第7章Simulink交互式仿真環(huán)境

1、第7章Simulink交互式仿真環(huán)境1本章主要教學內(nèi)容本章主要教學內(nèi)容Simulink啟動界面及基本操作啟動界面及基本操作Simulink的基本功能與啟動方法的基本功能與啟動方法Simulink 的操作界面及仿真參數(shù)設置的操作界面及仿真參數(shù)設置Simulink的基本操作及其應用的基本操作及其應用第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境2本章教學目的及要求本章教學目的及要求熟悉熟悉Simulink的基本操作的基本操作掌握掌握Simulink仿真過程中的參數(shù)設置方法仿真過程中的參數(shù)設置方法掌握控制系統(tǒng)掌握控制系統(tǒng)Simulink仿

2、真的應用仿真的應用第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境3 7.1 Simulink簡介簡介7.1.1 Simulink概述概述 Simulink是一種以是一種以MATLAB為基礎的實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建為基礎的實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析的軟件包，具有以下的主要功能：模、仿真與分析的軟件包，具有以下的主要功能：（1）可以實現(xiàn)交互式建立系統(tǒng)的動態(tài)模型。）可以實現(xiàn)交互式建立系統(tǒng)的動態(tài)模型。（2）良好的交互式仿真環(huán)境。）良好的交互式仿真環(huán)境。（3）擴充和定制功能）擴充和定制功能 。（4）與）與MATLAB和工具箱的集成和工具箱的集成 。

3、（5）專用模型庫）專用模型庫 第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境47.1.2 Simulink的啟動與界面的啟動與界面1. 啟動啟動Simulink（1）在）在MATLAB的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入simulink，然后按，然后按Enter鍵，可打開鍵，可打開Simulink庫瀏覽器而進入庫瀏覽器而進入Simulink，如圖如圖7-1所示。所示。（2）在）在MATLAB的工具欄中，單擊的工具欄中，單擊Simulink按鈕也按鈕也可進入可進入Simulink的庫瀏覽器窗口。的庫瀏覽器窗口。 第第7章章Simulink

4、Simulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境5第第7章章圖圖7-1 Simulink的庫瀏覽器的庫瀏覽器SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境6第第7章章2. Simulink的界面的界面 Simulink界面上方是標題欄和菜單欄。菜單欄下界面上方是標題欄和菜單欄。菜單欄下面是常用按鈕及待查關鍵字填寫欄，常用按鈕的下面面是常用按鈕及待查關鍵字填寫欄，常用按鈕的下面是對所選模塊對象的文字說明。是對所選模塊對象的文字說明。 Simulink界面的下方分為兩部分，左邊顯示的是界面的下方分為兩部分，左邊顯

5、示的是全部模塊庫，從中可以選擇需要的模塊庫；右邊顯示全部模塊庫，從中可以選擇需要的模塊庫；右邊顯示選中的模塊庫中所有的模塊。選中的模塊庫中所有的模塊。SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境7第第7章章3. Simulink的功能模塊的功能模塊 Simulink 提供了提供了9個基本模塊庫，包括：個基本模塊庫，包括：連續(xù)系統(tǒng)模塊庫連續(xù)系統(tǒng)模塊庫離散系統(tǒng)模塊庫離散系統(tǒng)模塊庫函數(shù)與表模塊庫函數(shù)與表模塊庫數(shù)學運算模塊庫數(shù)學運算模塊庫非線性模塊庫非線性模塊庫信號與系統(tǒng)模塊庫信號與系統(tǒng)模塊庫輸出模塊庫輸出模塊庫輸入源模塊庫輸入源模塊庫子系統(tǒng)模塊庫

6、等標準模塊庫子系統(tǒng)模塊庫等標準模塊庫SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境8 7.2 Simulink的基本操作的基本操作 7.2.1 模型窗口模型窗口 Simulink用來繪制系統(tǒng)結(jié)構圖模型的空白設計區(qū)稱為模型用來繪制系統(tǒng)結(jié)構圖模型的空白設計區(qū)稱為模型窗口，即窗口，即“untitled”窗口或稱無標題空白窗口，如圖窗口或稱無標題空白窗口，如圖7-2所示。所示。 模型窗口中有模型窗口中有7個下拉主菜單項，每個菜單項都是一條命令，個下拉主菜單項，每個菜單項都是一條命令，只要用鼠標選中，即可執(zhí)行菜單命令來完成規(guī)定的操作。菜單只要用鼠標選中

7、，即可執(zhí)行菜單命令來完成規(guī)定的操作。菜單項的下面是工具欄，為使用者提供了常用的快捷按鈕。工具欄項的下面是工具欄，為使用者提供了常用的快捷按鈕。工具欄下面空白處就是模型編輯窗口，可以在此處編輯系統(tǒng)的仿真模下面空白處就是模型編輯窗口，可以在此處編輯系統(tǒng)的仿真模型。型。第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境9第第7章章圖圖7-2 “untitled”模型窗口模型窗口SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境107.2.2 模塊的操作處理模塊的操作處理 1. 模塊的選中模塊的選

8、中用鼠標左鍵單擊待選模塊，模塊四個角處出現(xiàn)小黑塊，用鼠標左鍵單擊待選模塊，模塊四個角處出現(xiàn)小黑塊，表示已經(jīng)選中；表示已經(jīng)選中；選擇一組模塊可以按住鼠標左鍵拉出一個矩形虛線框，選擇一組模塊可以按住鼠標左鍵拉出一個矩形虛線框，將所有待選模塊框在其中，然后松開左鍵，每個模塊四個將所有待選模塊框在其中，然后松開左鍵，每個模塊四個角處都出現(xiàn)小黑塊，表示所有模塊同時被選中。角處都出現(xiàn)小黑塊，表示所有模塊同時被選中。第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境11第第7章章模塊的復制模塊的復制（1）從模塊庫中復制標準模塊：將鼠標指向待選模塊，用

9、）從模塊庫中復制標準模塊：將鼠標指向待選模塊，用鼠標左鍵單擊之，待選模塊四個角處出現(xiàn)小黑塊表示選鼠標左鍵單擊之，待選模塊四個角處出現(xiàn)小黑塊表示選中，按住鼠標左鍵不放將所選模塊拖曳到中，按住鼠標左鍵不放將所選模塊拖曳到“untitled”窗窗口，松開鼠標即完成?？?，松開鼠標即完成。（2）在）在“untitled”窗口里復制模塊：選中待拷貝模塊，運窗口里復制模塊：選中待拷貝模塊，運行行“Edit”中的中的“Copy”命令，將光標移到要粘貼的地方命令，將光標移到要粘貼的地方按鼠標左鍵，在選定的位置上再運行按鼠標左鍵，在選定的位置上再運行“Paste ”命令即可。命令即可。SimulinkSimuli

10、nk交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境123. 模塊的移動模塊的移動 將光標置于待移動模塊圖標上，按住鼠標左鍵不放，將模將光標置于待移動模塊圖標上，按住鼠標左鍵不放，將模塊圖標拖曳到目的地，放開鼠標左鍵，即可完成模塊移動。塊圖標拖曳到目的地，放開鼠標左鍵，即可完成模塊移動。4. 模塊的刪除和粘貼模塊的刪除和粘貼 選中的模塊進行刪除可按選中的模塊進行刪除可按“Delete”鍵；粘貼操作時，選擇鍵；粘貼操作時，選擇“Edit”中的中的“Cut”命令，將選定模塊移到剪貼板上再用命令，將選定模塊移到剪貼板上再用“Paste”命令粘貼。命令粘貼。第第7章章Simulink

11、Simulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境13第第7章章5. 改變模塊對象的大小改變模塊對象的大小 用鼠標選擇對象模塊圖標，再將鼠標移到模塊對象四周的控用鼠標選擇對象模塊圖標，再將鼠標移到模塊對象四周的控制小塊處，鼠標指針將會變成制小塊處，鼠標指針將會變成 或或 形狀，此時按住鼠標形狀，此時按住鼠標左鍵不放拖曳鼠標，待對象圖標大小符合要求時即放開鼠標左鍵，左鍵不放拖曳鼠標，待對象圖標大小符合要求時即放開鼠標左鍵，這樣就可改變模塊對象圖標的大小。這樣就可改變模塊對象圖標的大小。6改變模塊對象的方向改變模塊對象的方向 選擇選擇“Format”中的中的“Fli

12、p Block”或者直接按或者直接按“Ctrl +I”鍵，可鍵，可將功能模塊旋轉(zhuǎn)將功能模塊旋轉(zhuǎn)180 ；如選擇；如選擇“Format”中的中的“Rotate Block”或或直接按直接按“Ctrl +R”鍵，可將功能模塊順時針旋轉(zhuǎn)鍵，可將功能模塊順時針旋轉(zhuǎn)90 。 SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境14第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 7模塊的命名模塊的命名 用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改名稱即用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改名稱即可。名稱在功能模塊上的位置也可以

13、改變，選擇可。名稱在功能模塊上的位置也可以改變，選擇“Format”中的中的“Flip Name”命令，可以使模塊名稱在模塊的上方、下方切換；命令，可以使模塊名稱在模塊的上方、下方切換；若要隱藏模塊名稱可用若要隱藏模塊名稱可用“Format”中的中的“Hide Name”命令來實命令來實現(xiàn)?，F(xiàn)。8模塊的顏色設定模塊的顏色設定 選擇選擇“Format”中的中的“Foreground Color”命令可以改變模塊命令可以改變模塊的前景顏色；選擇的前景顏色；選擇“Format”中的中的“Background Color”命令可命令可以改變模塊的背景顏色。以改變模塊的背景顏色。第7章Simulink交

14、互式仿真環(huán)境15第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 7.2.3 模塊的連接模塊的連接1信號線的使用信號線的使用 用鼠標箭頭在用鼠標箭頭在“untitled”模型窗口里拖動，可以在模塊的輸入與輸模型窗口里拖動，可以在模塊的輸入與輸出之間直接連信號線。出之間直接連信號線。2向量信號線與線型設定向量信號線與線型設定 在在“untitled”模型窗口里，選中模型窗口里，選中“Format”中的中的“Wide Nonscalar Lines”命令，線的粗細會根據(jù)在線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是數(shù)值（命令，線的粗細會根據(jù)在線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是數(shù)值（scalar）還是）還是向量（向量（ve

15、ctor）而改變。）而改變。3信號線設置標簽信號線設置標簽 只要在信號線上雙擊鼠標左鍵，即可在該信號線的下部拉出一個矩只要在信號線上雙擊鼠標左鍵，即可在該信號線的下部拉出一個矩形框，在矩形框內(nèi)的光標處即可輸入該信號線的說明標簽，既可輸入形框，在矩形框內(nèi)的光標處即可輸入該信號線的說明標簽，既可輸入西文字符也可以輸入漢字字符。西文字符也可以輸入漢字字符。第7章Simulink交互式仿真環(huán)境16第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 4信號線折彎信號線折彎 選中信號線按住選中信號線按住“Shift”鍵，用鼠標左鍵在要折彎的地方單擊，此鍵，用鼠標左鍵在要折彎的地方單擊，

16、此處會出現(xiàn)一個小圓圈，表示折點，可改變信號直線的形狀。處會出現(xiàn)一個小圓圈，表示折點，可改變信號直線的形狀。5信號線分支信號線分支 選中信號線按住選中信號線按住“Ctrl”鍵，在要建立分支的地方按住鼠標左鍵拉鍵，在要建立分支的地方按住鼠標左鍵拉出即可。出即可。6信號線的平行移動信號線的平行移動 鼠標指到要平行移動的信號線段上，按住左鍵不放，指針變?yōu)槭髽酥傅揭叫幸苿拥男盘柧€段上，按住左鍵不放，指針變?yōu)槭旨^形狀，水平或者垂直方向拖曳鼠標移到目的位置，放開鼠標左字箭頭形狀，水平或者垂直方向拖曳鼠標移到目的位置，放開鼠標左鍵平行移動即完成。鍵平行移動即完成。第7章Simulink交互式仿真環(huán)境1

17、7第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 7信號線與模塊分離信號線與模塊分離 將鼠標指針放在想要分離的模塊上，按住將鼠標指針放在想要分離的模塊上，按住“Shift”鍵不鍵不放，再用鼠標把模塊拖曳到別處，即可以把模塊與連接線放，再用鼠標把模塊拖曳到別處，即可以把模塊與連接線分離。分離。8信號線的刪除信號線的刪除 對選中的信號線的刪除操作非常簡單，按對選中的信號線的刪除操作非常簡單，按“Delete”鍵鍵即可把選中的信號線刪除。即可把選中的信號線刪除。 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境187.2.4 系統(tǒng)模型圖的創(chuàng)建系統(tǒng)模型圖的創(chuàng)建創(chuàng)建仿真系統(tǒng)模型的具體步驟如下

18、：創(chuàng)建仿真系統(tǒng)模型的具體步驟如下：（1）激活）激活Simulink；（2）選擇所需要的模塊；）選擇所需要的模塊；（3）用連線連接各模塊；）用連線連接各模塊；（4）雙擊各模塊，完成對模塊的參數(shù)設置和修改。）雙擊各模塊，完成對模塊的參數(shù)設置和修改?！纠纠?.1】控制系統(tǒng)的模型如下圖所示，分析其創(chuàng)建過程?！靠刂葡到y(tǒng)的模型如下圖所示，分析其創(chuàng)建過程。第第7章章 SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境19第第7章章解：進入解：進入Simulink后，打開一個空白的模型窗口，按以下后，打開一個空白的模型窗口，按以下步驟進行操作：步驟進行操作：（

19、1）打開）打開Sources模塊庫，選擇庫中的模塊庫，選擇庫中的Step模塊，用鼠標模塊，用鼠標左鍵將其拖入到模型窗口，松開鼠標后出現(xiàn)一個左鍵將其拖入到模型窗口，松開鼠標后出現(xiàn)一個Step模塊，模塊，雙擊該模塊可以設置它的跳躍時間、初值和終值，如圖雙擊該模塊可以設置它的跳躍時間、初值和終值，如圖7-4所示。所示。 SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境20第第7章章圖圖7-4 添加并編輯添加并編輯Step模塊模塊SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境21第第7章章（2）打開）

20、打開Simulink的的Continues模塊庫，選擇該庫中的模塊庫，選擇該庫中的Transfer Fcn模塊，用鼠標左鍵將其拖到模型窗口，雙模塊，用鼠標左鍵將其拖到模型窗口，雙擊該模塊來設置傳遞函數(shù)的表達式，如圖擊該模塊來設置傳遞函數(shù)的表達式，如圖7-5所示。所示。 在在Numerator文本框中輸入分子系數(shù)文本框中輸入分子系數(shù)40，在，在Denominator文本框中輸入分母系數(shù)文本框中輸入分母系數(shù)1 2 0，然后單擊，然后單擊“OK”按鈕。按鈕。SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境22第第7章章圖圖7-5 添加并編輯添加并編輯

21、Transfer Fcn模塊模塊SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境23第第7章章（3）用以上的方法添加第二個傳遞函數(shù)模塊并進行相應的編輯。）用以上的方法添加第二個傳遞函數(shù)模塊并進行相應的編輯。（4）用類似的方法添加第）用類似的方法添加第2個傳遞函數(shù)模塊并進行編輯。個傳遞函數(shù)模塊并進行編輯。（5）打開）打開Simulink的的Math模塊庫，選擇模塊庫中的模塊庫，選擇模塊庫中的Sum模塊，按住鼠模塊，按住鼠標左鍵將其拖入到模型窗口，雙擊這個模塊設置模塊的形狀和輸入端標左鍵將其拖入到模型窗口，雙擊這個模塊設置模塊的形狀和輸入端的符號，

22、如圖的符號，如圖7-6所示。所示。（6）打開）打開Simulink的的Sinks模塊庫，選擇模塊庫中的模塊庫，選擇模塊庫中的Scope模塊，使用模塊，使用鼠標左鍵將其拖入到模型窗口。鼠標左鍵將其拖入到模型窗口。（7）按要求將所有模塊用連線連起來，如圖）按要求將所有模塊用連線連起來，如圖7-3所示的模型圖就建成。所示的模型圖就建成。SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境24第第7章章圖圖7-6 添加并編輯添加并編輯Sum模塊模塊SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境25第第7章

23、章7.2.5 自定義模塊庫和子系統(tǒng)自定義模塊庫和子系統(tǒng) 自定義模塊庫可由自定義模塊庫可由9類基本模塊庫中的幾類構成，也可以類基本模塊庫中的幾類構成，也可以由由9類基本模塊庫里多個標準功能模塊構成。控制系統(tǒng)建立的類基本模塊庫里多個標準功能模塊構成。控制系統(tǒng)建立的模型形式各種各樣，經(jīng)常需要將模塊庫里的多個模塊組合起模型形式各種各樣，經(jīng)常需要將模塊庫里的多個模塊組合起來，構成一個新的功能模塊。對于大型復雜的系統(tǒng)模型，這來，構成一個新的功能模塊。對于大型復雜的系統(tǒng)模型，這些措施可以減少功能模塊的個數(shù)，從而簡化圖形，使控制系些措施可以減少功能模塊的個數(shù)，從而簡化圖形，使控制系統(tǒng)仿真模型的層次結(jié)構更加清晰

24、直觀統(tǒng)仿真模型的層次結(jié)構更加清晰直觀。SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境26第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 1Simulink窗口下自定義模塊庫窗口下自定義模塊庫 在在Simulink 模型窗口里，選擇模型窗口里，選擇“File”菜單中菜單中 “New”下面的下面的“Library”命令，會出現(xiàn)一個新的命令，會出現(xiàn)一個新的Library窗口，名為窗口，名為“Library：untitled”，如下圖所示。窗口下的，如下圖所示。窗口下的“Start Simulation”按鈕也可以按鈕也可以對

25、系統(tǒng)進行仿真。對系統(tǒng)進行仿真。 第7章Simulink交互式仿真環(huán)境27第第7章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 2Simulink窗口下自定義子系統(tǒng)窗口下自定義子系統(tǒng) 在在Simulink窗口下自定義子系統(tǒng)可以采用兩種方法：第窗口下自定義子系統(tǒng)可以采用兩種方法：第1種是采用種是采用Simulink 庫瀏覽器庫瀏覽器“Subsystem”模塊庫中的模塊庫中的“Subsystem”標準功能模塊；第標準功能模塊；第2種是在模型窗口中執(zhí)行種是在模型窗口中執(zhí)行“Edit”中的中的“Create Subsystem”命令。命令。第7章Simulink交互式仿真環(huán)境28第第7

26、章章SimulinkSimulink交互式仿真環(huán)境交互式仿真環(huán)境 7.2.6 模型文件的保存與打開模型文件的保存與打開 編輯好一個模型后，可以在編輯好一個模型后，可以在“untitled”模型窗口中選擇模型窗口中選擇“File”中的中的“Save”命令將模型以指定文件名存盤。模型以命令將模型以指定文件名存盤。模型以ASCII碼形式存儲，按碼形式存儲，按MATLAB規(guī)定動態(tài)結(jié)構圖模型的文件規(guī)定動態(tài)結(jié)構圖模型的文件擴展名為擴展名為.mdl。 也可以在也可以在“untitled”模型窗口中選擇模型窗口中選擇“File”中的中的“Save As”命令將模型文件在設定的路徑與設定的子目錄下（如命令將模型文件在設定的路徑與設定的子目錄下（如MATLAB7p1wo