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文檔簡介
第7章Simulink的仿真基礎(chǔ)Simulink基本操作模塊庫和系統(tǒng)仿真子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝Simulink仿真舉例【本章內(nèi)容】Simulink中的“Simu”一詞表示可用于計算機(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,構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。作為MATLAB的一個重要組成部分,Simulink由于它所具有的上述的兩大功能和特色,以及所提供的可視化仿真環(huán)境、快捷簡便的操作方法,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,并通過舉例介紹如何利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真第7章Simulink的仿真基礎(chǔ)Simulink基本操作【1
利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟
step1:啟動Simulink,打開Simulink模塊庫;
step2:打開空白模型窗口;
step3:建立Smulink仿真模型;
step4:設(shè)置仿真參數(shù),進(jìn)行仿真;
step5:輸出仿真結(jié)果。Simulink基本操作啟動Simulink
單擊MATLABCommand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窗口界面(SimulinkLibraryBrowser)。該界面右邊的窗口給出Simulink所有的子模塊庫。常用的子模塊庫有Sources(信號源),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)運算),Discontinuities(非線性),Demo(演示)等。利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟Simulink2每個子模塊庫中包含同類型的標(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_子模塊庫:用鼠標(biāo)左鍵點擊某子模塊庫(如【Continuous】),Simulink瀏覽器右邊的窗口即顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。用鼠標(biāo)右鍵點擊Simulink菜單項,則彈出一菜單條,點擊該菜單條即彈出該子庫的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口.如單擊左圖中的【Sinks】,出現(xiàn)“Openthe‘Sinks’Library”菜單條,單擊該菜單條,則彈出右圖所示的該子庫的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口。每個子模塊庫中包含同類型的標(biāo)準(zhǔn)模型,這些模塊可直接用于建立系3打開空白模型窗口模型窗口用來建立系統(tǒng)的仿真模型。只有先創(chuàng)建一個空白的模型窗口,才能將模塊庫的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口,通過必要的連接,建立起Simulink仿真模型。也將這種窗口稱為Simulink仿真模型窗口。
打開一個空白模型窗口的方法:
1)在MATLAB主界面中選擇【File:NewModel】菜單項;
2)單擊模塊庫瀏覽器的新建圖標(biāo);
3)選中模塊庫瀏覽器的【File:NewModel】菜單項。所打開的空白模型窗口如圖所示。打開空白模型窗口打開一個空白模型窗口的方法:4
建立Simulink仿真模型
1)打開Simulink模型窗口(Untitled);
2)選取模塊或模塊組;在Simulink模型或模塊庫窗口內(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,表明該模塊已經(jīng)選中。
3)模塊拷貝及刪除;在模塊庫中選中模塊后,按住鼠標(biāo)左鍵不放并移動鼠標(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。模塊的刪除只需選定刪除的模塊,按Del鍵即可。
4)模塊調(diào)整:改變模塊位置、大小方向;使模塊輸入輸出端口的方向改變。選中模塊后,選取菜單Format→RotateBlock,可使模塊旋轉(zhuǎn)900建立Simulink仿真模型55)模塊參數(shù)設(shè)置;用鼠標(biāo)雙擊指定模塊圖標(biāo),打開模塊對話框,根據(jù)對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,彈出圖示對話框,在對話框中分別輸入分子、分母多項式的系數(shù),點擊OK鍵,完成該模型的設(shè)置,如右下圖所示:5)模塊參數(shù)設(shè)置;66)模塊的連接模塊之間的連接是用連接線將一個模塊的輸出端與另一模塊的輸入端連接起來;也可用分支線把一個模塊的輸出端與幾個模塊的輸入端連接起來。連接線生成是將鼠標(biāo)置于某模塊的輸出端口(顯一個十字光標(biāo)),按下鼠標(biāo)左鍵拖動鼠標(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,按下鼠標(biāo)右鍵,其余同上。連接線(左鍵)分支線(右鍵)6)模塊的連接連接線(左鍵)分支線(右鍵)77)模塊文件的取名和保存選擇模型窗口菜單FileSaveas后彈出一個“Saveas”對話框,填入模型文件名,按保存(s)即可。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,不要直接對模塊庫中的模塊進(jìn)行修改或調(diào)整。7)模塊文件的取名和保存模塊的修改、調(diào)整、連接8系統(tǒng)仿真運行
Simulink模型窗口下仿真步驟
1)打開Simulink仿真模型窗口,或打開指定的.mdl文件;
2)設(shè)置仿真參數(shù):在模型窗口選取菜單【Simulation:Parameters】,彈出“SimulationParameters”對話框,設(shè)置仿真參數(shù),然后按【OK】即可。若不設(shè)置仿真參數(shù),則采用Simulink缺省設(shè)置。系統(tǒng)仿真運行若不設(shè)置仿真參數(shù),則采用Simulink缺93)仿真運行和終止:在模型窗口選取菜單【Simulation:Start】,仿真開始,至設(shè)置的仿真終止時間,仿真結(jié)束。若在仿真過程中要中止仿真,可選擇【Simulation:Stop】菜單。也可直接點擊模型窗口中的(或)啟動(或停止)仿真。MATLAB命令窗口下的仿真運行在Matlab命令窗口下可直接運行一個已存在的Simulink模型:[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)其中,t為返回的仿真時間向量;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為仿真時間;option為仿真參數(shù)選擇項,由simset設(shè)置;
ut為選擇外部產(chǎn)生輸入,ut=[T,u1,u2,…,un]。3)仿真運行和終止:在模型窗口選取菜單【Si10模塊庫和系統(tǒng)仿真
Simulink模塊
1)Sources庫也可稱為信號源庫,該庫包含了可向仿真模型提供信號的模塊。它沒有輸入口,但至少有一個輸出口。雙擊圖標(biāo)
即彈出該庫的模塊圖在該圖中的每一個圖標(biāo)都是一個信號模塊,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根據(jù)自己的需要對模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置(但不可在模塊庫里進(jìn)行模塊的參數(shù)設(shè)置)。模塊庫和系統(tǒng)仿真在該圖中的每一個圖標(biāo)都是一個信號模塊,這11
SineWave:產(chǎn)生幅值、頻率可設(shè)置的正弦波信號。雙擊圖標(biāo),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:SineWave:幅值、頻率為2,基準(zhǔn)為0.5,其波形12Step:產(chǎn)生幅值、階躍時間可設(shè)置的階躍信號。雙擊圖標(biāo)
,彈出階躍信號的參數(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,階躍時間為1秒時,階躍波形如下圖所示:Step:當(dāng)設(shè)置幅值為0.8,階躍時間為1秒時,階躍波形132)Sinks庫
該庫包含了顯示和寫模塊輸出的模塊。雙擊
即彈出該庫的模塊圖。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)對話框中設(shè)置每個坐標(biāo)的變化范圍),當(dāng)X、Y分別為正、余弦信號時,其顯示圖形如下:2)Sinks庫數(shù)字表,顯示指定模塊的輸出數(shù)值。X-Y繪14分別管理X-Y、X和Y軸向變焦取當(dāng)前窗中信號最大、最小值為縱坐標(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)置打開示波器屬性對話框設(shè)置為浮動示波器示波器。顯示在仿真過程產(chǎn)生的信號波形。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)前窗中信號最大、最小值為縱15示波器屬性對話框設(shè)置Y軸個數(shù)設(shè)置顯示的時間范圍選擇軸的標(biāo)注方法確定顯示頻度(每隔n-1個數(shù)據(jù)點顯示一次)確定顯示點的時間間隔(缺省為0表示連續(xù)顯示)設(shè)定緩沖區(qū)接受數(shù)據(jù)的長度,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。若勾選則為保存,且需確定變量名和保存格式(缺省時,不被勾選)示波器屬性對話框設(shè)置Y軸個數(shù)設(shè)置顯示的時間范圍選擇軸的標(biāo)注方16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軸個數(shù)為3)。右圖為該示波器顯示的三路輸入信號的波形.示波器應(yīng)用示例。173)Continuous庫該庫包含描述線性函數(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的微分。如下圖為輸入斜坡信號時微分環(huán)節(jié)的輸出:3)Continuous庫微分環(huán)節(jié)。18積分環(huán)節(jié)。其輸出為其輸入信號的積分。雙擊該模塊,彈出積分器的參數(shù)對話框,可設(shè)置積分器的復(fù)位、積分上限和下限等。當(dāng)設(shè)置為信號下跳過零復(fù)位、積分器限幅為5時,積分器對諧波輸入的輸出如圖所示:積分環(huán)節(jié)。19分子分母為多項式形式的傳遞函數(shù)。雙擊該模塊,彈出傳遞函數(shù)的參數(shù)對話框,設(shè)置框圖中的參數(shù)后,該傳遞函數(shù)顯示如下:分子分母為多項式形式的傳遞函數(shù)。204)Math庫該庫包含描述一般數(shù)學(xué)函數(shù)的模塊。雙擊即彈出右圖。
該庫中模塊的功能就是將輸入信號按照模塊所描述的數(shù)學(xué)運算函數(shù)計算,并把運算結(jié)果作為輸出信號輸出加法器。該模塊為求和裝置。求和器形狀,輸入信號個數(shù)和符號可設(shè)置,如右邊框圖。若設(shè)置如框圖。則模塊顯示為:4)Math庫加法器。21符號函數(shù)。
該模塊的輸出為輸入信號的符號。下圖為對正弦信號經(jīng)符號運算后的波形。實現(xiàn)一個數(shù)學(xué)函數(shù)。左圖為該函數(shù)的參數(shù)設(shè)置框。點擊函數(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)椋悍柡瘮?shù)。實現(xiàn)一個數(shù)學(xué)函數(shù)。225)Signals&Systems庫
信號分路器
。
將混路器輸出的信號依照原來的構(gòu)成方法分解成多路信號。
信號匯總器
將多路信號依照向量的形式混合成一路信號。
(a)(b)5)Signals&Systems庫(a)(b)23在建立的Simulink系統(tǒng)模型比較大或很復(fù)雜時,可將一些模塊組合成子系統(tǒng),這樣可使:模型得到簡化,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。將一個創(chuàng)建好的子系統(tǒng)進(jìn)行封裝,也就是使子系統(tǒng)象一個模塊一樣,例如可以有自己的參數(shù)設(shè)置對話框,自己的模塊圖標(biāo)等。這樣就使子系統(tǒng)使用起來非常方便。子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)的創(chuàng)建1)通過子系統(tǒng)模塊來建立子系統(tǒng)在Simulink庫瀏覽器,有一個子系統(tǒng)(Subsystems)的庫模塊(有的版本在Signals&Systems子庫里),點擊該圖標(biāo)即可看到不同類型的子系統(tǒng)模塊。子模塊庫MATLAB6.0版MATLAB6.5版在建立的Simulink系統(tǒng)模型比較大或很復(fù)24例:以PID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建,說明子系統(tǒng)的創(chuàng)建過程:
1、將子系統(tǒng)庫模塊中的Subsystem模塊復(fù)制到模型窗;
2、雙擊該圖標(biāo)即打開該子系統(tǒng)的編輯窗口;
3、將組成子系統(tǒng)的模塊填加到子系統(tǒng)編輯窗口;
例:以PID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建,說明子系統(tǒng)的創(chuàng)建過程:254、將模塊按設(shè)計要求連接;
5、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;
6、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PID子系統(tǒng)即可作為模塊在構(gòu)造系統(tǒng)模型時使用。
4、將模塊按設(shè)計要求連接;262)組合已存在的模塊來建立子系統(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,就可以通過組合這些模塊的方式建立子系統(tǒng)。步驟如下:1、確定需建立Subsystem的模型(被選中的均標(biāo)記有黑塊);
2、點擊模型窗Edit菜單下的CreateSubsystem命令,則所選定的模型組合自動轉(zhuǎn)化成子系統(tǒng);
3、雙擊該圖標(biāo),可打開該子系統(tǒng)窗口,改寫輸入輸出符號;
4、關(guān)閉子系統(tǒng)編輯窗口,設(shè)置子系統(tǒng)標(biāo)簽。2)組合已存在的模塊來建立子系統(tǒng)27
子系統(tǒng)的封裝
子系統(tǒng)可以建立自己的參數(shù)設(shè)置對話框,以避免對子系統(tǒng)內(nèi)的每個模塊分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,因此在子系統(tǒng)建立好以后,需對其進(jìn)行封裝。子系統(tǒng)封裝的基本步驟如下:
1、設(shè)置好子系統(tǒng)中各模塊的參數(shù)變量;
2、定義提示對話框及其特性;
3、定義被封裝子系統(tǒng)的描述和幫助文檔;
4、定義產(chǎn)生模塊圖標(biāo)的命令。
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(需打開該環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置框)子系統(tǒng)的封裝設(shè)置子系統(tǒng)參數(shù)變量將原子系統(tǒng)中的常數(shù)改為28
產(chǎn)生提示對話框
選擇需要封裝的子系統(tǒng),從模型窗口的Edit菜單選擇MaskSubsystem命令,即彈出封裝編輯器:編輯器分為四頁:Icon(圖標(biāo))頁Parameters(參數(shù)頁)Initialiation(初始化)頁Documentation(文檔)頁其中對于子系統(tǒng)封裝最關(guān)鍵的是Parameters項,用于設(shè)置參數(shù)變量及其類型等。產(chǎn)生提示對話框編輯器分為四頁:29Parameters頁
AddDeleteUpDown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)Parameters頁AddDeleteUpDown提示符30假定子系統(tǒng)(Nonlinearsystem)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應(yīng)的參數(shù),即完成對該子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。假定子系統(tǒng)(Nonlinearsystem)的參數(shù)變量名已31Simulink仿真舉例求電路圖電壓Uc的波形(1)建模(2)根據(jù)數(shù)學(xué)模型畫出仿真模型Simulink仿真舉例求電路圖電壓Uc的波形(1)建模(232設(shè)置系統(tǒng)參數(shù):>>R=6e-4>>C=1700e-6>>L=6e-9設(shè)置仿真參數(shù):開始時間(Starttime):0終止時間(Stoptime):100微秒最大步長:0.1微秒仿真結(jié)果:設(shè)置系統(tǒng)參數(shù):仿真結(jié)果:33謝謝!謝謝!34第7章Simulink的仿真基礎(chǔ)Simulink基本操作模塊庫和系統(tǒng)仿真子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝Simulink仿真舉例【本章內(nèi)容】Simulink中的“Simu”一詞表示可用于計算機(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,構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。作為MATLAB的一個重要組成部分,Simulink由于它所具有的上述的兩大功能和特色,以及所提供的可視化仿真環(huán)境、快捷簡便的操作方法,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,并通過舉例介紹如何利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真第7章Simulink的仿真基礎(chǔ)Simulink基本操作【35
利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟
step1:啟動Simulink,打開Simulink模塊庫;
step2:打開空白模型窗口;
step3:建立Smulink仿真模型;
step4:設(shè)置仿真參數(shù),進(jìn)行仿真;
step5:輸出仿真結(jié)果。Simulink基本操作啟動Simulink
單擊MATLABCommand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窗口界面(SimulinkLibraryBrowser)。該界面右邊的窗口給出Simulink所有的子模塊庫。常用的子模塊庫有Sources(信號源),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)運算),Discontinuities(非線性),Demo(演示)等。利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟Simulink36每個子模塊庫中包含同類型的標(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_子模塊庫:用鼠標(biāo)左鍵點擊某子模塊庫(如【Continuous】),Simulink瀏覽器右邊的窗口即顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。用鼠標(biāo)右鍵點擊Simulink菜單項,則彈出一菜單條,點擊該菜單條即彈出該子庫的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口.如單擊左圖中的【Sinks】,出現(xiàn)“Openthe‘Sinks’Library”菜單條,單擊該菜單條,則彈出右圖所示的該子庫的標(biāo)準(zhǔn)模塊窗口。每個子模塊庫中包含同類型的標(biāo)準(zhǔn)模型,這些模塊可直接用于建立系37打開空白模型窗口模型窗口用來建立系統(tǒng)的仿真模型。只有先創(chuàng)建一個空白的模型窗口,才能將模塊庫的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口,通過必要的連接,建立起Simulink仿真模型。也將這種窗口稱為Simulink仿真模型窗口。
打開一個空白模型窗口的方法:
1)在MATLAB主界面中選擇【File:NewModel】菜單項;
2)單擊模塊庫瀏覽器的新建圖標(biāo);
3)選中模塊庫瀏覽器的【File:NewModel】菜單項。所打開的空白模型窗口如圖所示。打開空白模型窗口打開一個空白模型窗口的方法:38
建立Simulink仿真模型
1)打開Simulink模型窗口(Untitled);
2)選取模塊或模塊組;在Simulink模型或模塊庫窗口內(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,表明該模塊已經(jīng)選中。
3)模塊拷貝及刪除;在模塊庫中選中模塊后,按住鼠標(biāo)左鍵不放并移動鼠標(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。模塊的刪除只需選定刪除的模塊,按Del鍵即可。
4)模塊調(diào)整:改變模塊位置、大小方向;使模塊輸入輸出端口的方向改變。選中模塊后,選取菜單Format→RotateBlock,可使模塊旋轉(zhuǎn)900建立Simulink仿真模型395)模塊參數(shù)設(shè)置;用鼠標(biāo)雙擊指定模塊圖標(biāo),打開模塊對話框,根據(jù)對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,彈出圖示對話框,在對話框中分別輸入分子、分母多項式的系數(shù),點擊OK鍵,完成該模型的設(shè)置,如右下圖所示:5)模塊參數(shù)設(shè)置;406)模塊的連接模塊之間的連接是用連接線將一個模塊的輸出端與另一模塊的輸入端連接起來;也可用分支線把一個模塊的輸出端與幾個模塊的輸入端連接起來。連接線生成是將鼠標(biāo)置于某模塊的輸出端口(顯一個十字光標(biāo)),按下鼠標(biāo)左鍵拖動鼠標(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,按下鼠標(biāo)右鍵,其余同上。連接線(左鍵)分支線(右鍵)6)模塊的連接連接線(左鍵)分支線(右鍵)417)模塊文件的取名和保存選擇模型窗口菜單FileSaveas后彈出一個“Saveas”對話框,填入模型文件名,按保存(s)即可。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,不要直接對模塊庫中的模塊進(jìn)行修改或調(diào)整。7)模塊文件的取名和保存模塊的修改、調(diào)整、連接42系統(tǒng)仿真運行
Simulink模型窗口下仿真步驟
1)打開Simulink仿真模型窗口,或打開指定的.mdl文件;
2)設(shè)置仿真參數(shù):在模型窗口選取菜單【Simulation:Parameters】,彈出“SimulationParameters”對話框,設(shè)置仿真參數(shù),然后按【OK】即可。若不設(shè)置仿真參數(shù),則采用Simulink缺省設(shè)置。系統(tǒng)仿真運行若不設(shè)置仿真參數(shù),則采用Simulink缺433)仿真運行和終止:在模型窗口選取菜單【Simulation:Start】,仿真開始,至設(shè)置的仿真終止時間,仿真結(jié)束。若在仿真過程中要中止仿真,可選擇【Simulation:Stop】菜單。也可直接點擊模型窗口中的(或)啟動(或停止)仿真。MATLAB命令窗口下的仿真運行在Matlab命令窗口下可直接運行一個已存在的Simulink模型:[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)其中,t為返回的仿真時間向量;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為仿真時間;option為仿真參數(shù)選擇項,由simset設(shè)置;
ut為選擇外部產(chǎn)生輸入,ut=[T,u1,u2,…,un]。3)仿真運行和終止:在模型窗口選取菜單【Si44模塊庫和系統(tǒng)仿真
Simulink模塊
1)Sources庫也可稱為信號源庫,該庫包含了可向仿真模型提供信號的模塊。它沒有輸入口,但至少有一個輸出口。雙擊圖標(biāo)
即彈出該庫的模塊圖在該圖中的每一個圖標(biāo)都是一個信號模塊,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根據(jù)自己的需要對模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置(但不可在模塊庫里進(jìn)行模塊的參數(shù)設(shè)置)。模塊庫和系統(tǒng)仿真在該圖中的每一個圖標(biāo)都是一個信號模塊,這45
SineWave:產(chǎn)生幅值、頻率可設(shè)置的正弦波信號。雙擊圖標(biāo),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:SineWave:幅值、頻率為2,基準(zhǔn)為0.5,其波形46Step:產(chǎn)生幅值、階躍時間可設(shè)置的階躍信號。雙擊圖標(biāo)
,彈出階躍信號的參數(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,階躍時間為1秒時,階躍波形如下圖所示:Step:當(dāng)設(shè)置幅值為0.8,階躍時間為1秒時,階躍波形472)Sinks庫
該庫包含了顯示和寫模塊輸出的模塊。雙擊
即彈出該庫的模塊圖。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)對話框中設(shè)置每個坐標(biāo)的變化范圍),當(dāng)X、Y分別為正、余弦信號時,其顯示圖形如下:2)Sinks庫數(shù)字表,顯示指定模塊的輸出數(shù)值。X-Y繪48分別管理X-Y、X和Y軸向變焦取當(dāng)前窗中信號最大、最小值為縱坐標(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)置打開示波器屬性對話框設(shè)置為浮動示波器示波器。顯示在仿真過程產(chǎn)生的信號波形。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)前窗中信號最大、最小值為縱49示波器屬性對話框設(shè)置Y軸個數(shù)設(shè)置顯示的時間范圍選擇軸的標(biāo)注方法確定顯示頻度(每隔n-1個數(shù)據(jù)點顯示一次)確定顯示點的時間間隔(缺省為0表示連續(xù)顯示)設(shè)定緩沖區(qū)接受數(shù)據(jù)的長度,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。若勾選則為保存,且需確定變量名和保存格式(缺省時,不被勾選)示波器屬性對話框設(shè)置Y軸個數(shù)設(shè)置顯示的時間范圍選擇軸的標(biāo)注方50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軸個數(shù)為3)。右圖為該示波器顯示的三路輸入信號的波形.示波器應(yīng)用示例。513)Continuous庫該庫包含描述線性函數(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的微分。如下圖為輸入斜坡信號時微分環(huán)節(jié)的輸出:3)Continuous庫微分環(huán)節(jié)。52積分環(huán)節(jié)。其輸出為其輸入信號的積分。雙擊該模塊,彈出積分器的參數(shù)對話框,可設(shè)置積分器的復(fù)位、積分上限和下限等。當(dāng)設(shè)置為信號下跳過零復(fù)位、積分器限幅為5時,積分器對諧波輸入的輸出如圖所示:積分環(huán)節(jié)。53分子分母為多項式形式的傳遞函數(shù)。雙擊該模塊,彈出傳遞函數(shù)的參數(shù)對話框,設(shè)置框圖中的參數(shù)后,該傳遞函數(shù)顯示如下:分子分母為多項式形式的傳遞函數(shù)。544)Math庫該庫包含描述一般數(shù)學(xué)函數(shù)的模塊。雙擊即彈出右圖。
該庫中模塊的功能就是將輸入信號按照模塊所描述的數(shù)學(xué)運算函數(shù)計算,并把運算結(jié)果作為輸出信號輸出加法器。該模塊為求和裝置。求和器形狀,輸入信號個數(shù)和符號可設(shè)置,如右邊框圖。若設(shè)置如框圖。則模塊顯示為:4)Math庫加法器。55符號函數(shù)。
該模塊的輸出為輸入信號的符號。下圖為對正弦信號經(jīng)符號運算后的波形。實現(xiàn)一個數(shù)學(xué)函數(shù)。左圖為該函數(shù)的參數(shù)設(shè)置框。點擊函數(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)椋悍柡瘮?shù)。實現(xiàn)一個數(shù)學(xué)函數(shù)。565)Signals&Systems庫
信號分路器
。
將混路器輸出的信號依照原來的構(gòu)成方法分解成多路信號。
信號匯總器
將多路信號依照向量的形式混合成一路信號。
(a)(b)5)Signals&Systems庫(a)(b)57在建立的Simulink系統(tǒng)模型比較大或很復(fù)雜時,可將一些模塊組合成子系統(tǒng),這樣可使:模型得到簡化,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。將一個創(chuàng)建好的子系統(tǒng)進(jìn)行封裝,也就是使子系統(tǒng)象一個模塊一樣,例如可以有自己的參數(shù)設(shè)置對話框,自己的模塊圖標(biāo)等。這樣就使子系統(tǒng)使用起來非常方便。子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝子系統(tǒng)的創(chuàng)建1)通過子系統(tǒng)模塊來建立子系統(tǒng)在Simulink庫瀏覽器,有一個子系統(tǒng)(Subsystems)的庫模塊(有的版本在Signals&Systems子庫里),點擊該圖標(biāo)即可看到不同類型的子系統(tǒng)模塊。子模塊庫MATLAB6.0版MATLAB6.5版在建立的Simulink系統(tǒng)模型比較大或很復(fù)58例:以PID控制器子系統(tǒng)創(chuàng)建,說明子系統(tǒng)的創(chuàng)建過程:
1、將子系統(tǒng)庫模塊中的Subsystem模塊復(fù)制到模型窗;
2、雙擊該圖標(biāo)即打開該子系統(tǒng)的編輯窗口;
3、將組成子系統(tǒng)的模塊填加到子系統(tǒng)編輯窗口;
例:以PID
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