中新建子系統(tǒng)【例7.6】打開(kāi)【例7.4】建立的模型，將控制對(duì)象中的第一個(gè)連續(xù)環(huán)節(jié)中的反饋環(huán)建立為一個(gè)子系統(tǒng)。在模型窗口中，將控制對(duì)象中的第一個(gè)連續(xù)環(huán)節(jié)的反饋環(huán)用鼠標(biāo)拖岀的虛線框框住，選擇菜單“Edit ”“ Create subsystem”，則系統(tǒng)如圖 7.36所示。圖7.36子系統(tǒng)建立In1 ”和一個(gè)輸岀雙擊子系統(tǒng)，則會(huì)岀現(xiàn)“Subsystem”模型窗口，如圖7.37所示?？梢钥吹阶酉到y(tǒng)模型除了用鼠標(biāo)框住的兩個(gè)環(huán)節(jié)，還自動(dòng)添加了一個(gè)輸入模塊“模塊“ Out1 ”。2. 在已有的子系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立【例7.7】在【例7.6】的基礎(chǔ)上建立新子系統(tǒng)，將【例 7.6】模型的控制對(duì)象

41、中的第一個(gè)對(duì)象環(huán)節(jié)整個(gè)作為一個(gè)子系統(tǒng)。將圖7.36中的所有對(duì)象都復(fù)制到新的空白模型窗口中，雙擊打開(kāi)子系統(tǒng)“ 統(tǒng)，如圖7.38所示。Subsystem”，則岀現(xiàn)如圖7.37所示的子系統(tǒng)模型窗口，添加模型構(gòu)成反饋環(huán)形成閉環(huán)系 utlfIicio% JD3 *0.03Ik=0.1 0.B圖7.37子系統(tǒng)模型窗口圖7.38子系統(tǒng)模塊窗口然后將系統(tǒng)模型修改為如圖7.39所示的系統(tǒng)。圖7.39包含子系統(tǒng)的模型創(chuàng)建的子系統(tǒng)可以打開(kāi)和修改，但不能再解除子系統(tǒng)設(shè)置。7.6.2條件執(zhí)行子系統(tǒng)1.使能子系統(tǒng)(Enabled Subsystem)日l(shuí)ock Pjt自E匚ICfM Xit兇Bio匚k P曰FminEte

42、rn EhqIjIe-PmHoetereStstss enabling held 廠 ShoiweutpJ pct-IPnr-amiziMiPori numbErJiJwtirn diiobfad. lhald InilinJ 呷 lA醴囂fEnable zeio ciosing detediori圖7.42 (a)使能子系統(tǒng)模型(b)示波器顯示KCancelOKUM圖7.41 (a)“ Enable”模塊參數(shù)設(shè)置(b)“Out1 ”模塊參數(shù)設(shè)置【例7.8】建立一個(gè)用使能子系統(tǒng)控制正弦信號(hào)為半波整流信號(hào)的模型。模型由正弦信號(hào)“ Sine wave ”為輸入信號(hào)源，示波器“Sco pe”為接收模

43、塊，使能子系統(tǒng)“連接模塊，將Sine wave 模塊的輸岀作為“En abled Subsystem ”的控制信號(hào)，模型如圖開(kāi)始仿真，由于“ En abled Subsystem ”的控制為正弦信號(hào)，大于零時(shí)執(zhí)行輸岀，小于零時(shí)就停止,En abled Subsystem 為控制模塊，7.42(a)所示。則示波器顯示為半波整流信號(hào)，示波器的顯示如圖7.42(b)所示。2.觸發(fā)子系統(tǒng)仃riggered Subsystem)【例7.9】建立一個(gè)用觸發(fā)子系統(tǒng)控制正弦信號(hào)輸岀階梯波形的模型。P ufeescopeJnJ JtlSine WaveSine Wjvf*JCudT riggerdStope(b

44、)示波器顯示圖7.43 (a)觸發(fā)子系統(tǒng)模型模型由正弦信號(hào) 模塊為控制信號(hào)。連接模塊，將“開(kāi)始仿真，由于“Sine wave”為輸入信號(hào)源，示波器SCOpe”為接收模塊，觸發(fā)子系統(tǒng)“Triggered Subsystem ”為控制模塊，選擇Sources模塊庫(kù)中的Pulse Generator”P(pán)ulse Ge nerator ”模塊的輸岀作為“ Triggered Subsystem ”的控制為T(mén)riggered Subsystem ”的控制信號(hào)，模型如圖7.43(a)所示。Pulse Gen erator ”模塊的輸岀，示波器輸岀如圖7.43(b)所示。ICOn選項(xiàng)卡用于設(shè)定封裝模塊的名字

45、和外觀，如圖7.44所示。Simulink檢查使能信號(hào)是否大于0,大于1.封裝子系統(tǒng)的步驟3. 使能觸發(fā)子系統(tǒng) (Enabled and Triggered Subsystem)使能觸發(fā)子系統(tǒng)就是觸發(fā)子系統(tǒng)和使能子系統(tǒng)的組合，含有觸發(fā)信號(hào)和使能信號(hào)兩個(gè)控制信號(hào)輸入端，觸發(fā)事件發(fā)生后,0就開(kāi)始執(zhí)行。7.6.3子系統(tǒng)的封裝選中子系統(tǒng)雙擊打開(kāi)，給需要進(jìn)行賦值的參數(shù)指定一個(gè)變量名；選擇菜單Edit ”“ Mask subsystem ”，岀現(xiàn)圭寸裝對(duì)話框；在圭寸裝對(duì)話框中的設(shè)置參數(shù)，主要有Ico n ”、 Parameters”、 I nitialization ”和Docume ntation ”四個(gè)選項(xiàng)卡。2.Icon選項(xiàng)卡lideditEjr :5ubwyHErimn I psrameiers ) Inilialisalion Icon oplion$ FrsmEvisibleTsn spsranOpaqueLl?vRdEatiDfiFixedUnilBkulDecaleinfc F fetchdr odL-G. dpoly fprintffdrw Liiux gd(ihw t 硏 IP.blckl(ihav fc Bx L ! fe lo-f-ki L on)(shb fe picliiFt OP. Uk bloc