MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版的課件第3章Simulink仿真

《MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第3版）》

電子工業(yè)出版社出版2012.1作者：王正林王勝開等聯(lián)系郵箱：wa_2003@126.MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!本書8年的發(fā)展歷程第1版，2005.7月出版第2版，2008.7月出版第3版，2012.1月出版MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.1引言3.2SIMULINK仿真概述3.3SIMULINK的模塊庫簡介3.4SIMULINK功能模塊的處理3.5SIMULINK仿真設置3.6SIMULINK仿真舉例3.7SIMULINK自定義功能模塊3.8S函數(shù)設計與應用第3章SIMULINK仿真MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3.2Simulink仿真概述Simulink是MATLAB軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于它與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入的，從而使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構建而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入、輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內部是如何實現(xiàn)的。通過對這些基本模塊的調用，再將它們連接起來就可以構成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進行存?。?，進而進行仿真與分析。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!3.2.2Simulink建模仿真一個典型的Simulink模型由以下三種類型的模塊構成：信號源模塊信號源為系統(tǒng)的輸入，它包括常數(shù)信號源、函數(shù)信號發(fā)生器（如正弦波和階躍函數(shù)等）以及用戶自己在MATLAB中創(chuàng)建的自定義信號。被模擬的系統(tǒng)模塊系統(tǒng)模塊作為仿真的中心模塊，它是Simulink仿真建模所要解決的主要部分。輸出顯示模塊MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!3.4Simulink功能模塊的處理圖3.8“功能模塊參數(shù)設置”對話框圖3.10“示波器屬性”對話窗框MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.4.3Simulink模塊間的連線處理（1）改變粗細：線所以有粗細是因為線引出的信號可以是標量信號或向量信號，當選中Format菜單下的WideVectorLines時，線的粗細會根據(jù)線所引出的信號是標量還是向量而改變，如果信號為標量則為細線，若為向量則為粗線。選中VectorLineWidths則可以顯示出向量引出線的寬度，即向量信號由多少個單一信號合成。（2）設定標簽：只要在線上雙擊鼠標，即可輸入該線的說明標簽。也可以通過選中線，然后打開Edit菜單下的SignalProperties進行設定，其中Signalname屬性的作用是標明信號的名稱，設置這個名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關的端口相連的所有直線附近都會出現(xiàn)寫有信號名稱的標簽。（3）線的折彎：按住Shift鍵，再用鼠標在要折彎的線處單擊一下，就會出現(xiàn)圓圈，表示折點，利用折點就可以改變線的形狀。（4）線的分支：按住鼠標右鍵，在需要分支的地方拉出即可，或者按住Ctrl鍵并在要建立分支的地方用鼠標拉出即可。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3.5.2工作空間數(shù)據(jù)導入/導出設置（1）Loadfromworkspace：選中前面的復選框即可從MATLAB工作空間獲取時間和輸入變量，一般時間變量定義為t，輸入變量定義為u。Initialstate用來定義從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。（2）Savetoworkspace：用來設置存在MATLAB工作空間的變量類型和變量名，可以選擇保存的選項有：時間、端口輸出、狀態(tài)和最終狀態(tài)。選中選項前面的復選框并在選項后面的編輯框輸入變量名，就會把相應數(shù)據(jù)保存到指定的變量中。常用的輸出模塊為信號與系統(tǒng)模塊庫（Signals&Systems）中的Out1模塊和輸出方式庫（Sink）中的ToWorkspace模塊。（3）Saveoptions：用來設置存往工作空間的有關選項MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3.7Simulink自定義功能模塊自定義功能模塊的創(chuàng)建有以下兩種方法。（1）一種方法是采用Signal&Systems模塊庫中的Subsystem功能模塊，利用其編輯區(qū)設計組合新的功能模塊。（2）另一種方法是將現(xiàn)有的多個功能模塊組合起來，形成新的功能模塊。自定義功能模塊的封裝首先選中Subsystem功能模塊，再打開Edit菜單中的MaskSubsystem進入mask的編輯窗口，可以看出有3個標簽頁。1．Icon標簽頁它用于設定功能模塊外觀，最重要的部分是DrawingCommands，在該區(qū)域內可以用disp指令設定功能模塊的文字名稱，用plot指令畫線，用dpoly指令畫轉換函數(shù)。2．Initialization標簽頁它用于設定輸入數(shù)據(jù)窗口（PromptList），它主要用來設計輸入提示（prompt）以及對應的變量名稱（variable）。在prompt欄上輸入變量的含義，其內容會顯示在輸入提示中。variable是仿真要用到的變量，該變量的值一直存于maskworkspace中，因此可以與其他程序相互傳遞。3．Documentation標簽頁它用于設計該功能模塊的文字說明，主要針對完成的功能模塊來編寫相應的說明文字和Help。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!內容提要Simulink的出現(xiàn)給控制系統(tǒng)分析與設計帶來了福音。它有兩個主要功能：Simu（仿真）和Link（連接），即該軟件可以利用鼠標在模型窗口上繪制出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后利用Simulink提供的功能來對系統(tǒng)進行仿真和分析。通過本章，讀者對Simulink的基本模塊和功能有一個全面了解，并能熟練Simulink的基本操作，為使用Simulink進行控制系統(tǒng)仿真打下基礎。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!3.2.1Simulink的啟動與退出Simulink的啟動有兩種方式：一種是啟動MATLAB后，單擊MATLAB主窗口的快捷按鈕

來打開SimulinkLibraryBrowser窗口；另一種是在MATLAB命令窗口中輸入“Simulink”，MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!3.3.1Simulink模塊庫分類Simulink模塊庫按功能分為16類子模塊庫MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!3.4.2Simulink模塊的基本操作（1）移動：選中模塊，按住鼠標左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動，可按住Shift鍵再進行拖曳。（2）復制：選中模塊，按住鼠標右鍵進行拖曳即可復制同樣的一個功能模塊。（3）刪除：選中模塊，按Delete鍵即可。若要刪除多個模塊，可以同時按住Shift鍵，再用鼠標選中多個模塊，按Delete鍵即可；也可以用鼠標選取某區(qū)域，再按Delete鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。（4）轉向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時需要轉向。在菜單Format中選擇FlipBlock旋轉180°，選擇RotateBlock順時針旋轉90°；或者直接按Ctrl+F組合鍵執(zhí)行FlipBlock，按Ctrl+R組合鍵執(zhí)行RotateBlock。（5）改變大?。哼x中模塊，對模塊出現(xiàn)的4個黑色標記進行拖曳即可。（6）模塊命名：先用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模塊上的位置也可以變換180°，可以用Format菜單中的FlipName來實現(xiàn)，也可以直接通過鼠標進行拖曳。HideName可以隱藏模塊名稱。（7）顏色設定：Format菜單中的ForegroundColor可以改變模塊的前景顏色，BackgroundColor可以改變模塊的背景顏色，而模型窗口的顏色可以通過ScreenColor來改變。（8）參數(shù)設定：用鼠標雙擊模塊就可以進入模塊的參數(shù)設定窗口，從而對模塊進行參數(shù)設定。參數(shù)設定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以單擊其上的“Help”按鈕。通過對模塊的參數(shù)設定，就可以獲得需要的功能模塊。（9）屬性設定：選中模塊，打開Edit菜單的BlockProperties可以對模塊進行屬性設定，包括對Description、Priority、Tag、Openfunction、Attributesformatstring等屬性的設定。其中Openfunction屬性是一個很有用的屬性，通過它指定一個函數(shù)名，當模塊被雙擊之后，Simulink就會調用該函數(shù)并執(zhí)行，這種函數(shù)在MATLAB中稱為回調函數(shù)。（10）模塊的輸入/輸出信號：模塊處理的信號包括標量信號和向量信號。標量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復合信號，是多個信號的集合，它對應著系統(tǒng)中幾條連線的合成。默認情況下，大多數(shù)模塊的輸出都為標量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動進行匹配。某些模塊通過對參數(shù)的設定，可以使模塊輸出向量信號。MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!3.5Simulink仿真設置圖3.11Simulink設置窗口MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3.6Simulink仿真舉例求解微分方程的Simulink模型信號疊加的Simulink模型MATLABSimulink與控制系統(tǒng)仿真第3版》的課件第3章Simulink仿真共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!3.8S函數(shù)設計與應用S-Function是系統(tǒng)函數(shù)（SystemFunction）的簡稱，是一個動態(tài)系統(tǒng)的計算機語言描述。在MATLAB中，用戶可以選擇用M文件編寫，也可以用C或mex文件編寫，在這里只給大