MATLAB SIMULINK講解完整版

1、第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.1 SIMULINK仿真環(huán)境仿真環(huán)境 3.2 SIMULINK的基本操作的基本操作 3.3 SIMULINK系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模 3.4 SIMULINK運行仿真運行仿真 3.5 SIMULINK模塊庫模塊庫 3.6 SIMULINK系統(tǒng)仿真應(yīng)用系統(tǒng)仿真應(yīng)用 習題習題 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.1 SIMULINK仿真環(huán)境仿真環(huán)境SIMULINK是MATLAB的一個分支產(chǎn)品，主要用來實現(xiàn)對工程問題的模型化及動態(tài)仿真。SIMULINK體現(xiàn)了模塊化設(shè)計和系統(tǒng)級仿真的思想，采用模塊組合的方法使用戶能夠快速、準確地創(chuàng)建動態(tài)

2、系統(tǒng)的計算機模型，使得建模仿真如同搭積木一樣簡單。SIMULINK現(xiàn)已成為仿真領(lǐng)域首選的計算機環(huán)境。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 具體到電力系統(tǒng)仿真而言，原來的MATLAB編程仿真是在文本命令窗口中進行的，編制的程序是一行行的命令和MATLAB函數(shù)，不直觀也難以與實際電力模型建立形象的聯(lián)系。在SIMULINK環(huán)境中，電力系統(tǒng)元器件的模型都用框圖來表達，框圖之間的連線表示了信號流動的方向。對用戶而言，只要熟悉了SIMULINK仿真平臺的使用方法以及模型庫的內(nèi)容，就可以使用鼠標和鍵盤繪制和組織系統(tǒng)模型，并實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真，完全不必從頭設(shè)計模型函數(shù)或死記那些復(fù)雜的函數(shù)。第3章 SIMULINK應(yīng)用

3、基礎(chǔ) 3.1.1 SIMULINK模塊庫瀏覽器 SIMULINK 仿真環(huán)境包括 SIMULINK 模塊庫和SIMULINK仿真平臺。如圖3-1所示，在MATLAB命令窗口中輸入“simulink”再回車，或單擊工具欄中的SIMULINK圖標 ，可打開SIMULINK模塊庫瀏覽器窗口，如圖3-2所示。 圖3-1 打開SIMULINK模塊庫瀏覽器的方法3.1.1 SIMULINK模塊庫瀏覽器模塊庫瀏覽器SIMULINK仿真環(huán)境包括SIMULINK模塊庫和SIMULINK仿真平臺。如圖3-1所示，在MATLAB命令窗口中輸入“simulink”再回車，或單擊工具欄中的SIMULINK圖標 ，可打開S

4、IMULINK模塊庫瀏覽器窗口，如圖3-2所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-2 SIMULINK模塊庫瀏覽器窗口第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) SIMULINK模塊庫包括標準模塊庫和專業(yè)模塊庫兩大類。標準模塊庫是MATLAB中最早開發(fā)的模塊庫，包括了連續(xù)系統(tǒng)、非連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、信號源、顯示等各類子模塊庫。由于SIMULINK在工程仿真領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，因此各領(lǐng)域?qū)＜覟闈M足需要又開發(fā)了諸如通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、電力系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等20多種專業(yè)模塊庫。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 點擊圖3-2中“樹狀結(jié)構(gòu)目錄窗口”中各模塊庫名前帶“”的小方塊可展開二級子模塊庫的目錄

5、?！澳K窗口”中顯示的是用戶在“樹狀結(jié)構(gòu)目錄窗口”中選中的模塊庫所包含的模塊圖標。如果顯示的模塊圖標前帶“”的小方塊，表明該圖標下還有三級目錄，直接點擊該圖標可在該窗口中展現(xiàn)三級目錄下的模塊圖標。為了敘述方便，本書將模塊庫中以圖標形式表示的典型環(huán)節(jié)稱為模塊，將用典型環(huán)節(jié)模塊組成的系統(tǒng)仿真模型簡稱為模型。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.1.2 SIMULINK仿真平臺仿真平臺從MATLAB窗口進入SIMULINK仿真平臺的方法有以下兩種：(1) 點擊MATLAB菜單欄中的FileNewModel，如圖3-3所示。(2) 點擊SIMULINK模塊庫瀏覽器窗口工具欄上的按鍵。第3章 SIMUL

6、INK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-3 進入SIMULINK仿真平臺方法1第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 完成上述操作，將出現(xiàn)圖3-4所示的SIMULINK仿真平臺。仿真平臺標題欄上的“untitled”表示一個尚未命名的新模型文件。仿真平臺中的菜單欄和工具欄是SIMULINK系統(tǒng)仿真的重要工具。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-4 SIMULINK的仿真平臺第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 仿真平臺菜單欄仿真平臺菜單欄SIMULINK仿真平臺中的菜單包括“File(文件)”、“Edit(編輯)”、“View(查看)”、“Simulation(仿真)”、“Format(格式)”、“Tools(

7、工具)”與“Help(幫助)”七項內(nèi)容。每個主菜單項都有下拉菜單，下拉菜單中每個小菜單為一個命令，只要用鼠標選中，即可執(zhí)行菜單項命令所規(guī)定的操作。其中，編輯和仿真菜單使用最為頻繁。各個菜單命令的等效快捷鍵及功能說明見附錄A。2. 仿真平臺工具欄仿真平臺工具欄SIMULINK仿真平臺中的工具欄歸納起來可分為五類。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (1) 文件管理類：包括 4 個按鍵，分別是按鍵、按鍵、按鍵和按鍵。 (2) 對象管理類：包括 3 個按鍵，分別是按鍵、按鍵和按鍵。 (3) 命令管理類：包括 2 個按鍵，分別是按鍵和按鍵。 (4) 仿真控制類：包括 6 個按鍵、1 個文本框、1 個列表

8、框，分別是按鍵、按鍵、文本框、列表框、按鍵、按鍵和按鍵。 (5) 窗口切換類：包括 6 個按鍵，分別是按鍵、按鍵、按鍵、按鍵、按鍵和按鍵。 工具欄中各個工具圖標及其功能說明見附錄 B。 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.2 SIMULINK的基本操作的基本操作3.2.1 模塊及信號線的基本操作模塊及信號線的基本操作1. 模塊的基本操作模塊的基本操作模塊是系統(tǒng)模型中最基本的元素，不同模塊代表了不同的功能。各模塊的大小、放置方向、標簽、屬性等都是可以設(shè)置調(diào)整的。表3-1列出了SIMULINK中模塊基本操作方法的簡單描述。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 表表3-1 SIMULINK中模塊的基本

9、操作方法中模塊的基本操作方法第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 續(xù)表續(xù)表 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 如圖3-5所示，將模塊進行了三種操作：模塊順時針旋轉(zhuǎn)90、標簽內(nèi)容修改和標簽位置改變。2. 信號線的基本操作信號線的基本操作信號線是系統(tǒng)模型中另一類最基本的元素，熟悉和正確使用信號線是創(chuàng)建模型的基礎(chǔ)。SIMULINK中的信號線并不是簡單的連線，它具有一定流向?qū)傩郧也豢赡嫦?，表示實際模型中信號的流向。表3-2列出了SIMULINK中信號線基本操作方法的簡單描述。 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-5 模塊的基本操作示例第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 表表3-2 SIMULINK中信號

10、線的基本操作方法中信號線的基本操作方法第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.2.2 系統(tǒng)模型的基本操作系統(tǒng)模型的基本操作除了熟悉模塊和信號線的基本操作方法，用戶還需熟悉SIMULINK系統(tǒng)模型本身的基本操作，包括模型文件的創(chuàng)建、打開、保存以及模型的注釋等。表3-3列出了SIMULINK中系統(tǒng)模型基本操作方法的簡單描述。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 表表3-3 SIMULINK中系統(tǒng)模型的基本操作方法中系統(tǒng)模型的基本操作方法第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 如圖3-6所示，在模型中加入注釋文字，使模型更具可讀性。圖3-6 添加注釋文字示例(a) 未加注釋文字；(b) 加入注釋文字第3章 SI

11、MULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.2.3 子系統(tǒng)的建立與封裝子系統(tǒng)的建立與封裝1. 子系統(tǒng)的建立子系統(tǒng)的建立一般而言，電力系統(tǒng)仿真模型都比較復(fù)雜，規(guī)模很大，包含了數(shù)量可觀的各種模塊。如果這些模塊都直接顯示在SIMULINK仿真平臺窗口中，將顯得擁擠、雜亂，不利于用戶建模和分析?？梢园褜崿F(xiàn)同一種功能或幾種功能的多個模塊組合成一個子系統(tǒng)，從而簡化模型，其效果如同其它高級語言中的子程序和函數(shù)功能。在SIMULINK中創(chuàng)建子系統(tǒng)一般有兩種方法。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 1) 通過“子系統(tǒng)”模塊的方法該方法要求在用戶的模型里添加一個稱為Subsystem的子系統(tǒng)模塊，然后再往該模塊里加入組成子系統(tǒng)的各種

12、模塊。這種方法適合于采用自上而下設(shè)計方式的用戶，具體實現(xiàn)步驟如下：(1) 新建一個空白模型。(2) 打開“端口和子系統(tǒng)”(Ports&Subsystems)模塊庫，選取其中的“子系統(tǒng)”(Subsystem)模塊并把它復(fù)制到新建的仿真平臺窗口中。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (3) 雙擊“子系統(tǒng)”模塊，彈出一個子系統(tǒng)編輯窗口。系統(tǒng)自動在該窗口中添加一個輸入和輸出端子，名為In1和Out1，這是子系統(tǒng)與外部聯(lián)系的端口。(4) 將組成子系統(tǒng)的所有模塊都添加到子系統(tǒng)編輯窗口中，合理排列。(5) 按要求用信號線連接各模塊。(6) 修改外接端子標簽并重新定義子系統(tǒng)標簽，使子系統(tǒng)更具可讀性。第3

13、章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2) 通過組合已存在模塊的方法該方法要求在用戶的模型中已有組成子系統(tǒng)所需的所有模塊，并且已做好正確的連接。這種方法適合于采用自下而上設(shè)計方式的用戶，具體實現(xiàn)步驟如下：(1) 打開已經(jīng)存在的模型。(2) 選中要組合到子系統(tǒng)中的所有對象，包括各模塊及其連線。(3) 選擇菜單EditCreate Subsystem命令，模型自動轉(zhuǎn)換成子系統(tǒng)。(4) 修改外接端子標簽并重新定義子系統(tǒng)標簽，使子系統(tǒng)更具可讀性。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 將圖3-6所示的模型用第二種方法創(chuàng)建子系統(tǒng)，創(chuàng)建過程如圖3-7圖3-12所示。圖3-7 選中組合子系統(tǒng)的所有對象(用拖曳鼠標劃定范圍

14、框的方法) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-8 轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)(選擇菜單EditCreate Subsystem) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-9 子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(在子系統(tǒng)圖標上雙擊鼠標鍵進入) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-10 修改外接端子標簽(在原標簽上單擊鼠標鍵進入標簽編輯框) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-11 修改子系統(tǒng)標簽圖(在原標簽上單擊鼠標鍵進入標簽編輯框) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-12 子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換結(jié)果 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 可見，子系統(tǒng)的創(chuàng)建過程比較簡單，但非常有用。值得注意的是，仿真系統(tǒng)的信號源和輸出顯示

15、模塊一般不放進子系統(tǒng)內(nèi)部。2. 子系統(tǒng)的封裝子系統(tǒng)的封裝所謂封裝(Mask)，就是將SIMULINK的子系統(tǒng)“包裝”成一個模塊，并隱藏全部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。訪問該模塊時只出現(xiàn)了一個參數(shù)設(shè)置對話框，模塊中所有需要設(shè)置的參數(shù)都可通過該對話框來統(tǒng)一設(shè)置。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 創(chuàng)建一個子系統(tǒng)封裝模塊的主要步驟為：(1) 創(chuàng)建一個子系統(tǒng)。(2) 選中目標子系統(tǒng)，選擇仿真平臺窗口菜單中的EditMask Subsystem選項，將彈出Mask編輯器窗口，窗口中包含四個標簽頁，如圖3-13所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-13 封裝編輯器窗口第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (3) 使用封

16、裝編輯器不同的標簽頁進行封裝圖標、參數(shù)、初始化和文本的設(shè)置。四個標簽頁主要的功能如下： 圖標(Icon)標簽頁：用來給封裝模塊設(shè)計自定義圖標?！癉rawing commands”命令窗口以MATLAB語句來繪制圖標的編輯區(qū)，通過在“Drawing commands”命令窗口中填寫函數(shù)設(shè)置封裝模塊的圖標。圖標標簽頁的常用繪制命令如表3-4所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 表表3-4 圖標標簽頁的常用繪制命令圖標標簽頁的常用繪制命令第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 參數(shù)(Parameters)標簽頁：最關(guān)鍵的標簽頁，可增加或刪除子系統(tǒng)參數(shù)對話框中的變量以及屬性，如圖3-14所示。其中，“Va

17、riable”項至關(guān)重要，必須和子系統(tǒng)中對應(yīng)模塊內(nèi)設(shè)置的變量名稱一致，才能建立起封裝模塊內(nèi)部變量和封裝對話框之間的聯(lián)系。變量類型可選三類：“可編輯型”(Edit)指定輸入數(shù)據(jù)為可編輯類型，即該變量可由用戶自定義輸入數(shù)據(jù)，這是最普遍的一種類型；“復(fù)選框型”(Checkbox)指定輸入數(shù)據(jù)為復(fù)選框類型，即用戶只能進行選中與否的設(shè)置；“下拉菜單型”(Popup)指定輸入數(shù)據(jù)為下拉菜單類型，即輸入數(shù)據(jù)不可編輯，只能在下拉菜單提供的選項中選擇。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-14 Parameters標簽頁窗口第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 初始(Initialization)標簽頁：通過命令

18、函數(shù)，允許用戶在調(diào)用子系統(tǒng)前通過MATLAB命令窗口進行子系統(tǒng)參數(shù)值的初始設(shè)定，還可以對圖標繪制函數(shù)初始的值進行設(shè)置。 文本(Documentation)標簽頁：可設(shè)定封裝子系統(tǒng)的類型、描述和幫助等文字說明。其中，“封裝類型”(mask type)文本框中的內(nèi)容將作為模塊的類型顯示在封裝模塊的參數(shù)對話框中；“封裝模塊描述”(mask description)多行文本框中的內(nèi)容將顯示在封裝模塊參數(shù)對話框的上部，對封裝模塊的功用和其它注意事項進行描述；“封裝模塊幫助”(mask help)多行文本框中輸入關(guān)于該模塊的幫助，在參數(shù)對話框中的“help”按鍵按下時，MATLAB的幫助系統(tǒng)將顯示此封裝模

19、塊幫助多行文本框中的內(nèi)容。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 【例例3.1】創(chuàng)建一個子系統(tǒng)并對其進行封裝，要求子系統(tǒng)實現(xiàn)功能為：y=m sin(x)+n。解：解：(1) 創(chuàng)建子系統(tǒng)。顯然，該子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與圖3-12所示子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完全一致，不同之處為圖3-12所示子系統(tǒng)中Gain模塊和Constant模塊均為定值，而本例要求子系統(tǒng)中這兩個模塊為可變值。設(shè)置方法為分別雙擊Gain模塊和Constant模塊圖標，在彈出的參數(shù)對話框中將參數(shù)值設(shè)置為m和n即可。創(chuàng)建完成的系統(tǒng)模型及子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-15所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-15 創(chuàng)建完成的系統(tǒng)模型及子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(a) 創(chuàng)建完成

20、的系統(tǒng)模型；(b) 子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (2) 設(shè)置標簽頁。選中目標子系統(tǒng)，選擇仿真平臺窗口菜單中的EditMask Subsystem選項，在彈出的封裝編輯器窗口中分別對各標簽頁進行設(shè)置。 初始標簽頁。為了實現(xiàn)模塊的圖標繪制，首先必須在初始標簽頁的初始命令區(qū)中輸入繪圖向量的初始化命令，如圖3-16(a)所示。 圖標標簽頁。在圖標標簽頁的繪制命令區(qū)輸入圖3-16(b)所示命令。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-16 繪制封裝模塊的圖標(a) 初始化；(b) 繪制圖標第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 點擊圖3-16(b)中的“應(yīng)用”(Apply)按鍵，子系統(tǒng)封裝

21、模塊圖標如圖3-17所示。圖3-17 子系統(tǒng)封裝模塊圖標 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 參數(shù)標簽頁中的 圖標，可增加模塊的輸入變量，設(shè)置完成后如圖 3-18 所示。 圖3-18 參數(shù)標簽頁的設(shè)置 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 文本標簽頁。通過設(shè)置可增加模塊的可讀性，設(shè)置完成后如圖3-19所示。點擊封裝編輯器窗口中的“OK”按鍵，子系統(tǒng)的封裝過程結(jié)束。雙擊圖3-17中的封裝模塊，將彈出該模塊的參數(shù)對話框，如圖3-20所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-19 文本標簽頁的設(shè)置 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-20 封裝模塊的參數(shù)對話框 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 可

22、見，變量的字符、類型、說明以及封裝子系統(tǒng)的類型、描述等設(shè)置均符合要求。該封裝模塊與SIMULINK內(nèi)部模塊的參數(shù)對話框結(jié)構(gòu)和特性也完全一致。(3) 運用封裝模塊。對圖3-20所示的參數(shù)對話框進行參數(shù)設(shè)置，即分別在參數(shù)設(shè)置區(qū)的“Gain”和“Constant”編輯框中輸入?yún)?shù)設(shè)定值，如圖3-21所示。選擇SIMULINK仿真平臺窗口菜單中的SimulationStart選項，開始仿真。仿真結(jié)束后，雙擊圖3-17中的示波器模塊，彈出示波器窗口，顯示系統(tǒng)輸出信號波形，如圖3-22所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-21 封裝模塊的參數(shù)設(shè)置 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-22 系統(tǒng)

23、仿真結(jié)果顯示 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.3 SIMULINK系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模前面已論述了SIMULINK建模中的一些基本操作方法，下面將對創(chuàng)建SIMULINK模型的步驟進行分析。SIMULINK系統(tǒng)建模的過程和具體操作步驟一般如下：(1) 分析待仿真系統(tǒng)，確定待建模型的功能需求和結(jié)構(gòu)。(2) 啟動模塊庫瀏覽器窗口，選擇菜單中的FileNewModel選項，新建一個模型文件。(3) 在模塊庫瀏覽器窗口中找到模型所需的各模塊，并分別將其拖曳到新建的仿真平臺窗口中。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (4) 將各模塊適當排列，并用信號線將其正確連接。有幾點需要注意： 在建模之前應(yīng)對模塊和信

24、號線有一個整體、清晰和仔細的安排，這樣在建模時會省下很多不必要的麻煩； 模塊的輸入端只能和上級模塊的輸出端相連接； 模塊的每個輸入端必須要有指定的輸入信號，但輸出端可以空置。(5) 對模塊和信號線重新標注。(6) 依據(jù)實際需要對相應(yīng)模塊設(shè)置合適的參數(shù)值。(7) 如有必要，可對模型進行子系統(tǒng)建立和封裝處理。(8) 保存模型文件。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 【例例3.2】工業(yè)控制領(lǐng)域常用的溫度變送器的功能是把現(xiàn)場的溫度信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電信號傳送給監(jiān)控設(shè)備。設(shè)該溫度變送器的溫度測量范圍為TminTmaxC，對應(yīng)的輸出為420 mA的電流信號。試用SIMULINK創(chuàng)建能反映該系統(tǒng)工作特性的仿真模

25、型。解：解：(1) 確定待建模型的功能需求。分析題意，溫度變送器的本質(zhì)即傳感器，將溫度參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏繀?shù)。因為是線性轉(zhuǎn)換，所以很容易得到輸入值與輸出值之間的關(guān)系：minminmax)(164TTTIT(3-1) 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 其中，I為變送器輸出的電流信號值，范圍為420 mA；Tmin和Tmax分別為變送器溫度測量范圍的下限值和上限值，其值均可設(shè)置；T為變送器輸出的電流信號值為I時對應(yīng)的實測溫度值。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (2) 創(chuàng)建SIMULINK模型文件。新建一個SIMULINK模型文件，找到創(chuàng)建系統(tǒng)模型所需的各模塊并拖曳到新建的仿真平臺窗口中。將各模塊排列

26、好，并將其用信號線正確連接，如圖3-23所示。其中，Ramp模塊1個，來自“Sources”子庫，用于模擬變送器輸出電流值信號；Constant模塊3個，來自“Sources”子庫，用于設(shè)定公式(3-1)中的常量“4”以及可設(shè)置改變的溫度限值Tmin和Tmax；Add模塊3個，來自“Math Operations”子庫，用于把兩個輸入信號相加或相減；Gain模塊1個，來自“Math Operations”子庫，用于將輸入信號乘上1/16；Product模塊1個，來自“Math Operations”子庫，用于把兩個輸入信號相乘；Scope模塊1個，來自“Sinks”子庫，用于顯示系統(tǒng)模型的仿真

27、輸出波形。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-23 未經(jīng)修飾的仿真系統(tǒng)圖 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (3) 設(shè)置模塊參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的實際物理意義，修改各模塊標簽名稱(見圖3-24)。圖3-24 修改標簽后的仿真系統(tǒng)圖第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 對各模塊設(shè)置合適的參數(shù)值，方法為雙擊目標模塊圖標，進入其屬性對話框。其中，Imin、Tmax、Tmin模塊由默認值1分別設(shè)置為4、T2、T1；K模塊由默認值1設(shè)置為1/16；模型左側(cè)的兩個Add模塊由默認符號“+”設(shè)置為符號“+”。參數(shù)設(shè)置如圖3-25圖3-27所示，設(shè)置完成后的系統(tǒng)模型如圖3-28所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ)

28、 圖3-25 Imin、Tmax模塊參數(shù)設(shè)置第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-26 K模塊參數(shù)設(shè)置第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-27 Add模塊參數(shù)設(shè)置第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-28 完整的系統(tǒng)仿真圖第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (4) 創(chuàng)建子系統(tǒng)并進行封裝處理。將圖3-28中除l、T兩模塊外的所有模塊和信號線通過拖曳鼠標的方法選中，選擇菜單EditCreate Subsystem命令，模型自動轉(zhuǎn)換成子系統(tǒng)。將其輸入、輸出端子的標注和子系統(tǒng)的標簽進行適當調(diào)整，結(jié)果如圖3-29所示。圖3-29 完成子系統(tǒng)創(chuàng)建 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 選中子系統(tǒng)，選擇菜

29、單EditMask Subsystem命令，進行封裝設(shè)置。在圖標標簽頁的繪制命令區(qū)輸入命令：disp(I2T)。在參數(shù)標簽頁中添加T1和T2參數(shù)，如圖3-30所示。在文本標簽頁中設(shè)置封裝模塊的說明文本，其中，“封裝類型”(Mask type)文本框中輸入“I2T Mask Block”；“封裝模塊說明”(Mask description)多行文本框中輸入“Models the equation for a formula: T=(I-4)*(T2-T1)/16+T1. The Tmax Value(T2) and Tmin Value(T1) are masked block paramete

30、rs.”。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-30 參數(shù)標簽頁設(shè)置第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 至此，子系統(tǒng)的創(chuàng)建及封裝工作基本完成，系統(tǒng)最終模型如圖3-31所示。雙擊子系統(tǒng)封裝模塊，彈出的模塊參數(shù)對話框如圖3-32所示。(5) 保存模型文件，文件名為I2T.mdl。圖3-31 系統(tǒng)最終模型 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-32 封裝模塊參數(shù)對話框 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.4 SIMULINK運行仿真運行仿真3.4.1 運行仿真過程運行仿真過程SIMULINK一般使用窗口菜單命令進行仿真，方便且人機交互性強，用戶可容易地進行仿真解法及仿真參數(shù)的選擇、定義和修改等操

31、作。使用窗口菜單命令進行仿真主要可以完成以下一些操作過程。1. 設(shè)置仿真參數(shù)設(shè)置仿真參數(shù)選擇菜單選項SimulationConfiguration Parameters可以進行仿真參數(shù)及算法的設(shè)置。選擇此選項后會顯示仿真參數(shù)對話框，如圖3-33所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-33 仿真參數(shù)對話框第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 此對話框包含的主要屬性頁的內(nèi)容及功能如下：(1) Solver：設(shè)置仿真的起始和終止時間，設(shè)置積分解法以及步長等參數(shù)；(2) Data Import/Export：SIMULINK和MATLAB工作間數(shù)據(jù)的輸入和輸出設(shè)定，以及數(shù)據(jù)存儲時的格式、長度等參數(shù)設(shè)

32、置；(3) Diagnostics：允許用戶選擇在仿真過程中警告信息顯示等級。選擇適當?shù)乃惴ú⒃O(shè)置好其它仿真參數(shù)后，選擇對話框中的“OK”或“Apply”命令，修改的設(shè)置生效。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 啟動仿真啟動仿真完成仿真參數(shù)的設(shè)置后，就可以開始仿真。確認待仿真的仿真平臺窗口為當前窗口，選擇菜單選項Simulation Start或點擊工具欄中的圖標啟動仿真。3. 顯示仿真結(jié)果顯示仿真結(jié)果如果建立的模型沒有錯誤，選擇的參數(shù)合適，則仿真過程將順利進行。這時，雙擊模型中用來顯示輸出的模塊(如Scope模塊)，就可以觀察到仿真的結(jié)果。當然，也可以在仿真開始前先雙擊打開顯示輸出模塊，

33、再開始仿真。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 4. 停止仿真停止仿真對于仿真時間較長的模型，如果在仿真過程結(jié)束之前，用戶想停止此次仿真過程，可以選擇菜單選項SimulationStop停止仿真。5. 仿真診斷仿真診斷在仿真過程中若出現(xiàn)錯誤，SIMULINK將會終止仿真并彈出一個標題為“Error Dialog”的帶有明顯出錯圖標的錯誤提示框。點擊提示框中的“OK”按鍵，將顯示如圖3-34的錯誤信息對話框。該對話框分為如下三部分：(1) 出錯信息列表。顯示所有出錯信息，包含四個列項如下：第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) Message：信息類型，如模塊錯誤，連線警告等； Source：模型中出錯

34、的模塊名； Reported by：出錯信息來源，如SIMULINK、Stateflow、Workshop等； Summary：出錯信息概括。(2) 當前錯誤詳細信息顯示。用戶可以在出錯信息列表中選擇任意一條錯誤，當前所選錯誤的詳細信息將顯示在本區(qū)域。(3) 命令按鍵部分。點擊“Open”按鍵可用來打開出錯模型并以黃色突出顯示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-34 錯誤信息對話框第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.4.2 仿真參數(shù)的設(shè)置仿真參數(shù)的設(shè)置如前所述，選擇菜單選項SimulationConfiguration Parameters，將顯示仿真參數(shù)對話框，如圖3-33所示。這里

35、介紹解法設(shè)置屬性頁(Solver)中最常用的設(shè)置項，讀者可以通過查閱help文檔了解其它項目的相關(guān)內(nèi)容。1. 設(shè)置仿真時間設(shè)置仿真時間設(shè)置仿真時間非常重要，它決定了模型仿真的時間或取值區(qū)域，其設(shè)置完全根據(jù)待仿真系統(tǒng)的特性確定，反映在輸出顯示上就是示波器的橫軸坐標值的取值范圍?！癝tart time”和“Stop time”項分別用以設(shè)置仿真開始時間(或取值區(qū)域下限)和終止時間(或取值區(qū)域上限)，默認值分別為0.0和10.0。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 選擇仿真算法選擇仿真算法在SIMULINK的仿真過程中選擇合適的算法是很重要的。仿真算法是求常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程解的數(shù)值計

36、算方法，主要有歐拉法(Eular)、阿達姆斯法(Adams)和龍格庫塔法(Runge-Kutta)。由于動態(tài)系統(tǒng)的差異性，使得某種算法對某類問題比較有效，而另外算法對另一類問題更有效。因此，對不同的問題，可以選擇不同的適應(yīng)算法和相應(yīng)的參數(shù)，以得到更準確、快速的解。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 根據(jù)仿真步長，SIMULINK中提供的常微分方程數(shù)值計算的算法大致可以分兩類：(1) Variable Step：可變步長類算法，在仿真過程中可以自動調(diào)整步長，并通過減小步長來提高計算的精度。(2) Fixed Step：固定步長類算法，在仿真過程中采取基準采樣時間作為固定步長。一般而言，使用變步長的

37、自適應(yīng)算法是比較好的選擇。這類算法會按照設(shè)定的精確度在各積分段內(nèi)自適應(yīng)地尋找最大步長進行積分，從而使得效率最高。SIMULINK中的各種仿真算法及其說明參見表3-5。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 表表3-5 SIMULINK中的各種仿真算法及其說明中的各種仿真算法及其說明 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.4.3 示波器的使用示波器的使用示波器(Scope)模塊是SIMULINK仿真中非常重要的一個模塊，不僅可以實現(xiàn)仿真結(jié)果波形的顯示，而且可以同時保存波形數(shù)據(jù)，是人機交互的重要手段。雙擊示波器模塊圖標，即可彈出示波器的窗口界面，如圖3-35所示。示波器模塊屬性的設(shè)置對用戶觀察和分析仿真

38、結(jié)果影響很大，必須進行合適的屬性設(shè)置才能得到滿意的顯示效果。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-35 示波器窗口界面第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 示波器參數(shù)示波器參數(shù)點擊“示波器參數(shù)”按鍵，彈出示波器參數(shù)對話框，該對話框中含有兩個標簽頁，分別是“常規(guī)”(General)和“數(shù)據(jù)”(Data history)標簽頁，如圖3-36所示。 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-36 示波器參數(shù)對話框(a) 常規(guī)標簽頁；(b) 數(shù)據(jù)標簽頁 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 1) “常規(guī)”(General)標簽頁(1) “坐標個數(shù)”(Number of Axes)文本框：用于設(shè)定示波器的

39、y軸數(shù)量，即示波器的輸入信號端口的個數(shù)，默認值為1，即該示波器用以觀察一路信號。若將其設(shè)為2，則可以同時觀察兩路信號，示波器的圖標也自動變?yōu)閮蓚€輸入端口。依此類推，一個示波器可設(shè)置為同時觀察多路信號。將該項參數(shù)設(shè)定為2后的示波器模塊圖標及示波器窗口如圖3-37所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-37 設(shè)置示波器參數(shù)以觀察兩路數(shù)據(jù)(a) 模塊圖標；(b) 窗口界面 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (2) “時間范圍”(Time range)文本框：用于設(shè)定示波器時間軸的最大值，一般可選“自動”(auto)，這樣x軸可以自動以系統(tǒng)的仿真起始和終止時間作為示波器的時間顯示范圍。(3) “

40、單位標簽”(Tick labels)下拉框：用于選擇標簽的貼放位置。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (4) “采樣”(Sampling)下拉框：用于選擇數(shù)據(jù)取樣方式，包括“抽取”(decimation)和“采樣時間”(sample time)兩種方式?！俺槿　狈绞奖硎井敳蓸酉吕蛴覀?cè)文本框輸入數(shù)據(jù)N時，從每N個輸入數(shù)據(jù)中抽取一個用來顯示。可見，設(shè)定的數(shù)字N越大，顯示的波形就越粗糙，但數(shù)據(jù)存儲的空間可以減少，一般該文本框保持默認值1，表示所有輸入數(shù)據(jù)均顯示。若采用“采樣時間”方式，則需要在采樣下拉框右側(cè)文本框中輸入采樣的時間間隔，并按采樣間隔提取數(shù)據(jù)顯示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2)

41、 “數(shù)據(jù)”(Data history)標簽頁(1) “僅顯示最新的數(shù)據(jù)”(Limit data points to last)復(fù)選框：用于數(shù)據(jù)點數(shù)設(shè)置。選中后，其后的文本框被激活，默認值為5000，表示示波器顯示5000個數(shù)據(jù)，若超過5000個數(shù)據(jù)，也僅顯示最后的5000個數(shù)據(jù)。若不選該項，所有數(shù)據(jù)都顯示，但對計算機內(nèi)存要求較高。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (2) “保存數(shù)據(jù)至工作間”(Save data to workspace)復(fù)選框：數(shù)據(jù)在顯示的同時被保存到MATLAB工作空間中。若選中該項，將激活該復(fù)選框下的另兩個參數(shù)設(shè)置項：“變量名”文本框用于設(shè)置保存數(shù)據(jù)的名稱，以便在MATL

42、AB工作空間中識別和調(diào)用該數(shù)據(jù)；“格式”文本框用于設(shè)置數(shù)據(jù)的保存格式。數(shù)據(jù)的保存格式有三種：“數(shù)組”(Array)格式，用于只有一個輸入變量的數(shù)據(jù)保存格式；“帶時間變量的結(jié)構(gòu)” (Structure with time)格式，用于同時保存波形數(shù)據(jù)和時間；“結(jié)構(gòu)”(Structure)格式，用于僅保存波形數(shù)據(jù)。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 圖形縮放圖形縮放仿真波形在示波器中顯示，有時用戶需要對波形顯示區(qū)域和大小進行適當調(diào)整，達到最佳觀察效果。示波器窗口的工具欄提供了四個工具按鍵用以圖形縮放操作。(1) 區(qū)域放大按鍵：首先在工具欄中點擊區(qū)域放大按鍵，然后在窗口中需要放大的區(qū)域上按住鼠標左

43、鍵并拖曳一個矩形框，用矩形框框住需要放大的圖形區(qū)域，松開鼠標左鍵，該區(qū)域被放大顯示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (2) x軸放大按鍵：首先在工具欄中點擊x軸放大按鍵，然后在窗口中需要放大的區(qū)域按住鼠標左鍵，并沿x軸方向拖拉即可。(3) y軸放大按鍵：首先在工具欄中點擊y軸放大按鍵，然后在窗口中需要放大的區(qū)域上按住鼠標左鍵，并沿y軸方向拖拉即可。(4) 自動尺寸按鍵：能自動地調(diào)整示波器的橫軸和縱軸，既可完全顯示用戶設(shè)置的仿真時間域以及對應(yīng)的結(jié)果數(shù)值域，又能取得合理的顯示效果，應(yīng)用非常方便。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3. 坐標軸范圍坐標軸范圍示波器的x軸和y軸的最大取值范圍一般是自動

44、設(shè)定的，利用圖形縮放中的放大鏡功能可以在x軸和y軸的范圍內(nèi)選取其中一部分顯示。當需要進一步放大y軸的范圍或更精確地標定y軸的坐標范圍時，可以利用軸參數(shù)設(shè)置頁進行設(shè)置。在示波器窗口的圖形區(qū)域內(nèi)單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“Axes parameters”選項，出現(xiàn)一個名為“scope properties:axis1”的軸屬性對話框，如圖3-38所示。其中的Y-min與Y-max用來設(shè)置縱軸顯示數(shù)值范圍；Title項用來給顯示信號命名。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-38 示波器y軸范圍設(shè)定第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 【例例3.3】對例3.2所建模型進行仿真，并觀察系統(tǒng)特性

45、。解：解：(1) 打開例3.2中建立的模型文件12T.mdl。選擇菜單中的SimulationConfiguration Parameters選項，將“Simulation time”設(shè)置區(qū)域內(nèi)的“開始時間”(Start time)設(shè)置為4.0，“結(jié)束時間”(Stop time)設(shè)置為20.0。(2) 雙擊封裝模塊，將參數(shù)對話框中的Tmax和Tmin分別設(shè)置為50和0，點擊“OK”按鍵。(3) 選擇菜單中的SimulationStart選項或點擊工具欄中圖標，開始仿真。仿真結(jié)束后，雙擊示波器模塊，在彈出的示波器面板中可以觀察系統(tǒng)仿真結(jié)果，如圖3-39(a)所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ)

46、 (4) 雙擊子系統(tǒng)封裝模塊，將參數(shù)對話框中的Tmax和Tmin分別設(shè)置為100和0，點擊“OK”按鍵。重新運行仿真并查看示波器，結(jié)果如圖3-39(b)所示?？梢?，該模型能正確仿真不同溫度輸入范圍溫度變送器的工作特性。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-39 例3.3仿真結(jié)果(a) 溫度范圍為050；(b) 溫度范圍為0100第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.5 SIMULINK模塊庫模塊庫SIMULINK的最大特點之一就是提供了很多的基本模塊，目的是讓用戶能把更多的精力投入到系統(tǒng)模型本身的結(jié)構(gòu)和算法研究上。SIMULINK的每個模塊對用戶都是透明的，用戶只需知道模塊的輸入、輸出、功能

47、以及內(nèi)部可設(shè)置參數(shù)的意義，而不必管模塊內(nèi)部是怎樣實現(xiàn)的，事件是如何驅(qū)動的等細節(jié)性問題。這樣，用戶要做的只是根據(jù)需要選擇合適的模塊，然后正確連接它們，即可以輕松、有效的方式完成自己的仿真任務(wù)。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-2所示模塊庫瀏覽器窗口的樹狀結(jié)構(gòu)圖窗口中，共顯示了28個模塊庫(用戶在安裝時可以有選擇性地安裝，具體模塊庫個數(shù)由用戶安裝時的選擇項決定)。對于電力系統(tǒng)仿真而言，常用的模塊庫有兩個：標準SIMULINK模塊庫和電力系統(tǒng)模塊庫。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.5.1 標準標準SIMULINK模塊庫模塊庫如圖3.2所示，標準SIMULINK模塊庫在樹狀結(jié)構(gòu)圖窗口中名為

48、“Simulink”。單擊Simulink圖標，在模塊窗口中展開該模塊庫，共含16個子庫，分別為“常用模塊庫(Commonly Used Blocks)”、“連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(Continuous)”、“非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(Discontinuities)”、“離散系統(tǒng)模塊庫(Discrete)”、“邏輯與位操作模塊庫(Logic and Bit Operations)”、“查表模塊庫(Look-Up Tables)”、“數(shù)學運算模塊庫(Math Operations)”、“模塊聲明庫(Model Verification)”、“模塊通用功能庫(Model-Wide Utilities)”、“端口

49、和子系統(tǒng)模塊庫(Ports & Subsystems)”、第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) “信號屬性模塊庫(Signal Attributes)”、“信號數(shù)據(jù)流模塊庫(Signal Routing)”、“接收器模塊庫(Sinks)”、“信號源模塊庫(Sources)”和“用戶自定義函數(shù)庫(User-Defined Functions)”、“附加的數(shù)學與離散函數(shù)庫(Additional Math and Discrete)”。下面簡單介紹各模塊子庫中包含的常用模塊類型及主要應(yīng)用，各模塊子庫包含的具體模塊及詳細說明在附錄C中列出。1. 信號源模塊庫信號源模塊庫“信號源模塊庫”提供了20多

50、種常用的信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生系統(tǒng)的激勵信號，并且可以從MATLAB工作空間及.mat文件中讀入信號數(shù)據(jù)。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 接收器模塊庫接收器模塊庫“接收器模塊庫”提供了9種常用的顯示和記錄儀表，用于觀察信號的波形或記錄信號數(shù)據(jù)。該模塊庫包含的常用模塊的名稱及功能簡介參見附錄C表C2。3. 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫連續(xù)系統(tǒng)模塊庫“連續(xù)系統(tǒng)模塊庫”提供了用于構(gòu)建連續(xù)控制系統(tǒng)仿真模型的模塊。該模塊庫包含的常用模塊的名稱及功能簡介參見附錄C表C3。4. 離散系統(tǒng)模塊庫離散系統(tǒng)模塊庫“離散系統(tǒng)模塊庫”的功能基本與連續(xù)系統(tǒng)模塊庫相對應(yīng)，但它是對離散信號的處理。該模塊庫包含的模塊較豐富，其中常用

51、的模塊的名稱及功能簡介參見附錄C表C4。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 5. 非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫“非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫”中的模塊用于模擬各種非線性環(huán)節(jié)。6. 數(shù)學運算模塊庫數(shù)學運算模塊庫“數(shù)學運算模塊庫”提供了用于完成各種數(shù)學運算(包括加、減、乘、除以及復(fù)數(shù)計算、函數(shù)計算等)的模塊。7. 邏輯與位操作模塊庫邏輯與位操作模塊庫“邏輯與位操作模塊庫”提供了用于完成各種邏輯與位操作(包括邏輯比較、位設(shè)置等)的模塊。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 8. 信號數(shù)據(jù)流模塊庫信號數(shù)據(jù)流模塊庫“信號數(shù)據(jù)流模塊庫”提供了用于仿真系統(tǒng)中信號和數(shù)據(jù)各種流向控制操作(包括合并、分離、選擇、數(shù)據(jù)讀、寫)的

52、模塊。9. 端口和子系統(tǒng)模塊庫端口和子系統(tǒng)模塊庫“端口和子系統(tǒng)模塊庫”提供了許多按條件判斷執(zhí)行的使能和觸發(fā)模塊，還包括重要的子系統(tǒng)模塊。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 10. 用戶自定義函數(shù)庫用戶自定義函數(shù)庫“用戶自定義函數(shù)庫”內(nèi)的模塊可以在系統(tǒng)模型中插入M函數(shù)、S函數(shù)以及自定義函數(shù)等，使系統(tǒng)的仿真功能更強大。11. 常用模塊庫常用模塊庫“常用模塊庫”將上述各模塊庫中最經(jīng)常使用的模塊放在一起，目的是為了方便用戶使用。12. 其它模塊庫其它模塊庫還有其它幾個模塊庫，由于應(yīng)用較少，這里就不作介紹了，用戶若有應(yīng)用，可查看MATLAB幫助文檔。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.5.2 電力系統(tǒng)模

53、塊庫電力系統(tǒng)模塊庫電力系統(tǒng)模塊庫是專用于RLC電路、電力電子電路、電機傳動控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)仿真的模塊庫。該模塊庫中包含了各種交/直流電源、大量電氣元器件和電工測量儀表以及分析工具等。利用這些模塊可以模擬電力系統(tǒng)運行和故障的各種狀態(tài)，并進行仿真和分析。電力系統(tǒng)模塊庫在樹狀結(jié)構(gòu)圖窗口中名為SimPower Systems，以SimPowerSystem 4.0為例，展開后如圖3-40所示，共含7個可用子庫和1個廢棄的相量子庫。SimPower Systems 4.0中還含有一個功能強大的圖形用戶分析工具Powergui。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-40 電力系統(tǒng)模塊庫第3章 SIMU

54、LINK應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 電源子庫電源子庫“電源子庫”提供了7種電源模塊，分別是單相交流電流源、單相交流電壓源、單相受控電流源和單相受控電壓源、直流電壓源、三相可編程電壓源和三相電源模塊。這些模塊的圖標及功能簡介參見附錄D表D1。2. 元件子庫元件子庫“元件子庫”提供了29種常用的電氣元件模塊，其中有9種變壓器模塊(包括耦合電路)、7種線路模塊、5種負荷模塊、4種斷路器模塊(包括避雷針模塊)、1個物理接口端子模塊、1個接地模塊、1個中性點模塊和1個三相濾波器模塊。這些模塊的圖標及功能簡介參見附錄D表D2，詳細使用參見第4章。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3. 電機子庫電機子庫“電機子庫”提供

55、了16種常用的電機模塊，其中有2種簡化的同步電機、3種詳細的同步電機、2種直流電機、2種異步電機、1個汽輪機及控制器、1個永磁同步電機、2種電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、1個電機信號分離模塊、1個勵磁系統(tǒng)、1個水力和蒸汽渦輪調(diào)速系統(tǒng)模型。電機參數(shù)的單位有標幺制和國際單位制兩種。電機模塊既可用作電動機，也可用作發(fā)電機。這些模塊的圖標及功能簡介參見附錄D表D3，詳細使用參見第4章。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 4. 電力電子子庫電力電子子庫“電力電子子庫”提供了9種模塊，分別是二極管、簡化晶閘管、復(fù)雜晶閘管、GTO、理想開關(guān)、MOSFET、IGBT、通用橋式電路和三電平橋式電路。這些模塊的圖標及功能簡介參見

56、附錄D表D4，詳細使用參見第5章。5. 測量子庫測量子庫“測量子庫”中的模塊有5種，分別是電壓測量模塊、電流測量模塊、阻抗測量模塊、三相電壓電流測量模塊和萬用表模塊。這些模塊的圖標及功能簡介參見附錄D表D5。6. 相量子庫相量子庫“相量子庫”已經(jīng)被廢棄，其中僅包含一個靜止無功補償器模塊(Static Var Compensator)。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 7. 應(yīng)用子庫應(yīng)用子庫“應(yīng)用子庫”中又包含了3個子庫，分別是“分布式電源子庫”、“特種電機子庫”和“FACTS子庫”?！胺植际诫娫醋訋臁敝心壳爸缓羞m合于普通風能發(fā)電系統(tǒng)的分布式能源模型；“特種電機子庫”中含有特殊的直流、交流電機

57、模塊和軸系及減速器模型；“FACTS子庫”中含有HVDC系統(tǒng)模型、基于FACTS的電力電子模塊和特種變壓器。這些模塊相對而言都比較復(fù)雜，讀者可以在具體應(yīng)用時參看SIMULINK的幫助。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 8. 附加子庫附加子庫附加子庫中包含了上述模塊庫中沒有的其它電氣元件模型，使用這些模塊可以使系統(tǒng)的仿真功能更加強大。附加子庫又包含了7個子模塊庫，其中“額外電機子庫”(Additonal Machines)和“三相模塊庫”(Three-Phase Library)已經(jīng)廢棄，剩余的5個子模塊庫分別涉及控制模塊、離散控制模塊、離散測量模塊、測量模塊、相量模塊等相關(guān)內(nèi)容，包括RMS測量

58、、有效和無功功率計算、傅里葉分析、HVDC 控制、軸系變換、三相V-I 測量、三相脈沖和信號發(fā)生、三相序列分析、三相 PLL 和連續(xù)/離散同步6/12脈沖發(fā)生器等。這些模塊的圖標及功能簡介參見附錄D表D6。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 3.6 SIMULINK系統(tǒng)仿真應(yīng)用系統(tǒng)仿真應(yīng)用3.6.1 一般控制系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用一般控制系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用【例例3.4】對圖3-41所示的控制系統(tǒng)進行建模仿真，求系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性。圖3-41 控制系統(tǒng)框圖第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 解：解：(1) 選擇SIMULINK模塊庫瀏覽器工具欄中的圖標，打開一個新的SIMULINK仿真平臺窗口。(2) 從S

59、IMULINK模塊庫瀏覽器中尋找并拖曳相應(yīng)的模塊到仿真平臺窗口，進行適當?shù)呐帕?，如圖3-42所示。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-42 目標模塊選取并合理排列第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 其中，Step模塊來自SIMULINK標準模塊庫的Sources子庫，用以模擬階躍輸入信號；Transfer Fcn模塊來自SIMULINK標準模塊庫的Continuous子庫，用以實現(xiàn)系統(tǒng)前向通道中包含的傳遞函數(shù)環(huán)節(jié)；Transfer Fcn1模塊來自SIMULINK標準模塊庫的Continuous子庫，用以實現(xiàn)系統(tǒng)后向反饋通道中包含的傳函環(huán)節(jié)；Integrator模塊來自SIMULINK標準模

60、塊庫的Continuous子庫，用以實現(xiàn)系統(tǒng)中包含的積分環(huán)節(jié)；Sum模塊來自SIMULINK標準模塊庫的Math Operations子庫，用以實現(xiàn)系統(tǒng)中的反饋累加環(huán)節(jié)；Scope模塊來自SIMULINK標準模塊庫的Sinks子庫，是用以觀察輸出信號的示波器。第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) (3) 按圖3-43設(shè)置Transfer Fcn模塊參數(shù)；按圖3-44設(shè)置Transfer Fcn1模塊參數(shù)；按圖3-45設(shè)置Sum模塊參數(shù)。圖3-43 Transfer Fcn模塊的參數(shù)設(shè)置 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-44 Transfer Fcn1模塊的參數(shù)設(shè)置 第3章 SIMULINK應(yīng)用基礎(chǔ) 圖3-