Matlab系列之Simulink仿真教程課件

1、第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)MathLab Mathlab之simulink仿真第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)第九章 Simulnk動(dòng)態(tài)仿真本章主要內(nèi)容如下：9.1 Simulink基本操作9.2 模塊庫(kù)和系統(tǒng)仿真9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.4 Simulink仿真舉例第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真Simulink 中的“Simu”一詞表示可用于計(jì)算機(jī)仿真，而“Link”一詞表示它能進(jìn)行系統(tǒng)連接，即把一系列模塊連接起來(lái)，構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。作為MATLAB的一個(gè)重要組成部分，Simulink由于它所具有的上述的兩大功能和特色，以及

2、所提供的可視化仿真環(huán)境、快捷簡(jiǎn)便的操作方法，而使其成為目前最受歡迎的仿真軟件。本章主要介紹Simulink的基本功能和基本操作方法，并通過(guò)舉例介紹如何利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真9.1 Simulink 基本操作基本操作n利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟是：n啟動(dòng)Simulink，打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)n打開(kāi)空白模型窗口；n建立Smulink仿真模型；n設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真；n輸出仿真結(jié)果。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.1 啟動(dòng)啟動(dòng)Simu

3、linkn啟動(dòng)Simulink。a)單擊MATLAB Command窗口工具條上的Simulink圖標(biāo)，或者在MATLAB命令窗口輸入simulink，即彈出圖示的模塊庫(kù)窗口界面(Simulink Library Browser)。該界面右邊的窗口給出Simulink所有的子模塊庫(kù)。常用的子模塊庫(kù)有Sources(信號(hào)源)，Sink(顯示輸出),Continuous(線性連續(xù)系統(tǒng))，Discrete（線性離散系統(tǒng))，F(xiàn)unction & Table（函數(shù)與表格)，Math(數(shù)學(xué)運(yùn)算)， Discontinuities (非線性)，Demo（演示）等。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿

4、真技術(shù)n啟動(dòng)Simulinkn每個(gè)子模塊庫(kù)中包含同類型的標(biāo)準(zhǔn)模型，這些模塊可直接用于建立系統(tǒng)的Simulink框圖模型?？砂匆韵路椒ù蜷_(kāi)子模塊庫(kù):用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊某子模塊庫(kù)(如【Continuous】)，Simulink瀏覽器右邊的窗口即顯示該子模塊庫(kù)包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)n啟動(dòng)Simulink用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊Simulink菜單項(xiàng)，則彈出一菜單條，點(diǎn)擊該菜單條即彈出該子庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口.如單擊左圖中的【Sinks】,出現(xiàn)“Open the SinksLibrary”菜單條，單擊該菜單條，則彈出右圖所示的該子庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿

5、真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.1 啟動(dòng)Simulinkn打開(kāi)空白模型窗口n模型窗口用來(lái)建立系統(tǒng)的仿真模型。只有先創(chuàng)建一個(gè)空白的模型窗口，才能將模塊庫(kù)的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口，通過(guò)必要的連接，建立起Simulink仿真模型。也將這種窗口稱為Simulink仿真模型窗口。n以下方法可用于打開(kāi)一個(gè)空白模型窗口：在MATLAB主界面中選擇【File:NewModel】菜單項(xiàng)；單擊模塊庫(kù)瀏覽器的新建圖標(biāo) ；選中模塊庫(kù)瀏覽器的【File : New Model】菜單項(xiàng)。所打開(kāi)的空白模型窗口如圖所示。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1.2 建立Simulink仿真模型打開(kāi)

6、Simulink模型窗口(Untitled)選取模塊或模塊組a)在Simulink模型或模塊庫(kù)窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)左鍵單擊所需模塊圖標(biāo)，圖標(biāo)四角出現(xiàn)黑色小方點(diǎn)，表明該模塊已經(jīng)選中。模塊拷貝及刪除n在模塊庫(kù)中選中模塊后，按住鼠標(biāo)左鍵不放并移動(dòng)鼠標(biāo)至目標(biāo)模型窗口指定位置，釋放鼠標(biāo)即完成模塊拷貝。n模塊的刪除只需選定刪除的模塊，按Del鍵即可。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.2 建立Simulink仿真模型模塊調(diào)整n改變模塊位置、大小；n改變模塊方向使模塊輸入輸出端口的方向改變。選中模塊后，選取菜單FormatRotateBlock，可使模塊旋轉(zhuǎn)9

7、00。按快捷鍵Ctrl+R結(jié)果相同。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1.2 建立Simulink仿真模型模塊參數(shù)設(shè)置n用鼠標(biāo)雙擊指定模塊圖標(biāo)，打開(kāi)模塊對(duì)話框，根據(jù)對(duì)話框欄目中提供的信息進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或修改。例如雙擊模型窗口的傳遞函數(shù)模塊，彈出圖示對(duì)話框，在對(duì)話框中分別輸入分子、分母多項(xiàng)式的系數(shù)，點(diǎn)擊OK鍵，完成該模型的設(shè)置，如右下圖所示：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1.2 建立Simulink仿真模型模塊的連接n模塊之間的連接是用連接線將一個(gè)模塊的輸出端與另一模塊的輸入端連接起來(lái)；也可用分支線把一個(gè)模塊的輸出端與幾個(gè)模塊的輸入端連接起來(lái)。n 連接線生成是將鼠標(biāo)置于某模

8、塊的輸出端口(顯一個(gè)十字光標(biāo)) ，按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)置另一模塊的輸入端口即可。 分支線則是將鼠標(biāo)置于分支點(diǎn)，按下鼠標(biāo)右鍵，其余同上。連接線(左鍵)分支線(右鍵)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1.2 建立Simulink仿真模型模塊文件的取名和保存g)選擇模型窗口菜單FileSave as后彈出一個(gè)“Save as”對(duì)話框，填入模型文件名，按保存(s)即可。說(shuō)明模塊的修改、調(diào)整、連接通常只能在仿真模型窗口中進(jìn)行，不要直接對(duì)模塊庫(kù)中的模塊進(jìn)行修改或調(diào)整。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.3 系統(tǒng)仿真運(yùn)行系統(tǒng)仿真運(yùn)行 Simul

9、ink模型窗口下仿真模型窗口下仿真 步驟打開(kāi)Simulink仿真模型窗口，或打開(kāi)指定的.mdl文件;1.設(shè)置仿真參數(shù)：在模型窗口選取菜單【Simulation: Parameters】,彈出 “Simulation Parameters” 對(duì)話框，設(shè)置仿真參數(shù)，然后按【OK】即可；說(shuō)明若不設(shè)置仿真參數(shù),則采用Simulink缺省設(shè)置.第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.3 系統(tǒng)仿真運(yùn)行系統(tǒng)仿真運(yùn)行 Simulink模型窗口下仿真模型窗口下仿真 步驟1.仿真運(yùn)行和終止：在模型窗口選取菜單【Simulation: Start】，仿真開(kāi)始，至設(shè)置

10、的仿真終止時(shí)間，仿真結(jié)束。若在仿真過(guò)程中要中止仿真，可選擇【Simulation: Stop】菜單。也可直接點(diǎn)擊模型窗口中的 （或 ）啟動(dòng)（或停止）仿真。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.1 Simulink 基本操作基本操作9.1.3 系統(tǒng)仿真運(yùn)行系統(tǒng)仿真運(yùn)行 MATLAB 命令窗口下的仿真運(yùn)行n在Matlab命令窗口下可直接運(yùn)行一個(gè)已存在的Simulink模型：nt,x,y=sim(model,timespan,option,ut)其中，t為返回的仿真時(shí)間向量； x為返回的狀態(tài)矩陣； y為返回的輸出矩陣； model為系統(tǒng)Simulink模型文件名； timespan為仿真時(shí)間

11、；option為仿真參數(shù)選擇項(xiàng)，由simset設(shè)置；2.ut為選擇外部產(chǎn)生輸入,ut=T,u1,u2,un。說(shuō)明上述參數(shù)中，若省略timespan,option,ut則由框圖模型的對(duì)話框Simulation Parameters設(shè)置仿真參數(shù)。back第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2 模塊庫(kù)和系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)和系統(tǒng)仿真9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Sources庫(kù)n也可稱為信號(hào)源庫(kù)，該庫(kù)包含了可向仿真模型提供信號(hào)的模塊。它沒(méi)有輸入口，但至少有一個(gè)輸出口。1.雙擊圖標(biāo) 即彈出該庫(kù)的模塊圖： 在該圖中的每一個(gè)圖標(biāo)都是一個(gè)信號(hào)模塊，這些模塊均可拷貝到用戶的模型窗里。用戶可以在模型窗里

12、根據(jù)自己的需要對(duì)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（但不可在模塊庫(kù)里進(jìn)行模塊的參數(shù)設(shè)置).第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù) Sources庫(kù)nSine Wave：產(chǎn)生幅值、頻率可設(shè)置的正弦波信號(hào)。 雙擊圖標(biāo) (認(rèn)定該模塊已拷貝到用戶模型窗，以下均如此),彈出正弦波的參數(shù)設(shè)置框圖。圖中參數(shù)為Simulink默認(rèn)值，用戶可根據(jù)需要對(duì)這些參數(shù)重新設(shè)置。幅值、頻率為2，基準(zhǔn)為0.5，其波形如下圖所示：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù) Sources庫(kù)nStep：產(chǎn)生幅值、階躍時(shí)間可設(shè)置的階躍信號(hào)。 雙擊圖標(biāo) ,彈出階躍信號(hào)的參數(shù)設(shè)置框圖。圖中參數(shù)為Simulink默認(rèn)值。當(dāng)設(shè)置幅值為0.8,階躍時(shí)間為

13、1秒時(shí)，階躍波形如下圖所示：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Sinks 庫(kù)庫(kù) n該庫(kù)包含了顯示和寫(xiě)模塊輸出的模塊。雙擊 即彈出該庫(kù)的模塊圖：2. ：數(shù)字表，顯示指定模塊的輸出數(shù)值。 ：X-Y繪圖儀用同一圖形窗口，顯示X-Y坐標(biāo)的圖形(需先在參數(shù)對(duì)話框中設(shè)置每個(gè)坐標(biāo)的變化范圍)，當(dāng)X、Y分別為正、余弦信號(hào)時(shí)，其顯示圖形如下：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Sinks 庫(kù)庫(kù)2. ：示波器示波器。顯示在仿真過(guò)程產(chǎn)生的信號(hào)波形。雙擊該圖標(biāo),彈出示波器窗如右圖所示：分別管理X-Y、X和Y軸向變焦取當(dāng)前窗中信號(hào)最大、最

14、小值為縱坐標(biāo)的上下限把當(dāng)前軸的設(shè)置保存為該示波器的缺省設(shè)置打開(kāi)示波器屬性對(duì)話框設(shè)置為浮動(dòng)示波器第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Sinks 庫(kù)庫(kù)2.示波器屬性對(duì)話框設(shè)置Y軸個(gè)數(shù)設(shè)置顯示的時(shí)間范圍選擇軸的標(biāo)注方法確定顯示頻度(每隔n-1個(gè)數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 顯 示 一 次 )確定顯示點(diǎn)的時(shí)間間隔(缺省 為 0 表 示 連 續(xù) 顯 示 )示波器屬性對(duì)話框General頁(yè)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Sinks 庫(kù)庫(kù)2.示波器屬性對(duì)話框示波器屬性對(duì)話框Data history頁(yè)設(shè)定緩沖區(qū)接受數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,勾選為缺省狀態(tài),其值為5000確定示波器數(shù)據(jù)是 否 保 存 到MATLAB工作空間。若勾選

15、則為保存，且需確定變量名和保存格式(缺省時(shí),不被勾選)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)【例9-1】示波器應(yīng)用示例。Simulink仿真模型如左圖所示，示波器輸入為3（Y軸個(gè)數(shù)為3）。右圖為該示波器顯示的三路輸入信號(hào)的波形. 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Continuous 庫(kù) 該庫(kù)包含描述線性函數(shù)的模塊。雙擊 即彈出下圖： ：微分環(huán)節(jié)。其輸出為其輸入信號(hào)的微分。如下圖為輸入斜坡信號(hào)時(shí)微分環(huán)節(jié)的輸出：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Continuous 庫(kù) ：積分環(huán)節(jié)。其輸出為其輸入信號(hào)的積分。雙擊該模塊,彈出積分器的參數(shù)對(duì)話框,可

16、設(shè)置積分器的復(fù)位、積分上限和下限等。當(dāng)設(shè)置為信號(hào)下跳過(guò)零復(fù)位、積分器限幅為5時(shí)，積分器對(duì)諧波輸入的輸出如圖所示：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Continuous 庫(kù) ：分子分母為多項(xiàng)式形式的傳遞函數(shù)。3.雙擊該模塊，彈出傳遞函數(shù)的參數(shù)對(duì)話框，設(shè)置框圖中的參數(shù)后，該傳遞函數(shù)顯示如下：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Continuous 庫(kù) ：零極點(diǎn)增益形式的傳遞函數(shù)。3.雙擊該模塊，彈出傳遞函數(shù)的參數(shù)對(duì)話框，設(shè)置框圖中的參數(shù)后，該傳遞函數(shù)顯示如下：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Sim

17、ulink模塊庫(kù) Math 庫(kù) 該庫(kù)包含描述一般數(shù)學(xué)函數(shù)的模塊。雙擊 即彈出右圖。4.該庫(kù)中模塊的功能就是將輸入信號(hào)按照模塊所描述的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)計(jì)算，并把運(yùn)算結(jié)果作為輸出信號(hào)輸出。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Math 庫(kù) ：加法器加法器。4.該模塊為求和裝置。求和器形狀，輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和符號(hào)可設(shè)置，如右邊框圖。若設(shè)置如框圖。則模塊顯示為：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Math 庫(kù) ：符號(hào)函數(shù)符號(hào)函數(shù)。 4.該模塊的輸出為輸入信號(hào)的符號(hào)。下圖為對(duì)正弦信號(hào)經(jīng)符號(hào)運(yùn)算后的波形。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真

18、仿真技術(shù)Math 庫(kù) ：實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)。 右圖為該函數(shù)的參數(shù)設(shè)置框。點(diǎn)擊函數(shù)設(shè)置的下拉窗口，可選擇所需要的函數(shù)。選定函數(shù)后，該模塊圖標(biāo)將顯示所選函數(shù)。如選擇“Square”，則模塊圖標(biāo)變?yōu)椋旱诰耪?Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.1 Simulink模塊庫(kù) Signals & Systems 庫(kù)庫(kù) ：信號(hào)分路器 。 將混路器輸出的信號(hào)依照原來(lái)的構(gòu)成方法分解成多路信號(hào)。 ：信號(hào)匯總器 5. 將多路信號(hào)依照向量的形式混合成一路信號(hào)。 (a)(b)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.2.2 Simulink環(huán)境下的仿真運(yùn)行 仿真參數(shù)對(duì)話框 點(diǎn)擊Simullink模型窗sim

19、ulation菜單下的Parameters命令，彈出仿真參數(shù)對(duì)話框如右圖所示。它共有5頁(yè)，用得較多的主要是Solver頁(yè)和Workspace I/O頁(yè)。Solver頁(yè)頁(yè)Simulation time（仿真時(shí)間）: 設(shè)置Start time（仿真開(kāi)始時(shí)間）和Stop time（仿真終止時(shí)間）可通過(guò)頁(yè)內(nèi)編輯框內(nèi)輸入相應(yīng)數(shù)值，單位“秒”。另外，用戶還可以利用Sinks庫(kù)中的Stop模塊來(lái)強(qiáng)行中止仿真。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Solver頁(yè)頁(yè)Solver options（仿真算法選擇）: 分為定步長(zhǎng)算法和變步長(zhǎng)算法兩類。定步長(zhǎng)支持的算法可在Fixed step size編輯框中指定步長(zhǎng)

20、或選擇auto，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定步長(zhǎng)，離散系統(tǒng)一般默認(rèn)地選擇定步長(zhǎng)算法，在實(shí)時(shí)控制中則必須選用定步長(zhǎng)算法；變步長(zhǎng)支持的算法如圖9-16所示，對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)仿真一般選擇ode45，步長(zhǎng)范圍使用auto項(xiàng)。 圖9-15 定步長(zhǎng)算法圖9-16 變步長(zhǎng)算法第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Solver頁(yè)頁(yè)Error Tolerance（誤差限度）： 算法的誤差是指當(dāng)前狀態(tài)值與當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)值的差值，分為Relative tolerance（相對(duì)限度）和Absolute tolerance（絕對(duì)限度），通?？蛇xauto。 Output options(輸出選擇項(xiàng))：有Refine output(細(xì)化輸

21、出）、Produce additional output（產(chǎn)生附加輸出）、Produce specified output only（只產(chǎn)生指定輸出）。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Workspace I/O頁(yè)頁(yè) 這個(gè)頁(yè)面的作用是定義將仿真結(jié)果輸出到工作空間，以及從工作空間得到輸入和初始狀態(tài)。Load from workspace：勾選相應(yīng)方框表明從工作空間獲得輸入或初始狀態(tài)。 若勾選Input，則工作空間提供輸入，且為矩陣形式。輸入矩陣的第一列必須是升序的時(shí)間向量，其余列分別對(duì)應(yīng)不同的輸入信號(hào)。t=(0:0.1:10);u=cos(t),sin(t);如在指令窗中輸入：且在模型窗

22、中的模型為：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Workspace I/O頁(yè)頁(yè) 這個(gè)頁(yè)面的作用是定義將仿真結(jié)果輸出到工作空間，以及從工作空間得到輸入和初始狀態(tài)。Save to workspace：勾選相應(yīng)方框表明保存輸出到MATLAB工作空間。 time 和 output 為缺省選中的。即一般運(yùn)行一個(gè)仿真模型后，在MATLAB 工作空間都會(huì)增加兩個(gè)變量tout、yout。變量名可以設(shè)置。Save options（存儲(chǔ)選項(xiàng)）：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到工作空間的格式，可選數(shù)組、構(gòu)架數(shù)組、包含時(shí)間數(shù)據(jù)的構(gòu)架數(shù)組。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Simulink中的中的LTI Viewer 在Simul

23、ink中建立的仿真模型也可直接輸入到LTI Viewer中進(jìn)行分析，具體方法如下:在Simulink 模型窗建立起仿真模型(線性系統(tǒng))。點(diǎn)擊Simulink模型窗上的【Tool：Linear analysis】，在彈出的界面中將輸入輸出接點(diǎn)分別復(fù)制到仿真模型的輸入和輸出。圖9-19 仿真模型的輸入輸出接點(diǎn)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Simulink中的中的LTI Viewer再次點(diǎn)擊SIMULINK模型窗上的ToolLinear analysis，打開(kāi)LTI Viewer仿真界面，點(diǎn)擊該界面上Simulink Get Linearized Model選項(xiàng)，即畫(huà)出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，

24、表明SIMULINK中的仿真模型已和LTI Viewer相連接，因此可利用LTI Viewer對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析。圖9-20 LTI Viewer獲取模型窗中模型圖9-21 LTI Viewer繪制的階躍響應(yīng)曲線第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)Simulink中的中的LTI Viewer如果在Simulink模型窗對(duì)已輸入到LTI Viewer中的模型進(jìn)行了修改，應(yīng)重復(fù)步驟（3）重新裝入模型，并刪除掉舊模型。方法是點(diǎn)擊LTI Viewer仿真界面上的【EditDelete systems】，在彈出的對(duì)話框中，進(jìn)行模型的刪除，如圖9-22所示。圖9-22 模型的刪除back第九章 Simu

25、link動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝n在建立的Simulink系統(tǒng)模型比較大或很復(fù)雜時(shí)，可將一些模塊組合成子系統(tǒng)，這樣可使模型得到簡(jiǎn)化，便于連線；可提高效率，便于調(diào)試；可生成層次化的模型圖表，用戶可采取自上而下或自下而上的設(shè)計(jì)方法。n將一個(gè)創(chuàng)建好的子系統(tǒng)進(jìn)行封裝，也就是使子系統(tǒng)象一個(gè)模塊一樣，例如可以有自己的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，自己的模塊圖標(biāo)等。這樣就使子系統(tǒng)使用起來(lái)非常方便。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1 子系統(tǒng)的創(chuàng)建子系統(tǒng)的創(chuàng)建通過(guò)子系統(tǒng)模塊來(lái)建立子系統(tǒng)1.在Simulink庫(kù)瀏覽器，有一個(gè)子系統(tǒng)(Sub

26、systems)的庫(kù)模塊(有的版本在Signals & Systems子庫(kù)里)，點(diǎn)擊該圖標(biāo)即可看到不同類型的子系統(tǒng)模塊。子模塊庫(kù)MATLAB6.0 版MATLAB6.5 版第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)通過(guò)子系統(tǒng)模塊來(lái)建立子系統(tǒng)n下面以PID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建，說(shuō)明子系統(tǒng)的創(chuàng)建過(guò)程：將子系統(tǒng)庫(kù)模塊中的Subsystem模塊復(fù)制到模型窗，如圖9-23。雙擊該圖標(biāo)即打開(kāi)該子系統(tǒng)的編輯窗口，如圖9-24；圖9-23 子系統(tǒng)模塊復(fù)制到模型窗圖9.24 原始子系統(tǒng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)型窗第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)nPID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建過(guò)程：將組成子系統(tǒng)的模塊填加到子系統(tǒng)編輯窗口

27、：將模塊按設(shè)計(jì)要求連接：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)nPID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建過(guò)程：設(shè)置子系統(tǒng)各模塊參數(shù)（可以是變量）；修改 in1 和 out1 模塊下面的標(biāo)簽；關(guān)閉子系統(tǒng)的編輯窗口，返回模型窗口，修改子系統(tǒng)的標(biāo)簽（PID），該P(yáng)ID子系統(tǒng)即可作為模塊在構(gòu)造系統(tǒng)模型時(shí)使用。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)nPID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建過(guò)程：設(shè)置子系統(tǒng)各模塊參數(shù)（可以是變量）；修改 in1 和 out1 模塊下面的標(biāo)簽；關(guān)閉子系統(tǒng)的編輯窗口，返回模型窗口，修改子系統(tǒng)的標(biāo)簽（PID），該P(yáng)ID子系統(tǒng)即可作為模塊在構(gòu)造系統(tǒng)模型時(shí)使用。 第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3

28、子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1 子系統(tǒng)的創(chuàng)建子系統(tǒng)的創(chuàng)建組合已存在的模塊來(lái)建立子系統(tǒng) 如果現(xiàn)有的模型已經(jīng)包含了需要轉(zhuǎn)化成子系統(tǒng)的模塊，就可以通過(guò)組合這些模塊的方式建立子系統(tǒng)。步驟如下：n確定需建立Subsystem的模型（被選中的均標(biāo)記有黑塊）圖9-27 圈選欲建子系統(tǒng)的模塊第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)組合已存在的模塊來(lái)建立子系統(tǒng) n點(diǎn)擊模型窗Edit菜單下的Create Subsystem 命令，則所選定的模型組合自動(dòng)轉(zhuǎn)化成子系統(tǒng)：雙擊該圖標(biāo)，可打開(kāi)該子系統(tǒng)窗口，改寫(xiě)輸入輸出符號(hào)：關(guān)閉子系統(tǒng)編輯窗口，設(shè)置子系統(tǒng)標(biāo)簽，則系統(tǒng)模型如下圖所示：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿

29、真仿真技術(shù)9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.2 子系統(tǒng)的封裝 n子系統(tǒng)可以建立自己的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，以避免對(duì)子系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)模塊分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，因此在子系統(tǒng)建立好以后，需對(duì)其進(jìn)行封裝。子系統(tǒng)封裝的基本步驟如下：設(shè)置好子系統(tǒng)中各模塊的參數(shù)變量；定義提示對(duì)話框及其特性；定義被封裝子系統(tǒng)的描述和幫助文檔；定義產(chǎn)生模塊圖標(biāo)的命令。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.2 子系統(tǒng)的封裝 1. 設(shè)置子系統(tǒng)參數(shù)變量 將原子系統(tǒng)中的常數(shù)改為變量,其中飽和環(huán)節(jié)的上、下限分別設(shè)為au、ab (需打開(kāi)該環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置框).第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿

30、真仿真技術(shù)9.3.2 子系統(tǒng)的封裝 產(chǎn)生提示對(duì)話框 2.選擇需要封裝的子系統(tǒng)，從模型窗口的 Edit 菜單選擇Mask Subsystem命令，即彈出封裝編輯器：第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)產(chǎn)生提示對(duì)話框 n該編輯器分為四頁(yè)(MATLAB6.5版)：Icon(圖標(biāo))頁(yè)P(yáng)arameters(參數(shù)頁(yè))Initialiation(初始化)頁(yè)Documentation(文檔)頁(yè) 其中對(duì)于子系統(tǒng)封裝最關(guān)鍵的是Parameters項(xiàng)，用于設(shè)置參數(shù)變量及其類型等。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3.2 子系統(tǒng)的封裝 產(chǎn)生提示對(duì)話框nParameters頁(yè) AddDeleteUpDow

31、n提示符變量名直接輸入變量名變量的類型為數(shù)值變量的數(shù)值可在線調(diào)節(jié)第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)產(chǎn)生提示對(duì)話框 n假定子系統(tǒng)（Nonlinear system）的參數(shù)變量名已由封裝編輯器全部輸入。雙擊該子系統(tǒng)圖標(biāo)，即彈出如圖所示子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置框圖。如圖所示逐欄輸入與變量所對(duì)應(yīng)的參數(shù)，即完成對(duì)該子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.3 條件子系統(tǒng)條件子系統(tǒng)使能子系統(tǒng)1.該子系統(tǒng)當(dāng)使能端控制信號(hào)為正時(shí)，系統(tǒng)處于“允許”狀態(tài)，否則為“禁止”狀態(tài)?！笆鼓堋笨刂菩盘?hào)可以為標(biāo)量，也可以為向量。當(dāng)為標(biāo)量信號(hào)時(shí)，只要該信號(hào)大于零，子

32、系統(tǒng)就開(kāi)始執(zhí)行；當(dāng)為向量信號(hào)時(shí)，只要其中一個(gè)信號(hào)大于零，也“使能”子系統(tǒng)。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)【例9-3】積分分離式PID控制器。這種PID控制器可以讓控制器中的積分項(xiàng)在系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)投入運(yùn)行，以提高穩(wěn)態(tài)精度；而在系統(tǒng)響應(yīng)處于瞬態(tài)過(guò)程時(shí)，將積分項(xiàng)斷開(kāi)以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)質(zhì)量。積分分離式PID控制器建立如圖所示： 使能模塊的控制信號(hào)為delta與abs(e)的差值。delta為一很小的正數(shù)，當(dāng)偏差e的絕對(duì)值小于delta時(shí)，控制器的積分項(xiàng)才投入使用，從而實(shí)現(xiàn)了控制器中的積分項(xiàng)的分離控制。第九章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真仿真技術(shù)9.3.3 條件子系統(tǒng)條件子系統(tǒng)觸發(fā)子系統(tǒng)2.觸發(fā)子系統(tǒng)只在觸發(fā)事件發(fā)生的時(shí)刻執(zhí)行。所謂觸發(fā)事件也就是觸發(fā)子系統(tǒng)的控制信號(hào)，一個(gè)觸發(fā)子系統(tǒng)只能有一個(gè)控制信號(hào)，在Simulink中稱之為觸發(fā)輸入。(a) 觸發(fā)子系統(tǒng)模塊(b) 觸發(fā)子系統(tǒng)模型n觸發(fā)事件有4種類型，即上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、跳變觸發(fā)和回調(diào)