simulinkmatlab仿真環(huán)境教程精

1、simulink matlab仿真環(huán)境教程Simulink是面向框圖的仿真軟件。演示一個Simulink的簡單程序【例1.1】創(chuàng)建一個正弦信號的仿真模型。步驟如下: (1 在MATLAB的命令窗口運行simulink命令,或單擊工具欄中的圖標(biāo),就可以打開Simulink模塊庫瀏覽器(Simulink Library Browser 窗口,如圖1.1所示。 圖7.1 Simulink界面(2 單擊工具欄上的圖標(biāo)或選擇菜單“File”“New”“Model”,新建一個名為“untitled”的空白模型窗口。(3 在上圖的右側(cè)子模塊窗口中,單擊“Source”子模塊庫前的“+”(或雙擊Source,

2、或者直接在左側(cè)模塊和工具箱欄單擊Simulink下的Source子模塊庫,便可看到各種輸入源模塊。(4 用鼠標(biāo)單擊所需要的輸入信號源模塊“Sine Wave”(正弦信號,將其拖放到的空白模型窗口“untitled”,則“Sine Wave”模塊就被添加到untitled窗口;也可以用鼠標(biāo)選中“Sine Wave”模塊,單擊鼠標(biāo)右鍵,在快捷菜單中選擇“add to untitled”命令,就可以將“Sine Wave”模塊添加到untitled窗口,如圖1.2所示。(5 用同樣的方法打開接收模塊庫“Sinks”,選擇其中的“Scope”模塊(示波器拖放到“untitled”窗口中。(6 在“un

3、titled”窗口中,用鼠標(biāo)指向“Sine Wave”右側(cè)的輸出端,當(dāng)光標(biāo)變?yōu)槭址麜r,按住鼠標(biāo)拖向“Scope”模塊的輸入端,松開鼠標(biāo)按鍵,就完成了兩個模塊間的信號線連接,一個簡單模型已經(jīng)建成。如圖1.3所示。(7 開始仿真,單擊“untitled ”模型窗口中“開始仿真”圖標(biāo),或者選擇菜單“Simulink”“Start”,則仿真開始。雙擊“Scope”模塊出現(xiàn)示波器顯示屏,可以看到黃色的正弦波形。如圖1.4所示。圖7.2 Simulink界面(8 保存模型,單擊工具欄的圖標(biāo),將該模型保存為“Ex0701.mdl ”文件。1.2 Simulink 的文件操作和模型窗口1.2.1 Simul

4、ink 的文件操作1. 新建文件新建仿真模型文件有幾種操作: 在MA TLAB 的命令窗口選擇菜單“File ”“New ”“Model ”。 在圖1.1的Simulink 模塊庫瀏覽器窗口選擇菜單“File ”“New ”“Model ” ,或者單擊工具欄的圖標(biāo)。 在圖1.3的Simulink 模型窗口選擇菜單“File ”“New ”“Model ” ,或者單擊工具欄的圖標(biāo)。 2. 打開文件 打開仿真模型文件有幾種操作: 在MA TLAB 的命令窗口輸入不加擴展名的文件名,該文件必須在當(dāng)前搜索路徑中,例如輸入“Ex0701”。 在MA TLAB 的命令窗口選擇菜單“File ”O(jiān)pen ”

5、或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開文件。 在圖1.1的Simulink 模塊庫瀏覽器窗口選擇菜單“File ”“Open ”或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開“.mdl ”文件。 圖7.3 Simulink 模型窗口 圖7.4 示波器窗口 在圖1.3的Simulink 模型窗口中選擇菜單“File ”“Open”或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開文件。 1.2.2 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。 1. 狀態(tài)欄2. 工具欄模型窗口工具欄如圖1.6所示。 3. 菜單Simulink 的模型窗口的常用菜單如表1.1所示。圖7.5 雙窗口模型窗口表1.1模型窗口常用

6、菜單表 1.3 模型的創(chuàng)建1.3.1模塊的操作1. 對象的選定選定單個對象選定對象只要在對象上單擊鼠標(biāo),被選定的對象的四角處會出現(xiàn)小黑塊編輯框。選定多個對象如果選定多個對象,可以按下Shift鍵,然后再單擊所需選定的模塊;或者用鼠標(biāo)拉出矩形虛線框,將所有待選模塊框在其中,則矩形框中所有的對象均被選中,如圖1.7所示。 圖7.7 選定多個對象選定所有對象如果要選定所有對象,可以選擇菜單“Edit”“Select all”。2. 模塊的復(fù)制(1 不同模型窗口(包括模型庫窗口之間的模塊復(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

7、的“Copy”和“Paste”按鈕。(2 在同一模型窗口內(nèi)的復(fù)制模塊(如圖1.8所示選定模塊,按下鼠標(biāo)右鍵,拖動模塊到合適的地方,釋放鼠標(biāo)。選定模塊,按住Ctrl鍵,再用鼠標(biāo)拖動對象到合適的地方,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)制對象3. 模塊的移動在同一模型窗口移動模塊選定需要移動模塊,用鼠標(biāo)將模塊拖到合適的地方。在不同模型窗之間移動模塊在不同模型窗之間移動模塊,在用鼠標(biāo)移動的同時按下Shift鍵。當(dāng)模塊移動時,與之相連的連線也隨之移動。4. 模塊的刪除要刪除模塊,應(yīng)選定待刪除模塊,按Delete鍵;或者用菜單“Edit”“Clea

8、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,出現(xiàn)小黑塊編輯框后,用鼠標(biāo)拖動編輯框,可以實現(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1.9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1.9右邊示波器所示。如果一次翻轉(zhuǎn)不能達到要求,可以多次翻轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。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,出現(xiàn)虛線編輯框就可對模塊名進行修改。模塊名字體設(shè)置選定

9、模塊,選擇菜單“Format”“Font”,打開字體對話框設(shè)置字體。模塊名的顯示和隱藏選定模塊,選擇菜單“Format”“Hide /Show name”,可以隱藏或顯示模塊名。模塊名的翻轉(zhuǎn)選定模塊,選擇菜單“Format”“Flip name”,可以翻轉(zhuǎn)模塊名。1.3.2信號線的操作1. 模塊間連線先將光標(biāo)指向一個模塊的輸出端,待光標(biāo)變?yōu)槭址?按下鼠標(biāo)鍵并拖動,直到另一模塊的輸入端。2. 信號線的分支和折曲(1 分支的產(chǎn)生將光標(biāo)指向信號線的分支點上,按鼠標(biāo)右鍵,光標(biāo)變?yōu)槭址?拖動鼠標(biāo)直到分支線的終點,釋放鼠標(biāo);或者按住Ctrl鍵,同時按下鼠標(biāo)左鍵拖動鼠標(biāo)到分支線的終點,如圖1.10所示

10、。 圖7.10 信號線的分支(2 信號線的折線選中已存在的信號線,將光標(biāo)指向折點處,按住Shift鍵,同時按下鼠標(biāo)左鍵,當(dāng)光標(biāo)變成小圓圈時,用鼠標(biāo)拖動小圓圈將折點拉至合適處,釋放鼠標(biāo),如圖1.11所示。 圖7.11 信號線的折線3. 信號線文本注釋(label添加文本注釋雙擊需要添加文本注釋的信號線,則出現(xiàn)一個空的文字填寫框,在其中輸入文本。修改文本注釋單擊需要修改的文本注釋,出現(xiàn)虛線編輯框即可修改文本。移動文本注釋單擊標(biāo)識,出現(xiàn)編輯框后,就可以移動編輯框。復(fù)制文本注釋單擊需要復(fù)制的文本注釋,按下Ctrl鍵同時移動文本注釋,或者用菜單和工具欄的復(fù)制操作。4. 在信號線中插入模塊如果模塊只有一個

11、輸入端口和一個輸出端口,則該模塊可以直接被插入到一條信號線中。1.3.3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,就會出現(xiàn)編輯框,在編輯框中就可以輸入文字注釋。(2 注釋的移動在注釋文字處單擊鼠標(biāo)左鍵,當(dāng)出現(xiàn)文本編輯框后,用鼠標(biāo)就可以拖動該文本編輯框。1.4 Simulink的基本模塊1.4.1基本模塊Simulink的基本模塊包括9個子模塊庫。1.輸入信號源模塊庫(Sources輸入信號源模塊是用來向模型提供輸入信號。常用的輸入信號源模塊源如表1.2所示。表1.2 常用的輸入信號源模塊表 2. 接收模塊庫(Sinks接收模塊是用來接收模塊信號的,常用

12、的接收模塊如表1.3所示。表1.3 常用的接收模塊表 3. 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(Continuous連續(xù)系統(tǒng)模塊是構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)的環(huán)節(jié),常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊如表1.4所示。表1.4 常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊表 4. 離散系統(tǒng)模塊庫(Discrete離散系統(tǒng)模塊是用來構(gòu)成離散系統(tǒng)的環(huán)節(jié),常用的離散系統(tǒng)模塊如表1.5所示。表1.5 常用的離散系統(tǒng)模塊表 1.4.2常用模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置1. 模塊參數(shù)設(shè)置 (1 正弦信號源(Sine Wave 雙擊正弦信號源模塊,會出現(xiàn)如圖1.13所示的參數(shù)設(shè)置對話框。圖1.13的上部分為參數(shù)說明,仔細閱讀可以幫助用戶設(shè)置參數(shù)。Sine type 為正弦類型,包括Time-ba

13、sed 和Sample-based ;Amplitude 為正弦幅值;Bias 為幅值偏移值;Frequency 為正弦頻率;Phrase 為初始相角;Sample time為采樣時間。(2 階躍信號源(Step階躍信號模塊是輸入信號源,其模塊參數(shù)對話框如圖1.14所示。其中:Step time 為階躍信號的變化時刻,initial value 為初始值,Final value 為終止值,Sample time 為采樣時間。(3 從工作空間獲取數(shù)據(jù)(From workspace從工作空間獲取數(shù)據(jù)模塊的輸入信號源為工作空間。 【例1.2】在工作空間計算變量t 和y ,將其運算的結(jié)果作為系統(tǒng)的輸入

14、。t=0:0.1:10; y=sin(t; t=t;y=y;然后將“From Workspace ”模塊的參數(shù)設(shè)置對話框打開,如圖1.15(a所示,在“Data ”欄填寫“t,y”,單擊“OK ”按鈕完成。則在模型窗口中該模塊就顯示為圖1.15(b。用示波器作為接收模塊,可以查看輸出波形為正弦波。圖7.14 階躍信號模塊的參數(shù)圖7.13 模塊的參數(shù)設(shè)置“Data ”的輸入有幾種,可以是矩陣、包含時間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)數(shù)組?！癋rom Workspace ”模塊的接收模塊必須有輸入端口,“Data ”矩陣的列數(shù)應(yīng)等于輸入端口的個數(shù)+1,第一列自動當(dāng)成時間向量,后面幾列依次對應(yīng)各端口。t=0:0.1:2*

15、pi; y=sin(t; y1=t;y;save Ex0702 y1%保存在“Ex0702.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。 y1=t;y;save Ex0702 y1%保存在“Ex0702.mat ”文件中然后將“From File ”模塊的參數(shù)設(shè)置對話框打開,如圖1.16所示,在“File name ”欄填寫“Ex0702.mat ”,單擊“OK ”按鈕完成。用示波器作為接收模塊,可以查看輸出波形。(5 傳遞函數(shù)(Transfer function傳遞函數(shù)模塊是用來構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊,其模塊參數(shù)對話

16、框如圖1.17所示。圖7.15 (a 模塊參數(shù)設(shè)置 (b 從工作空間獲取數(shù)據(jù)模塊圖7.16 From File 參數(shù)設(shè)置圖7.17 傳遞函數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置 圖7.18在上圖中設(shè)置“Denominator”為“1 1.414 1”,則在模型窗口中顯示為如圖1.18所示。(6 示波器(Scope示波器模塊是用來接收輸入信號并實時顯示信號波形曲線,示波器窗口的工具欄可以調(diào)整顯示的波形,顯示正弦信號的示波器如圖1.19所示。 圖7.19 示波器窗口2. 模塊屬性設(shè)置每個模塊的屬性對話框的內(nèi)容都相同,如圖1.22所示。(1 說明(Description對模塊在模型中用法的注釋。(2 優(yōu)先級(Priorit

17、y規(guī)定該模塊在模型中相對于其它模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序。(3 標(biāo)記(Tag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)用戶雙擊該模塊時調(diào)用的MATLAB 函數(shù)。(5 屬性格式字符串(Attributes format string指定在該模塊的圖標(biāo)下顯示模塊的哪個參數(shù)和格式。1.5復(fù)雜系統(tǒng)的仿真與分析Simulink 的模型實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)值解算法來求解方程。 圖7.22 模塊的屬性設(shè)置圖7.23 模塊的屬性格式字符串1.5.1仿真的設(shè)置在模型窗口選擇菜單“Simulation” “Simulation parameters”,

18、則會打開參數(shù)設(shè)置對話框,如圖1.24所示。 圖7.24 Solver參數(shù)設(shè)置1. Solver頁的參數(shù)設(shè)置(1 仿真的起始和結(jié)束時間仿真的起始時間(Start time仿真的結(jié)束時間(Stop time(2 仿真步長仿真的過程一般是求解微分方程組,“Solve options”的內(nèi)容是針對解微分方程組的設(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 輸出模式根據(jù)需要選擇輸出模式(Output options,可以達到不同的輸出效果。2. Workspace I/O(工作空間輸入輸出頁的設(shè)置如圖1.25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

19、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。(1 從工作空間裝載數(shù)據(jù)(Load from workspace (2 保存數(shù)據(jù)到工作空間(Save to workspace Time 欄 勾選Time 欄后,模型將把(時間變量以在右邊空白欄填寫的變量名(默認名為tout存放于工作空間。 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的變量名(默認名為xout存放于工作空間。 Output 欄 如果模型窗口中使用輸出模塊“Out ”,那么就必須勾選Output 欄,并填寫在工作空間中的輸出數(shù)據(jù)變量名(默認名為yout。 Final state 欄Final stat

20、e 欄的勾選,將向工作空間以在右邊空白欄填寫的名稱(默認名為xFinal,存放最終狀態(tài)值。(3 變量存放選項(Save optionsSave options 必須與Save to workspace 配合使用。1.5.2連續(xù)系統(tǒng)仿真【例1.3】建立二階系統(tǒng)的仿真模型。方法一: 輸入信號源使用階躍信號,系統(tǒng)使用開環(huán)傳遞函數(shù)s6.0s 12 ,接受模塊使用示波器來構(gòu)成模型。 (1 在“Sources ”模塊庫選擇“Step ”模塊,在“Continuous ”模塊庫選擇“Transfer Fcn ”模塊,在“Math Operations ”模塊庫選擇“Sum ”模塊,在“Sinks ”模塊庫選

21、擇“Scope ”。圖7.25 W orkspace I/O 參數(shù)設(shè)置 (2 連接各模塊,從信號線引出分支點,構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。(3 設(shè)置模塊參數(shù),打開“Sum ”模塊參數(shù)設(shè)置對話框,如圖1.26所示。將“Icon shape ”設(shè)置為“rectangular ”,將“List of signs ”設(shè)置為“|+-”,其中“|”表示上面的入口為空?！癟ransfer Fcn ”模塊的參數(shù)設(shè)置對話框中,將分母多項式“Denominator ”設(shè)置為“1 0.6 0”。 將“Step ”模塊的參數(shù)設(shè)置對話框中,將“Step time ”修改為0。(4 添加信號線文本注釋雙擊信號線,出現(xiàn)編輯框后,就輸入文

22、本。則模型如圖1.27所示。 (5 仿真并分析單擊工具欄的“Start simulation ”按鈕,開始仿真,在示波器上就顯示出階躍響應(yīng)。在Simulink 模型窗口,選擇菜單“Simulation ”“Simulation parameters”命令,在“Solver ”頁將“Stop time ”設(shè)置為15,然后單擊“Start simulation ”按鈕,示波器顯示的就到15秒結(jié)束。打開示波器的Y 坐標(biāo)設(shè)置對話框,將Y 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)時域響應(yīng)”,則示波器如圖1.28所示。圖7.27 二階系統(tǒng)模型圖7.26 Su

23、m 參數(shù)設(shè)置方法二:(1 系統(tǒng)使用積分模塊(Integrator和零極點模塊(zero-pole串聯(lián),反饋使用“Math Operations ”模塊庫中的“Gain ”模塊構(gòu)成反饋環(huán)的增益為-1。(2 連接模塊,由于“Gain ”模塊在反饋環(huán)中,因此需要使用“Flip Block ”翻轉(zhuǎn)該模塊。(3 設(shè)置模塊參數(shù),將“zero-pole ”模塊參數(shù)對話框中的“Zeros ”欄改為“”,將“Poles ”欄改為-0.6。將“Gain ”模塊的“Gain ”參數(shù)改為-1。模型如圖1.29所示。 如果將示波器換成“Sinks ”模塊庫中的“Out ”模塊;然后在仿真參數(shù)設(shè)置對話框的“Workspa

24、ce I/O ” 頁(工作空間輸入輸出,將“Time ”和“Output ”欄勾選,并分別設(shè)置保存在工作空間的時間量和輸出變量為“tout ”和“yout ”。仿真后在工作空間就可以使用這兩個變量來繪制曲線,如圖1.30所示:plot(tout,yout 圖7.28 示波器顯示圖7.29 二階系統(tǒng)模型1.5.3離散系統(tǒng)仿真【例1.4】控制部分為離散環(huán)節(jié),被控對象為兩個連續(xù)環(huán)節(jié),其中一個有反饋環(huán),反饋環(huán)引入了零階保持器,輸入為階躍信號。創(chuàng)建模型并仿真:(1 選擇一個“Step ”模塊,選擇兩個“Transfer Fcn ”模塊,選擇兩個“Sum ”模塊,選擇兩個“Scope ”模塊,選擇一個“G

25、ain ”模塊,在“Discrete ”模塊庫選擇一個“Discrete Filter ”和一個“Zero-Order Hold ”模塊。(2 連接模塊,將反饋環(huán)的“Gain ”模塊和“Zero-Order Hold ”模塊翻轉(zhuǎn)。(3 設(shè)置參數(shù),“Discrete Filter ”和“Zero-Order Hold ”模塊的“Sample time ”都設(shè)置為0.1s 。(4 添加文本注釋,系統(tǒng)框圖如圖1.31所示。圖7.30 plot 繪制的時域響應(yīng)波形 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作范圍和信號流向,可以采用不同的顏色表示不同的

26、采樣頻率,選擇菜單“Format ”“Sample time color ”,就可以看到不同采樣頻率的模塊顏色不同。 (6 開始仿真,在Simulink 模型窗口,選擇菜單“Simulation ”“Simulation parameters”,將“Max step size ”設(shè)置為0.05s ,則兩個示波器“Scope ”和“Scope1”的顯示如圖1.32所示。 可以看出當(dāng)T=Tk=0.1時系統(tǒng)的輸出響應(yīng)較平穩(wěn)。(7 修改參數(shù),將“Discrete Filter ”模塊的“Sample time ”設(shè)置為0.6s ,“Zero-Order Hold ”模塊的“Sample time ”不

27、變;選擇菜單“Edit ”“Update diagram ”命令修改顏色,就可以看到“Discrete Filter ”模塊的顏色變化了;然后開始仿真,則示波器顯示如圖1.33所示?？梢钥闯霎?dāng)T=0.6而Tk=0.1時,系統(tǒng)出現(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0.6s ,更新框圖顏色,開始仿真,則示波器顯示如圖1.34所示。 圖7.32 T=Tk=0.1 (a d(k示波器顯示(b y(t示波器顯示 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)

28、T=Tk=0.6時,系統(tǒng)出現(xiàn)強烈的振蕩。 1.5.4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)得出時,可以使用變量來作為模塊的參數(shù)。【例1.5】將【例1.4】中的模塊結(jié)構(gòu)參數(shù)用變量表示,結(jié)構(gòu)圖如圖1.35所示。 將參數(shù)設(shè)置放在Ex0705_1.m 文件中: % Ex0705_1 參數(shù)設(shè)置T=0.1;%控制環(huán)節(jié)采樣時間 Tk=0.6;%零階保持器采樣時間 k=0.03; %Gain 增益圖7.34 T=0.6 Tk=0.1 (a d(k示波器顯示(b y(t示波器顯示圖7.35離散系統(tǒng)框圖zt1=1.44;zt2=-1.26;zt3=1;zt4=-1;tf11=6.7;tf12=0.1;tf1

29、3=1;tf21=1;tf22=3;tf23=1在MATLAB 工作空間運行該文件:Ex0705_11.6子系統(tǒng)與封裝1.6.1建立子系統(tǒng)子系統(tǒng)類似于編程語言中的子函數(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。1. 在已建立的模型中新建子系統(tǒng)【例1.6】打開【例1.4】建立的模型,將控制對象中的第一個連續(xù)環(huán)節(jié)中的反饋環(huán)建立為一個子系統(tǒng)。在模型窗口中,將控制對象中的第一個連續(xù)環(huán)節(jié)的反饋環(huán)用鼠標(biāo)拖出的虛線框框住,選擇菜單“Edit ” “Create subsystem ”,則系統(tǒng)如圖1.36所示。 雙擊子系統(tǒng),則會出現(xiàn)“Subsystem ”模型窗口,如圖 1.37所

30、示?？梢钥吹阶酉到y(tǒng)模型除了用鼠標(biāo)框住的兩個環(huán)節(jié),還自動添加了一個輸入模塊“In1”和一個輸出模塊“Out1”。2. 在已有的子系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立【例1.7】在【例1.6】的基礎(chǔ)上建立新子系統(tǒng),將【例1.6】模型的控制對象中的第一個對象環(huán)節(jié)整個作為一個子系統(tǒng)。將圖1.36中的所有對象都復(fù)制到新的空白模型窗口中,雙擊打開子系統(tǒng)“Subsystem ”,則出現(xiàn)如圖1.37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)系統(tǒng),如圖1.38所示。圖7.36子系統(tǒng)建立然后將系統(tǒng)模型修改為如圖1.39所示的系統(tǒng)。創(chuàng)建的子系統(tǒng)可以打開和修改,但不能再解除子系統(tǒng)設(shè)置。1.6.2條件執(zhí)行子系統(tǒng)1. 使能子系統(tǒng) (En

31、abled Subsystem 圖7.39 包含子系統(tǒng)的模型圖7.38 子系統(tǒng)模塊窗口 圖7.37 子系統(tǒng)模型窗口 【例1.8】建立一個用使能子系統(tǒng)控制正弦信號為半波整流信號的模型。模型由正弦信號“Sine wave ”為輸入信號源,示波器“Scope ”為接收模塊,使能子系統(tǒng)“Enabled Subsystem ”為控制模塊,連接模塊,將“Sine wave ”模塊的輸出作為“Enabled Subsystem ”的控制信號,模型如圖1.42(a所示。開始仿真,由于“Enabled Subsystem ”的控制為正弦信號,大于零時執(zhí)行輸出,小于零時就停止,則示波器顯示為半波整流信號,示波器的

32、顯示如圖1.42(b所示。2. 觸發(fā)子系統(tǒng)(Triggered Subsystem【例1.9】建立一個用觸發(fā)子系統(tǒng)控制正弦信號輸出階梯波形的模型。 圖7.42 (a 使能子系統(tǒng)模型 (b 示波器顯示(b 示波器顯示圖7.41 (a “Enable ”模塊參數(shù)設(shè)置 (b “Out1”模塊參數(shù)設(shè)置模型由正弦信號“Sine wave”為輸入信號源,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”模塊庫中的“Pulse Generator”模塊為控制信號。連接模塊,將“Pulse Generator”模塊的輸出作為“Triggere

33、d Subsystem”的控制信號,模型如圖1.43(a所示。開始仿真,由于“Triggered Subsystem”的控制為“Pulse Generator”模塊的輸出,示波器輸出如圖1.43(b所示。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)信號和使能信號兩個控制信號輸入端,觸發(fā)事件發(fā)生后,Simulink檢查使能信號是否大于0,大于0就開始執(zhí)行。1.6.3子系統(tǒng)的封裝1. 封裝子系統(tǒng)的步驟(1 選中子系統(tǒng)雙擊打開,給需要進行賦值的參數(shù)指定一個變量名;(2 選擇菜單“Edit” “Mask s

34、ubsystem”,出現(xiàn)封裝對話框;(3 在封裝對話框中的設(shè)置參數(shù),主要有“Icon”、“Parameters”、“Initialization”和“Documentation”四個選項卡。2.Icon選項卡Icon選項卡用于設(shè)定封裝模塊的名字和外觀,如圖1.44所示。 圖7.44 Icon參數(shù)設(shè)置(1 Drawing commands欄用來建立用戶化的圖標(biāo),可以在圖標(biāo)中顯示文本、圖像、圖形或傳遞函數(shù)等。在Drawing commands 欄中的命令如上圖中“Examples of drawing commands ”的下拉列表所示,包括plot 、disp 、text 、port_label

35、 、image 、patch 、color 、droots 、dploy 和fprintf 。(2 Icon Options 欄用于設(shè)置封裝模塊的外觀。3. Parameters 選項卡 Parameters 選項卡用于輸入變量名稱和相應(yīng)的提示,如圖1.45所示。 (1 Add 、Delete 、Move up 和Move down 按鈕 用于添加、刪除、上移和下移輸入變量。(2 Dialog Parameters Prompt :輸入變量的含義,其內(nèi)容會顯示在輸入提示中。 V ariable :輸入變量的名稱。 type :給用戶提供設(shè)計編輯區(qū)的選擇?！癊dit ”提供一個編輯框;“Chec

36、kbox ”提供一個復(fù)選框;“Popup ”提供一個彈出式菜單。 Evaluate :用于配合“type ”的不同選項提供不同的變量值,有兩個選項“Evaluate ”和“Literal ”,其含義如表1.6所示。表1.6 Assignment 選項的不同含義圖7.45 Parameters 參數(shù)設(shè)置 (3 Options for selected parameterPops:當(dāng)“type”選擇“Popup”時,用于輸入下拉菜單項。Callback:用于輸入回調(diào)函數(shù)。4. Initialization選項卡Initialization選項卡用于初始化封裝子系統(tǒng)。5. Documentation

37、選項卡Documentation選項卡用于編寫與該封裝模塊對應(yīng)的Help和說明文字,分別有“Mask type”、“Mask Description”和“Mask help”欄。(1 Mask type欄用于設(shè)置模塊顯示的封裝類型。(2 Mask Description欄用于輸入描述文本。(3 Mask help欄用于輸入幫助文本。6. 按鈕設(shè)置參數(shù)設(shè)置對話框中的“Apply”按鈕用于將修改的設(shè)置應(yīng)用于封裝模塊;“Unmask”按鈕用于將封裝撤銷,則雙擊該模塊就不會出現(xiàn)定制的對話框?！纠?.10】創(chuàng)建一個二階系統(tǒng),并將子系統(tǒng)進行封裝。創(chuàng)建一個二階系統(tǒng),將其閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成子系統(tǒng),并封裝將阻尼系數(shù)z

38、eta和無阻尼頻率wn作為輸入?yún)?shù)。(1 創(chuàng)建模型,并將系統(tǒng)的阻尼系數(shù)用變量zeta表示,無阻尼頻率用變量wn表示,如圖1.46所示。 (2 用虛線框框住反饋環(huán),選擇菜單“Edit ”“Create Subsystem ”,則產(chǎn)生子系統(tǒng),如圖1.47所示。 (3 封裝子系統(tǒng),選擇菜單“Edit ”“Mask subsystem ”,出現(xiàn)封裝對話框,將zeta 和wn 作為輸入?yún)?shù)。 在Icon 選項卡中設(shè)置的“Drawing commands ”欄中寫文字并畫曲線,命令如下:disp(二階系統(tǒng)plot(0 1 2 3 10,-exp(-0 1 2 3 10在Parameters 選項卡中,單擊

39、“Add ”按鈕添加兩個輸入?yún)?shù),設(shè)置“Prompt ”分別為“阻尼系數(shù)”和“無阻尼振蕩頻率”,并設(shè)置“type ”欄分別為“Popup ”和“edit ”,對應(yīng)的“Variable ”為“zeta ”和“wn ” ,設(shè)置“Popups ”為“0 0.3 0.5 0.707 1 2”,如圖1.48(a所示。在Initialization選項卡初始化輸入?yún)?shù),如圖1.48(b所示。 圖7.46二階系統(tǒng)模型圖7.47 子系統(tǒng)模型在Documentation 選項卡中輸入提示和幫助信息,如圖1.48(c所示。單擊“OK ”按鈕,完成參數(shù)設(shè)置,然后雙擊該封裝子系統(tǒng),則出現(xiàn)如圖1.49(a所示的封裝子系

40、統(tǒng),雙擊該子系統(tǒng)出現(xiàn)圖1.49(b所示的輸入?yún)?shù)對話框,在對話框中輸入“阻尼系數(shù)”zeta 和“無阻尼振蕩頻率”wn 的值,再不需要為子系統(tǒng)中的每個模塊分別打開參數(shù)設(shè)置對話框了。 圖7.48 (a Parameters 選項卡(b Initialization 選項卡 圖7.48(c Documentation 選項卡 1.7用MATLAB 命令創(chuàng)建和運行Simulink 模型7.1.1用MATLAB 命令創(chuàng)建Simulink 模型1. Simulink 模型與文件(1 創(chuàng)建新模型new_system 命令用來在MATLAB 的工作空間創(chuàng)建一個空白的Simulink 模型。語法:new_sys

41、tem(newmodel,option %創(chuàng)建新模型說明:newmodel為模型名;option 選項可以是Library和Model兩種,也可以省略,默認為Model。(2 打開模型open_system 命令用來打開邏輯模型,在Simulink 模型窗口顯示該模型。語法:open_system(model %打開模型說明:model為模型名。(3 保存模型save_system 命令用來保存模型為模型文件,擴展名為.mdl 。語法:save_system(model,文件名 %保存模型說明:model為模型名可省略,如果不給出模型名,則自動保存當(dāng)前的模型;文件名指保存的文件名,是字符串,也

42、可省略,如果不省略則保存為新文件。 【例1.11】用MATLAB 命令創(chuàng)建新模型。new_system(Ex0711model %創(chuàng)建邏輯模型圖7.49 (a 封裝子系統(tǒng)外觀 (b 封裝子系統(tǒng)參數(shù)輸入對話框open_system(Ex0711model %打開模型save_system(Ex0711model,Ex0711 %保存模型文件2. 添加模塊和信號線(1 添加模塊使用add_block命令在打開的模型窗口中添加新模塊。語法:add_block(源模塊名,目標(biāo)模塊名,屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,說明:源模塊名為一個已知的庫模塊名,或在其它模型窗口中定義的模塊名,Simuli

43、nk自帶的模塊為內(nèi)在模塊,例如正弦信號模塊為built-in/Sine Wave;目標(biāo)模塊名為在模型窗口中使用的模塊名。(2 添加信號線模塊需要用信號線連接起來,添加信號線使用add_line命令。語法:add_line(模塊名,起始模塊名/輸出端口號, 終止模塊名/輸入端口號add_line(模塊名,m說明:模塊名為在模型窗口中的模塊名;m為有兩列元素的矩陣,每列給出一個轉(zhuǎn)折點坐標(biāo)。【例1.11續(xù)】用MATLAB命令添加四個模塊連接成一個二階系統(tǒng)模型。add_block(built-in/Step,Ex0711/Step,position,20,100,40,120 %添加階躍信號模塊add

44、_block(built-in/Sum,Ex0711/Sum,position,60,100,80,120 %添加Sum模塊add_block(built-in/Transfer Fcn,Ex0711/Fcn1,position,120,90,200,130%添加傳遞函數(shù)模塊add_block(built-in/Scope,Ex0711/Scope,position,240,100,260,120 %添加示波器模塊add_line(Ex0711,Step/1,Sum/1 %添加連線add_line(Ex0711,Sum/1,Fcn1/1add_line(Ex0711,Fcn1/1,Scope/1add_line(Ex0711,Fcn1/1,Sum/2程序分析:position為位置屬性,模塊名為Ex0711。則出現(xiàn)如圖1.50所示的模型。 3. 設(shè)置模型和模塊屬性(1 模型屬性的獲得 【例1.11續(xù)】獲得模型屬性和各屬性的含義。f1=simget(Ex0711f1 =AbsTol: auto%絕對允許誤差限 Debug: off%是否允許跟蹤調(diào)試 Decimation: 1%輸出位數(shù),每個1點輸出1次 DstWorkspace: current%輸出量工作空間 Fi