MATLAB程序設(shè)計(jì)電子教案 第7章 (2)課件

第7章Simulink仿真環(huán)境1MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：①Simulink的工作環(huán)境；②模型文件的創(chuàng)建和仿真；③子系統(tǒng)的封裝過(guò)程。

2MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)

7.1Simulink的啟動(dòng)與退出7.1.1Simulink簡(jiǎn)介Simulink是用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的面向框圖的仿真軟件，是MATLAB的重要組成部分。Simulink提供建立系統(tǒng)模型、選擇仿真參數(shù)和數(shù)值算法、啟動(dòng)仿真程序?qū)υ撓到y(tǒng)進(jìn)行仿真、設(shè)置不同的輸出方式來(lái)觀察仿真結(jié)果等功能。3MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)Simulink的模型編輯窗口由菜單、工具欄、模型框圖窗口和狀態(tài)欄等組成。其中菜單提供了模型建立和仿真的幾乎全部功能。工具欄是模型建立和仿真過(guò)程中常用功能的命令按鈕，模型框圖窗口是模型編輯區(qū)，狀態(tài)欄是仿真過(guò)程中的狀態(tài)信息。

5MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)file的常用菜單項(xiàng)功能菜單項(xiàng)功能Modelproperties

模型屬性

Print…

打印模型Preferences

SIMULINK界面的默認(rèn)設(shè)置選項(xiàng)Close

關(guān)閉當(dāng)前Simulink窗口6MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)Edit的常用菜單項(xiàng)功能菜單項(xiàng)功能 Createsubsystem

創(chuàng)建子系統(tǒng)

Masksubsystem…

封裝子系統(tǒng)Lookundermask查看封裝子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Updatediagram

更新模型框圖的外觀7MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)Simulation的常用菜單項(xiàng)功能菜單項(xiàng)

功能

Start/Stop

啟動(dòng)/停止仿真

ConfigurationParameters…

設(shè)置仿真參數(shù)Normal

普通Simulink模型

Accelerator

產(chǎn)生加速Simulink模型9MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)

Format的常用菜單項(xiàng)功能菜單項(xiàng)

功能

Textalignment

標(biāo)注文字對(duì)齊工具

Enabletexcommands使tex命令有效Filpname

翻轉(zhuǎn)模塊名

Filpblock/RotateBlock

翻轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)模塊Showname

顯示模塊的名字

Showportlabels

顯示端口標(biāo)簽Foregroundcolor

前景色

Backgroundcolor

背景色Screencolor

屏幕顏色

Port/signaldisplays端口/信號(hào)顯示Blockdisplays

顯示模塊

10MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)tools的常用菜單項(xiàng)功能菜單項(xiàng) 功能Simulinkdebugger…

Simulink調(diào)試器Fixed_pointsettings

浮點(diǎn)設(shè)置Modeladvisor

模型咨詢 Lookuptableeditor

查表編輯Dataclassdesigner

用戶定義數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)計(jì)器Buseditor

線路編輯Signal&scopemanager

信號(hào)和示波器管理器Real_timeworkshop

實(shí)時(shí)工作平臺(tái)Externalmodecontrolpanel外部的模式控制平臺(tái)Controldesign

控制設(shè)計(jì)Parameterestination

參數(shù)估計(jì)

Reportgenetor

報(bào)告生成器11MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)2打開(kāi)文件打開(kāi)仿真模型文件有以下四種方法：1）在MATLAB的命令窗口輸入不加擴(kuò)展名的文件名，該文件必須在當(dāng)前搜索路徑中。2）在MATLAB的命令窗口選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開(kāi)文件。3）在Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開(kāi).mdl文件。4）在Simulink模型窗口中選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開(kāi)文件。13MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)3保存文件模型創(chuàng)建完成后，從模型編輯窗口的File菜單項(xiàng)中選擇Save或SaveAs命令，或者單擊工具欄的圖標(biāo)，可以將模型以模型文件的格式(擴(kuò)展名為.mdl)存入磁盤(pán)。14MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.1.4Simulink的退出為了退出Simulink，只要關(guān)閉所有模型編輯窗口和Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口即可。

15MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)一般數(shù)學(xué)函數(shù)子庫(kù)（Math）信宿模塊子庫(kù)（Sinks）信源模塊子庫(kù)(Sources)用戶定義的函數(shù)模塊子庫(kù)(User_definedFunctions)端口與子系統(tǒng)(Ports&Subsystems)17MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.2.2常用模塊的參數(shù)設(shè)置1信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器(signalgenerator)是信源模塊子庫(kù)Sources中的模塊，雙擊信號(hào)發(fā)生器模塊，會(huì)出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。對(duì)話框的上半部分為參數(shù)說(shuō)明;下半部分設(shè)置參數(shù)，Waveform為信號(hào)類(lèi)型，Time(t)為仿真時(shí)間或外部時(shí)間，Amplitude為信號(hào)幅值，F(xiàn)requency為頻率。

18MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)2三角函數(shù)三角函數(shù)(TrigonometricFunction)是數(shù)學(xué)函數(shù)子庫(kù)Math中的一個(gè)模塊,雙擊三角函數(shù)模塊，會(huì)出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。對(duì)話框的上半部分為參數(shù)說(shuō)明，下半部為參數(shù)設(shè)置，其中Function為可供選擇的三角函數(shù),Outputsignaltype為自動(dòng)、實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)。19MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)4示波器示波器(Scope)是常用的模塊子庫(kù)中的模塊，用來(lái)接收輸入信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示信號(hào)波形的曲線。示波器的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框有兩頁(yè)，其中General頁(yè)可設(shè)置坐標(biāo)軸數(shù)目Numberofaxes，浮點(diǎn)顯示floatingscope，時(shí)間范圍Timerange，采樣增益Sampling；History頁(yè)可設(shè)置數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)Limitdatapointstolast，是否保存到工作空間Savedatatoworkspace。21MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.3模型文件的創(chuàng)建7.3.1模塊的操作1模塊的選定模塊的選定有三種方式：1）選定單個(gè)模塊選定對(duì)象只要在模塊上單擊鼠標(biāo)，被選定的對(duì)象的四角處會(huì)出現(xiàn)小黑塊編輯框。2）選定多個(gè)模塊如果選定多個(gè)模塊，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，則矩形框中所有的模塊均被選中。3）選定所有模塊如果要選定所有模塊，可以選擇菜單EditSelectall。

22MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)2模塊的復(fù)制模塊的復(fù)制有兩種方式：1)不同模型窗口(包括模型庫(kù)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，使用菜單和工具欄中的Copy和Paste命令。2)在同一模型窗口內(nèi)的復(fù)制模塊選定模塊，按下鼠標(biāo)右鍵，拖動(dòng)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(dòng)對(duì)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命令。

23MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)4模塊的刪除要?jiǎng)h除模塊，應(yīng)選定刪除模塊，按Delete鍵。選定待刪除模塊后，用菜單和工具欄的EditCut。5模塊的縮放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(dòng)編輯框，可以實(shí)現(xiàn)放大或縮小。使用菜單view中的Zoomin/Zoomout。25MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)6模塊的翻轉(zhuǎn)選定模塊，選擇菜單FormatFlipBlock可以將模塊旋轉(zhuǎn)180度。選定模塊，選擇菜單FormatRotateBlock可以將模塊旋轉(zhuǎn)90度。7編輯和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(duì)模塊名進(jìn)行編輯、修改。選定模塊，選擇菜單FormatFont，打開(kāi)字體對(duì)話框設(shè)置字體。26MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.3.2信號(hào)線的操作信號(hào)線的操作是創(chuàng)建模型文件時(shí)連接模塊的操作，常用的信號(hào)線的操作如下：1模塊間連線先將光標(biāo)指向一個(gè)模塊的輸出端，待光標(biāo)變?yōu)槭址?，按下鼠?biāo)左鍵并拖動(dòng)，直到另一模塊的輸入端。27MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)3填加注釋雙擊信號(hào)線后出現(xiàn)矩形文本輸入框，可以添加文本注釋(label)。29MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.3.3創(chuàng)建模型文件創(chuàng)建模型文件時(shí)只需用鼠標(biāo)右鍵單擊Simulink模塊庫(kù)瀏覽器(SimulinkLibraryBrowser)窗口中相應(yīng)的模塊，選擇其下拉菜單的第一項(xiàng),填加到已創(chuàng)建的模型文件中，通過(guò)信號(hào)線連接各模塊即可。

30MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)例7-1創(chuàng)建方波信號(hào)模型。步驟１

鼠標(biāo)右鍵單擊Simulink模塊庫(kù)瀏覽器中的模塊信號(hào)發(fā)生器（SignalGenerator）,出現(xiàn)下拉菜單,選擇其第一項(xiàng),填加到創(chuàng)建的模型中。步驟２

按照步驟1的方法繼續(xù)填加示波器模塊。步驟３

通過(guò)信號(hào)線連接兩個(gè)模塊，建立信號(hào)發(fā)生器模型。31MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)步驟4

模塊的參數(shù)設(shè)置雙擊SignalGenerator模塊，會(huì)出現(xiàn)如圖所示的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。上半部分為參數(shù)說(shuō)明，仔細(xì)閱讀可以幫助用戶設(shè)置參數(shù)。Waveform為波形形式，包括Sine，Square，sawtooth和random；Amplitude為正弦幅值。Frequency為正弦頻率。32MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)步驟5

模塊的屬性設(shè)置每個(gè)模塊的屬性對(duì)話框的內(nèi)容都相同。屬性名及其含義如下：1)說(shuō)明Description對(duì)模塊在模型中用法的注釋。2)優(yōu)先級(jí)Priority規(guī)定該模塊在模型中相對(duì)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。33MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)4)調(diào)用函數(shù)Openfunction當(dāng)用戶雙擊該模塊時(shí)調(diào)用的MATLAB函數(shù)。5)屬性格式字符串Attributesformatstring指定在該模塊的圖標(biāo)下顯示模塊的哪個(gè)參數(shù)和格式。步驟6

選擇as以first.mdl保存上述模型。步驟7

選擇simulation→start或工具欄的仿真按鈕，仿真first.mdl模型，雙擊示波器按鈕，將顯示波形結(jié)果。34MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.4子系統(tǒng)7.4.1子系統(tǒng)建立的方法

Simulink允許建立類(lèi)似于MATLAB的函數(shù)文件功能的子系統(tǒng)。建立子系統(tǒng)有兩種方法：1對(duì)已存在的模型的某些部分或全部使用菜單命令Edit→CreateSubsystem，封裝為子系統(tǒng)。2使用Ports&Subsystems模塊庫(kù)中的Subsystem模塊直接創(chuàng)建子系統(tǒng)。

35MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.4.2子系統(tǒng)的封裝把已存在的Simulink模型中的某個(gè)部分封裝為子系統(tǒng)是建立子系統(tǒng)的重要方法，步驟如下：1)用矩形框選擇要封裝的部分，包括模塊和信號(hào)線。2)在模塊窗口菜單選項(xiàng)中選擇菜單EditCreatesubsystem，出現(xiàn)封裝后的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)有一個(gè)默認(rèn)的輸入端口和輸出端口，默認(rèn)名為In1和Out1。若查看子系統(tǒng)的內(nèi)容或?qū)ψ酉到y(tǒng)進(jìn)行再編輯，可以雙擊子系統(tǒng)模塊，則會(huì)顯示子系統(tǒng)內(nèi)容的新窗口。在窗口內(nèi)，除原始的模塊外，Simulink自動(dòng)添加了輸入和輸出模塊，分別代表子系統(tǒng)的輸入端口和輸出端口。

36MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)3)

選擇EditEditMask…設(shè)置封裝參數(shù)，主要有Icon，Parameters，Initialization和Documentation四個(gè)選項(xiàng)卡。Icon選項(xiàng)卡用于設(shè)定封裝模塊的名字和外觀。Parameters選項(xiàng)卡用于輸入變量名稱(chēng)和相應(yīng)的提示。Initialization選項(xiàng)卡用于初始化封裝子系統(tǒng)。Documentation選項(xiàng)卡用于編寫(xiě)與該封裝模塊對(duì)應(yīng)的Help和說(shuō)明文字，分別有Masktype、MaskDescription和Maskhelp欄。37MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)設(shè)置參數(shù)設(shè)置對(duì)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(xiāo)，則雙擊該模塊就不會(huì)出現(xiàn)定制的對(duì)話框。38MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)例7-2

創(chuàng)建求多項(xiàng)式的積分和導(dǎo)數(shù)的子系統(tǒng)。39MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)步驟140MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)步驟2

選擇求多項(xiàng)式的積分和導(dǎo)數(shù)的模塊，用矩形框選擇要封裝的部分，選擇部分出現(xiàn)小黑塊編輯框。步驟3

在模塊窗口菜單選項(xiàng)中選擇菜單EditCreatesubsystem，出現(xiàn)封裝后的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)有一個(gè)默認(rèn)的輸入端口和輸出端口，默認(rèn)名為In1和Out1。41MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)42MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)若查看子系統(tǒng)的內(nèi)容或?qū)ψ酉到y(tǒng)進(jìn)行再編輯，可以雙擊子系統(tǒng)模塊，則會(huì)顯示子系統(tǒng)內(nèi)容的新窗口。在窗口內(nèi)，除原始的模塊外，Simulink自動(dòng)添加了輸入和輸出模塊，分別代表子系統(tǒng)的輸入端口和輸出端口。43MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)44MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)7.4.3條件執(zhí)行子系統(tǒng)條件執(zhí)行子系統(tǒng)是指在一定條件下才執(zhí)行某項(xiàng)操作的子系統(tǒng)。常見(jiàn)的條件執(zhí)行子系統(tǒng)有如下三種：1使能子系統(tǒng)使能子系統(tǒng)(EnabledSubsystem)是用來(lái)模擬具有多個(gè)操作模式的系統(tǒng)。一個(gè)普通的子系統(tǒng)可以通過(guò)添加一個(gè)使能模塊使之成為一個(gè)使能子系統(tǒng)。45MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)2觸發(fā)子系統(tǒng)

觸發(fā)子系統(tǒng)(TriggeredSubsystem)是指每當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，子系統(tǒng)執(zhí)行。3使能觸發(fā)子系統(tǒng)

使能觸發(fā)子系統(tǒng)(EnabledandTriggeredSubsystem)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(hào)和使能信號(hào)兩個(gè)控制信號(hào)輸入端，觸發(fā)事件發(fā)生后，Simulink檢查使能信號(hào)是否大于0，大于0就開(kāi)始執(zhí)行。46MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)

7.5命令窗口創(chuàng)建Simulink模型7.5.1Simulink模型文件操作命令在命令窗口中常用的Simulink模型文件操作有三種：創(chuàng)建新模型、打開(kāi)模型和保存模型。1創(chuàng)建新模型new_system命令用來(lái)在MATLAB的工作空間創(chuàng)建一個(gè)空白的Simulink模型,調(diào)用格式為：

new_system('newmodel',option)其中'newmodel'為模型名；option選項(xiàng)可以是'library'和'model'兩種，也可以省略，默認(rèn)為'model'。47MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)2打開(kāi)模型open_system命令用來(lái)打開(kāi)邏輯模型，在Simulink模型窗口顯示該模型,調(diào)用格式為：

open_system('model')

其中‘model’為模型名。例如在命令窗口輸入語(yǔ)句open_system('L7_2')，打開(kāi)已建立的L7_2模型文件。48MATLAB7.X程序設(shè)計(jì)3保存模型save_system命令用來(lái)保存模型為模型文件，擴(kuò)展名為mdl,調(diào)用格式為：

save_system('model',文件名)其中'model'為模型名可省略，如果不給出模型名，則自動(dòng)保存當(dāng)前的模型；文件名指保存的文件名，是字符串，