




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文檔簡(jiǎn)介
Mat1ab及其應(yīng)用講座之五
動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真-----Simulink
鮑文
2011-10-27
>退出
目錄
發(fā)展歷史
基本使用
模型介紹
數(shù)值仿真
高級(jí)分析
例題
2011-10-27
主菜單退出
>發(fā)展歷史
1、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真CSCAD(E)
80年代前:自己編程序,C/FORTRAN
90年代后:集成仿真環(huán)境
VisSimSimuLink
2、SimuLink發(fā)展
1990年出現(xiàn),叫SimuLab
1992年改名為SimuLinkLO+3.5
2011999年SimuLink3.0+5.300
:u
工基本使用
?1、Simulink的啟動(dòng)
?1).命令窗口中鍵入simulink
?2).file菜單中選擇new命令的model
?3).工具欄中,按按鈕
?4).模型窗口file菜單選擇new命令的model
2011-10-27
2.仿真一個(gè)簡(jiǎn)單的模型
?仿真一個(gè)溫度計(jì)放入水中,顯示的變化。
?1)仿真建立模型:慣性環(huán)節(jié)1/(Ts+1)
?T=10s
?2)搭建這個(gè)模型:使用simulink
?3)開始仿真:a.開始/結(jié)束時(shí)間
?b.仿真方法
?4)看看顯示/修改模型參數(shù)
2011-10-27
3.基本操作
?1)選擇(多個(gè))/復(fù)制模型2)連線/移動(dòng)
?3)修改模型參數(shù)4)模型名字修改
?5)旋轉(zhuǎn)模型6)保存文件
?7)打印
2蜉蒲,
「口:心
2011-10-27
??
3、模型介紹
只介紹一些經(jīng)典模塊
?1、數(shù)據(jù)源部分:
?A常數(shù)模塊B階躍模塊
?B信號(hào)發(fā)生器
?只接受輸入的數(shù)字,不接受變量
?D時(shí)鐘
?輸出仿真中的當(dāng)前時(shí)間,以秒為單位
記錄數(shù)據(jù)序列中需要這個(gè)模塊。
2011-10-27
E從文件讀數(shù)
-至少有兩行,單調(diào)遞增的時(shí)間,其
它行為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。文本文件或mat文件。
對(duì)數(shù)據(jù)文件沒有描述的時(shí)間,采用線性
插值的方法得到中間數(shù)據(jù)。使用這個(gè)模
塊可以設(shè)定任意的輸入曲線,對(duì)測(cè)試試
驗(yàn)數(shù)據(jù)十分有用。需要注意輸入輸入不
能過于稀少,免得導(dǎo)致仿真的精度降低
O
2011-10-27
F從工作空間讀數(shù)
這個(gè)模塊從工作空間中讀取數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)
源至少有兩列,第一列為單調(diào)遞增的時(shí)
間,其它列為對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。這個(gè)模塊的
其它特性和fixmifile一樣。它常用于在
MATLAB工作空間處理完數(shù)據(jù)后,讀入
SIMULINK中。
2011-10-27
2、連接
?a)聚合
?一般用在顯示、保存或者狀態(tài)空間系統(tǒng)的
輸入中。
?b)分離
?一般用在處理從文件、工作空間讀入數(shù)據(jù)
或者狀態(tài)控制系統(tǒng)的輸出分解。
?c)子系統(tǒng)
2011-10-27
3、顯示部分
?1)示波器
?示波器中可以同時(shí)顯示多個(gè)曲線
?2)輸出到文件
?3)輸出到工作空間
?4)數(shù)字顯示
?5)XY圖
2011-10-27
6)、高級(jí)顯示
?A)Extras中的增強(qiáng)顯示
譜分析/相關(guān)分析
?B)DSP模塊
作FFT顯示
112011-10-27
ST
4、線性系統(tǒng)
?1)增益
?輸出為輸入與增益的乘積。
?2)加法
?對(duì)輸入作求和(差)操作,輸入可以使兩
個(gè)或者多個(gè)。操作使用+-+-系統(tǒng)給出。
?3)傳遞函數(shù)
,分子分母多項(xiàng)式形式。分母的階次必須大
于分子的階次,初始值條件為0。
2011-10-27
?4)積分
?可以設(shè)定初始條件。
?5)狀態(tài)空間
?a、b、c、d形式,可以給出初值。
?6)擴(kuò)展
?a、PIDb、可設(shè)定初值的傳函
2011-10-27
線性系統(tǒng)
常見
死區(qū)限幅滯環(huán)滯后
aturationBacklash
MATLAB函數(shù)或表達(dá)式個(gè)表
或者向量輸入的表達(dá)式是有效的
sin、u(l)/u(2)(
2011-10-27
?3)Fen:函數(shù)
?對(duì)輸入進(jìn)行符合c語言規(guī)范的數(shù)學(xué)表達(dá)式
處理。模塊輸入為U。它使用的函數(shù)比較
少。它可以進(jìn)行如sin(u[l])之類的計(jì)算。
?4)保存一步memory
2011-10-27
6、離散系統(tǒng)
1)零階保持器。模擬A/D轉(zhuǎn)換器。
2)一階保持器。
3)離散積分器,實(shí)現(xiàn)離散的歐拉積分。
4)離散傳遞函數(shù)和離散狀態(tài)空間模型(初值
5)延遲:輸入信號(hào)做單位延時(shí)并保持一個(gè)采
樣周期。沒有延遲采保,使用零階保持器,
大于一個(gè)單位的延遲功能,采用Discrete
TransferFCN模塊。
2011-10-27
、擴(kuò)展的模塊
NCD模塊:O例子
模糊
神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)
電力系統(tǒng)
/在、它:系統(tǒng)辨識(shí)、通訊
子:計(jì)算峰峰值y=sqrt(x).*sin(x).A2
2011-10-27
8■子系統(tǒng)的建立
?D為什么建立子系統(tǒng)
?a減少模塊數(shù)b有利于調(diào)試
?c對(duì)大系統(tǒng)/復(fù)雜系統(tǒng)有利
?2)建立方法
?aSubsystembGroup命令
,3)輸入輸出
?ain/outb更名
2011-10-27
9、注意
?1)大部分模塊可連接向量、可改方向
?2)連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)可以共同使用
?3)少用matlabFCN
?4)模塊可以使用mask產(chǎn)生:iconedit
?5)初始化數(shù)據(jù):
2011-10-27
四、數(shù)值仿真
1、仿真方法
1)定步長仿真:1,2,3,4,5
仿真步長的選擇:
a穩(wěn)定性:最小時(shí)間常數(shù)的一半
b精度:更小一些
隨機(jī)特性/非線性
2)變步長仿真:缺省
2011-10-27
ARunge-Kutta(包含rk23、rk45)適合于高
度非線性或不連續(xù)系統(tǒng),不適合剛性系統(tǒng)
*
BAdams方法:非線性小、時(shí)間常數(shù)變化小
Cstiff方法是專門用于剛性系統(tǒng)仿真
DEuler方法比較差,盡量避免使用
ELinsim方法適合于接近線性的系統(tǒng),對(duì)
線性剛性系統(tǒng)有很大的優(yōu)越性。
2011-10-27
2、步長控制
1)容許誤差越大,仿真的精度越低。一般容
許誤差應(yīng)當(dāng)在0.1至U1e-6之間。
2)最大步長足夠小,則仿真的精確度比較好
,最大步長比較大,可能出現(xiàn)不穩(wěn)定。
3)仿真的最小步長,是仿真開始的步長。設(shè)
置的過小,如系統(tǒng)不連續(xù),在不連續(xù)處容
易產(chǎn)生過多的點(diǎn),會(huì)超出可用內(nèi)存和資源;
如果最小步長過大,導(dǎo)致結(jié)果不精確。
2011-10-27
限高級(jí)分析
函數(shù)linmod、dlinmod進(jìn)行模型的線性化。
6
[a5b9c5d]=linmod(sfun\x?u)注意:
1)SIMULINK模型的輸入輸出必須使用
Connectios庫中的Inport和Output模塊來定義
,SignalGenerator和Scope未可以作為系統(tǒng)
的輸入輸出。
2)函數(shù)的sfim參數(shù)必不可少,它是
SIMULINK模型的名字;
2011-10-27
?3)可使用x,u來設(shè)定系統(tǒng)的狀態(tài)和輸入工作
I點(diǎn),缺省值全為零。
1*4)MATLAB還提供了一個(gè)linmod2函數(shù),它
I比linmod要精確一些,但運(yùn)行時(shí)間更長。
卜一旦得到了系統(tǒng)狀態(tài)空間形式描述的模型,
I就可以進(jìn)一步的進(jìn)行系統(tǒng)分析,如畫Bode圖
1,做階躍響應(yīng),判斷穩(wěn)定性,還可以進(jìn)行控
I制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
§2011-10-27
2、平衡點(diǎn)確定
?使用trim函數(shù)可以確定平衡點(diǎn)。它的調(diào)用格
式為:
?[x?u9y5dx]=trim('sfun\xO?uO9yO)
?其中sfim為模型文件名,xO為初始猜測(cè)假設(shè)
,u0>yO為輸入和輸出值。
?MATLAB通過尋優(yōu)的方式尋找最佳平衡點(diǎn)
,多次使用不同的初值尋找平衡點(diǎn)是有必
要的。
2011-10-27
3、命令行仿真
[T,X,Y1=
sirnfmoder,TIMESPAN,OPTIONS,UT)
其中:
TimeSpan:[TStartOutputTimesTFinal]
2011-10-27
f
l
i
1、內(nèi)存、cpu
2、遞階結(jié)構(gòu):子結(jié)構(gòu)少用漢字
3、代數(shù)環(huán):仿真速度減慢.
條件:前饋中有:
aGainb大部分非線性
c傳函的分子分母同階d狀態(tài)空間,d=0
解決:a插入memoryb加入高頻傳遞
2011-10-27
其它方面
1、自主模塊:可使用s?func,c/fortran
2、與其他toolbox聯(lián)合使用
3、報(bào)警的處理:warning
4、simulink動(dòng)畫
2011-10-27
安裝一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上來的工具箱
1、尋找工具箱
i2、下載
3、安裝:解包、復(fù)制、增加路徑
4、測(cè)試
5、做一些修改
例子:ansim
2011-10-27
實(shí)時(shí)仿真
一*、前百
實(shí)時(shí)仿真的意義:控制硬件、半實(shí)物仿真
實(shí)時(shí)工具箱的要求:
1)C編譯器2)Simulink
功能:1)實(shí)時(shí)程序(DOS)、C程序
2)windows下的加速仿真
2011-10-27
~l
MATLABC-MEXS-fuactions
rnotfel.mdl
Real-TimeWorkshop
system.tm-fReal-TimeWorkshopBuild
編model.rtv/
TLCprogram:
Target
譯
?SystemtargetfileLanguage
Compiler
?Blocktargetfiles
過?TargetLanguage
model.c
Compilerfunctionmodel.h
librarymotf
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