第12章 MATLAB Simulink系統(tǒng)仿真

第12章MATLAB

Simulink系統(tǒng)仿真

12.1Simulink操作基礎(chǔ)12.2系統(tǒng)仿真模型的建立12.3系統(tǒng)的仿真與分析12.4子系統(tǒng)及其封裝12.5S函數(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.1Simulink操作基礎(chǔ)12.1.1Simulink的啟動(dòng)與退出1．Simulink的啟動(dòng)在安裝MATLAB的過(guò)程中，若選中了Simulink組件，則在MATLAB安裝完成后，Simulink也就安裝好了。如果需要，可以直接啟動(dòng)Simulink，步驟如下：①在MATLAB的命令行窗口輸入simulink命令，或選擇MATLAB主窗口“主頁(yè)”選項(xiàng)卡，單擊“SIMULINK”命令組中的“Simulink”命令按鈕，或選擇MATLAB主窗口“主頁(yè)”選項(xiàng)卡，單擊“文件”命令組中的“新建”命令按鈕，再?gòu)南吕藛沃羞x擇“SimulinkModel”命令，這時(shí)進(jìn)入Simulink起始頁(yè)。②在Simulink起始頁(yè)單擊“BlankModel”按鈕，打開一個(gè)名為untitled的模型編輯窗口，如圖12-1所示。利用模型編輯窗口，可以通過(guò)鼠標(biāo)的拖放操作創(chuàng)建一個(gè)仿真模型。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在Simulink模型編輯窗口選擇File→New→BlankModel命令，或按Ctrl+N組合鍵，或單擊工具欄中的命令按鈕，又可以打開新的模型編輯窗口。③在Simulink模型編輯窗口單擊“LibraryBrowser”按鈕，打開如圖12-2所示的SimulinkLibraryBrowser（Simulink模塊庫(kù)瀏覽器）窗口。該窗口包含兩個(gè)窗格，左側(cè)的窗格以樹狀列表的形式列出了所有模塊庫(kù)。若單擊某個(gè)模塊庫(kù)，右側(cè)的窗格列出該模塊庫(kù)的子模塊庫(kù)；若單擊某個(gè)子模塊庫(kù)，右側(cè)的窗格列出該子模塊庫(kù)中的所有模塊。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在SimulinkLibraryBrowser窗口中，單擊其工具欄中的按鈕或按Ctrl+N組合鍵，可以打開模型編輯窗口。④模型創(chuàng)建完成后，在Simulink模型編輯窗口選擇File→Save命令或Saveas命令，或單擊模型編輯窗口工具欄中的save命令按鈕，將模型以模型文件的格式存盤。MATLAB2012b以前的版本，模型存儲(chǔ)為MDL格式（文件名擴(kuò)展名為.mdl），后來(lái)的版本增加了SLX格式（文件名擴(kuò)展名為.slx），信息存儲(chǔ)使用UnicodeUTF-8的XML標(biāo)準(zhǔn)。保存文件的格式與當(dāng)前系統(tǒng)支持的字符編碼有關(guān)，如果模型中使用了中文字符，建議使用SLX格式存儲(chǔ)。注意：Simulink不能獨(dú)立運(yùn)行，只能在MATLAB環(huán)境中運(yùn)行。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．模型文件的打開如果要對(duì)一個(gè)已經(jīng)存在的模型文件進(jìn)行編輯修改，需要打開該模型文件，其方法有：①在MATLAB命令行窗口直接輸入模型文件名（不要加擴(kuò)展名），這要求該模型文件在當(dāng)前文件夾下或在已定義的搜索路徑中。②在Simulink起始頁(yè)單擊“Openfile”按鈕，然后選擇或輸入欲編輯模型的名字?；蛑苯舆x擇最近打開過(guò)的模型文件打開模型。③在Simulink模型編輯窗口選擇File→Open命令，或按Ctrl+O組合鍵，或單擊工具欄中的Open命令按鈕，然后選擇或輸入欲編輯模型的名字。也可以選擇File→OpenRecent命令打開最近打開過(guò)的模型文件。④在SimulinkLibraryBrowser窗口中，單擊其工具欄中的Open命令按鈕，也能打開已經(jīng)存在的模型文件。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．Simulink的退出要退出Simulink，只要關(guān)閉所有模型編輯窗口和SimulinkLibraryBrowser窗口即可。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.1.2Simulink仿真初步1．模型元素典型的Simulink模型包括以下3種元素。①信號(hào)源（source）。信號(hào)源可以是Constant（常量）、Clock（時(shí)鐘）、SineWave（正弦波）、Step（單位階躍函數(shù)）等。②系統(tǒng)模塊。例如，MathOperations模塊（數(shù)學(xué)運(yùn)算）、Continuous模塊（連續(xù)系統(tǒng)）、Discrete模塊（離散系統(tǒng)）等。③信宿（sink）。信號(hào)可以在Scope（示波器）、XYGraph（圖形記錄儀）上顯示，也可以存儲(chǔ)到文件（ToFile）、導(dǎo)出到工作空間（ToWorkspace）。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．仿真步驟利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真通常包括以下步驟。①建立系統(tǒng)仿真模型，包括添加模塊、設(shè)置模塊參數(shù)、進(jìn)行模塊連接等操作。②設(shè)置仿真參數(shù)。③啟動(dòng)仿真并分析仿真結(jié)果。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．簡(jiǎn)單實(shí)例下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，說(shuō)明利用Simulink建立仿真模型并進(jìn)行系統(tǒng)仿真的方法。例12-1利用Simulink仿真曲線y(t)=sintsin(4πt)（0≤t≤

）。正弦信號(hào)由Sources模塊庫(kù)（信號(hào)源）中的SineWave模塊提供，求積用MathOperations模塊庫(kù)（數(shù)學(xué)運(yùn)算）中的Product模塊實(shí)現(xiàn)，再用Sinks模塊庫(kù)（信號(hào)輸出）中的Scope模塊（示波器）輸出波形，操作過(guò)程如下。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真①打開一個(gè)名為untitled的模型編輯窗口，創(chuàng)建仿真模型。②打開SimulinkLibraryBrowser窗口，將所需模塊添加到模型中。在SimulinkLibraryBrowser窗口中展開Simulink模塊庫(kù)，然后單擊Sources模塊庫(kù)，在右側(cè)的窗口中找到SineWave模塊，用鼠標(biāo)將其拖曳到模型編輯窗口；單擊MathOperations模塊庫(kù)，在右側(cè)的窗口中找到Product模塊，用鼠標(biāo)將其拖曳到模型窗口；單擊Sinks模塊庫(kù)，在右側(cè)的窗口中找到Scope模塊，用鼠標(biāo)將其拖曳到模型窗口。③用連線將各個(gè)模塊連接起來(lái)組成系統(tǒng)仿真模型，如圖12-3所示。大多數(shù)模塊兩邊有符號(hào)“>”，與尖端相連的端表示信號(hào)輸入端，與開口相連的端表示信號(hào)輸出端。連線時(shí)從一個(gè)模塊的輸出端按下鼠標(biāo)左鍵，拖拽至另一模塊的信號(hào)輸入端，松開鼠標(biāo)左鍵完成連線操作，連線箭頭表示信號(hào)流的方向。也可以單擊信號(hào)流的源模塊后，按住Ctrl鍵，然后單擊信號(hào)流的目標(biāo)模塊，實(shí)現(xiàn)模塊連線。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真④設(shè)置模塊參數(shù)。先雙擊SineWave模塊，打開其BlockParameters對(duì)話框，如圖12-4所示，分別設(shè)置Frequency（頻率）為1、4*pi，設(shè)置Amplitude（幅值）都為1，其余參數(shù)不改變。對(duì)于求積模塊，其參數(shù)不改變。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型建好后，在模型編輯窗口選擇File→Save命令或Saveas命令，或單擊模型編輯窗口工具欄中的save命令按鈕，將模型以模型文件的格式存盤。⑤設(shè)置系統(tǒng)仿真參數(shù)。在模型編輯窗口選擇Simulation→ModelConfigurationParameters命令，打開仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在Startime文本框中分別設(shè)置起始為0，在Stoptime設(shè)置終止時(shí)間為pi。把Solveroptions（算法選項(xiàng)）中的Type參數(shù)設(shè)為Fixed-step（固定步長(zhǎng)），并在其右側(cè)的Solver算法編輯框中選擇ode5（Dormand-Prince）選項(xiàng)，即5階Runge-Kutta算法，再把Fixed-stepsize的值設(shè)置為0.001，如圖所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真⑥仿真操作。在模型編輯窗口選擇Simulation→Run命令，或單擊工具欄中的Run命令按鈕，再雙擊示波器模塊，就可在示波器窗口中看到仿真結(jié)果，曲線如圖12-6所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.2系統(tǒng)仿真模型的建立12.2.1Simulink的基本模塊模塊是構(gòu)成系統(tǒng)仿真模型的基本單元，用適當(dāng)?shù)姆绞桨迅鞣N模塊連接在一起就能夠建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真模型，所以構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型主要涉及Simulink模塊的操作。Simulink的模塊庫(kù)提供了大量模塊，大體分為兩類：基本模塊庫(kù)和專業(yè)模塊庫(kù)。單擊SimulinkLibraryBrowser窗口中Simulink前面的符號(hào)，將看到Simulink模塊庫(kù)中包含的基本子模塊庫(kù)，單擊所需要的子模塊庫(kù)，在右邊的窗口中將看到相應(yīng)的模塊，選擇所需模塊，可用鼠標(biāo)將其拖曳到模型編輯窗口。同樣，在SimulinkLibraryBrowser窗口左側(cè)的Simulink選項(xiàng)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“OpenSimulinkLibray”命令，將打開Simulink基本模塊庫(kù)窗口，如圖12-7所示。雙擊其中的子模塊庫(kù)圖標(biāo)，打開子模塊庫(kù)，找到仿真所需要的模塊。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真以Continuous模塊庫(kù)（連續(xù)系統(tǒng)）為例，在Simulink基本模塊庫(kù)窗口中雙擊Continuous模塊庫(kù)的圖標(biāo)即可打開該模塊庫(kù)窗口，也可以在SimulinkLibraryBrowser窗口中Simulink下選中Continuous選項(xiàng)，然后在SimulinkLibraryBrowser窗口右側(cè)打開連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)。在連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)中，包含Integrator（積分環(huán)節(jié)）、Derivative（微分環(huán)節(jié)）、State-Space（狀態(tài)方程）、TransferFcn（傳遞函數(shù)）等許多模塊，可供連續(xù)系統(tǒng)建模使用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.2.2模塊操作1．添加與刪除模塊要把一個(gè)模塊添加到模型中，首先要在Simulink模塊庫(kù)中找到該模塊，然后將這個(gè)模塊拖曳到模型編輯窗口中即可。要?jiǎng)h除模塊，需要先選定模塊，再按Delete鍵，或選擇Edit→Cut命令或Delete命令。也可以右擊需要?jiǎng)h除的模塊，在彈出的快捷菜單中選擇Cut命令或Delete命令。Cut命令將刪除的模塊送到剪貼板，Delete命令將徹底刪除模塊。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．選取模塊要在模型編輯窗口中選擇單個(gè)模塊，只要用鼠標(biāo)在模塊上單擊即可，這時(shí)模塊四周出現(xiàn)深色邊框。要選取多個(gè)模塊，可以在所有模塊所占區(qū)域的一角按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖向該區(qū)域的對(duì)角，在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)深色框，當(dāng)深色框包住了要選的所有模塊后，放開鼠標(biāo)左鍵，這時(shí)所有被選中模塊的周圍會(huì)出現(xiàn)深色邊框，表示模塊都被選中了。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．復(fù)制模塊在建立系統(tǒng)仿真模型時(shí)，可能需要多個(gè)相同的模塊，這時(shí)可采用模塊復(fù)制的方法。在同一模型編輯窗口中復(fù)制模塊的方法是：?jiǎn)螕粢獜?fù)制的模塊，按住鼠標(biāo)左鍵并同時(shí)按下Ctrl鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)位置放開鼠標(biāo)左鍵，模塊復(fù)制以后，會(huì)發(fā)現(xiàn)復(fù)制出的模塊名稱在原名稱的基礎(chǔ)上加上了編號(hào)，這是Simulink的約定，每個(gè)模型中的模塊和名稱是一一對(duì)應(yīng)的，每一個(gè)模塊都有不同的名字。在不同的模型編輯窗口之間復(fù)制模塊的方法是：首先打開源模塊和目標(biāo)模塊所在的窗口，然后單擊要復(fù)制的模塊，按住鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)鼠標(biāo)到相應(yīng)窗口（不用按住Ctrl鍵），然后釋放鼠標(biāo)左鍵，該模塊就會(huì)被復(fù)制過(guò)來(lái)，而源模塊不會(huì)被刪除。復(fù)制操作還可以在模型編輯窗口選擇Edit→Copy命令和Edit→Paste命令來(lái)完成。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真4．模塊外形的調(diào)整要改變單個(gè)模塊的大小，首先將鼠標(biāo)指針指向該模塊，此時(shí)模塊的四角出現(xiàn)白色的小方塊，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住其周圍的4個(gè)白方塊中的任何一個(gè)并拖動(dòng)到需要的位置后釋放鼠標(biāo)即可。若要改變整個(gè)模型中所有模塊的大小，可以選擇模型編輯窗口的View→Zoom菜單項(xiàng)，其中的Zoomin和Zoomout命令分別用來(lái)放大和縮小整個(gè)模型，NormalView(100%)命令用來(lái)將整個(gè)模型恢復(fù)到原始的正常大小，F(xiàn)ittoView命令用來(lái)將當(dāng)前選中的模塊或當(dāng)前模型放大到整個(gè)窗口大小來(lái)觀察。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真要調(diào)整模塊的方向，首先選定模塊，然后在模型編輯窗口選擇Diagram→Rotate&Flip菜單項(xiàng)，其中的Clockwise命令使模塊順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°，Counterclockwise命令使模塊逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°，F(xiàn)lipBlock命令使模塊旋轉(zhuǎn)180°。要改變模塊的顏色，首先選定模塊，然后在模型編輯窗口選擇Diagram→Format菜單項(xiàng)，其中的ForegroundColor命令，設(shè)置模塊的前景色，即模塊的圖標(biāo)、邊框和模塊名的顏色。選擇BackgroundColor命令，設(shè)置模塊的背景色，即模塊的背景填充色。選擇CanvasColor命令，用來(lái)改變模型編輯窗口的背景色。選擇Shadow命令使模塊產(chǎn)生陰影效果。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真5．模塊名的處理要隱藏或顯示模塊名，首先選定模塊，然后在模型編輯窗口選擇Diagram→Format→ShowBlockName命令，使模塊隱藏的名字顯示出來(lái)或隱藏模塊名。要修改模塊名，單擊模塊名的區(qū)域，這時(shí)會(huì)在此處出現(xiàn)編輯狀態(tài)的光標(biāo)，在這種狀態(tài)下能夠?qū)δK名隨意修改。模塊名和模塊圖標(biāo)中的字體也可以更改，方法是選定模塊，在模型編輯窗口選擇Diagram→Format→FontStyle命令，這時(shí)會(huì)彈出“SelectFont”對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇需要的字體。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模塊名的位置有一定的規(guī)律，當(dāng)模塊的接口在左右兩側(cè)時(shí)，模塊名只能位于模塊的上下兩側(cè)，默認(rèn)在下側(cè)；當(dāng)模塊的接口在上下兩側(cè)時(shí)，模塊名只能位于模塊的左右兩側(cè)，默認(rèn)在左側(cè)，因此，模塊名只能從原位置移動(dòng)到相對(duì)的位置?？梢杂檬髽?biāo)拖動(dòng)模塊名到其相對(duì)的位置；也可以選定模塊，在模型編輯窗口選擇Diagram→Rotate&Flip→FlipBlockName命令實(shí)現(xiàn)模塊名相對(duì)的移動(dòng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.2.3模塊的連接1．連接兩個(gè)模塊從一個(gè)模塊的輸出端連到另一個(gè)模塊的輸入端，這是Simulink仿真模型最基本的連接情況。方法是先移動(dòng)鼠標(biāo)指針到輸出端，當(dāng)鼠標(biāo)指針變成十字形光標(biāo)時(shí)按住鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)指針到另一個(gè)模塊的輸入端，當(dāng)連接線由虛線變成實(shí)線時(shí)，釋放鼠標(biāo)左鍵就完成了兩個(gè)模塊的連接。如果兩個(gè)模塊不在同一水平線上，連線是一條折線。若要用斜線表示，需要在連線后，選中連線，再按住Shift鍵進(jìn)行拖動(dòng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．模塊間連線的調(diào)整調(diào)整模塊間連線位置可采用鼠標(biāo)拖放操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。先將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到需要移動(dòng)的線段的位置，按住鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)位置，釋放鼠標(biāo)左鍵。刪除連線的方法和刪除模塊方法相同，即先選中連線，再刪除。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．連線的分支在仿真過(guò)程中，經(jīng)常需要把一個(gè)信號(hào)輸送到不同的模塊，這時(shí)就需要從一根連線分出一根連線。操作方法是，在先連好一條線之后，把鼠標(biāo)指針移到分支點(diǎn)的位置，先按下Ctrl鍵，然后按住鼠標(biāo)拖曳到目標(biāo)模塊的輸入端，釋放鼠標(biāo)和Ctrl鍵。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真4．標(biāo)注連線為了使模型更加直觀，可讀性更強(qiáng)，可以為傳輸?shù)男盘?hào)做標(biāo)記。操作方法是雙擊要做標(biāo)記的連線，將出現(xiàn)一個(gè)小文本編輯框，在其中輸入標(biāo)注文本，這樣就建立了一個(gè)信號(hào)標(biāo)記。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.2.4模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置1．模塊的參數(shù)設(shè)置在模型編輯窗口打開模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框有以下方法。①雙擊要設(shè)置的模塊。②選擇要設(shè)置的模塊，再選擇Diagram→BlockParameters命令。③右擊要設(shè)置的模塊，從快捷菜單中選擇BlockParameters命令。模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框分為兩部分，上面一部分是模塊功能說(shuō)明，下面一部分用來(lái)進(jìn)行模塊參數(shù)設(shè)置。圖12-4所示為正弦波模塊參數(shù)對(duì)話框，用戶可以設(shè)置它的采樣時(shí)間、幅值、頻率、相位等參數(shù)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．模塊的屬性設(shè)置在模型編輯窗口打開模塊屬性設(shè)置對(duì)話框有以下方法。①選定要設(shè)置屬性的模塊，選擇Diagram→Properties命令。②右擊要設(shè)置屬性的模塊，從快捷菜單中選擇Properties命令。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模塊屬性對(duì)話框包括General、BlockAnnotation和Callbacks三個(gè)選項(xiàng)卡。General選項(xiàng)卡中可以設(shè)置3個(gè)基本屬性，分別是：Description屬性對(duì)該模塊在模型中的用法進(jìn)行說(shuō)明；Priority屬性規(guī)定該模塊在模型中相對(duì)于其他模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值必須是整數(shù)（可以是負(fù)整數(shù)），該數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高。也可以不輸入優(yōu)先級(jí)數(shù)值，這時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)選取合適的優(yōu)先級(jí)；Tag屬性是用戶為模塊添加的文本格式的標(biāo)記。BlockAnnotation選項(xiàng)卡中指定在該模塊的圖標(biāo)下顯示模塊的哪個(gè)參數(shù)。Callbacks選項(xiàng)卡中指定當(dāng)對(duì)該模塊實(shí)施某種操作時(shí)需要執(zhí)行的MATLAB命令或程序。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.3系統(tǒng)的仿真與分析12.3.1設(shè)置仿真參數(shù)在系統(tǒng)仿真過(guò)程中，事先必須對(duì)仿真算法、輸出模式等各種仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在模型編輯窗口打開仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框有以下方法。①單擊工具欄中的ModelConfigurationParameters按鈕。②選擇Simulation→ModelConfigurationParameters命令。打開的仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖12-8所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，仿真參數(shù)分為7類。①Solver參數(shù)：用于設(shè)置仿真起始和終止時(shí)間，選擇微分方程求解算法并為其規(guī)定參數(shù)，以及選擇某些輸出選項(xiàng)。②DataImport/Export參數(shù)：用于管理工作空間數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出。③Optimization參數(shù)：用于設(shè)置仿真優(yōu)化模式。④Diagnostics參數(shù)：用于設(shè)置在仿真過(guò)程中出現(xiàn)各類錯(cuò)誤時(shí)發(fā)出警告的等級(jí)。⑤HardwareImplementation參數(shù)：用于設(shè)置實(shí)現(xiàn)仿真的硬件。⑥ModelReferencing參數(shù)：用于設(shè)置參考模型。⑦SimulationTarget參數(shù)：用于設(shè)置仿真模型目標(biāo)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真1．Solver參數(shù)設(shè)置Solver（求解算法）是利用模型中所含的信息來(lái)計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的數(shù)值積分算法。Simulink提供的求解算法可支持多種系統(tǒng)的仿真，其中包括任何規(guī)模的連續(xù)時(shí)間（模擬）、離散時(shí)間（數(shù)字）、混雜（混合信號(hào)）和多采樣率系統(tǒng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真這些求解算法可以對(duì)剛性系統(tǒng)以及具有不連續(xù)過(guò)程的系統(tǒng)進(jìn)行仿真?？梢灾付ǚ抡孢^(guò)程的參數(shù)，包括求解算法的類型和屬性、仿真的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間以及是否加載或保存仿真數(shù)據(jù)。此外，還可以設(shè)置優(yōu)化和診斷信息。在仿真參數(shù)對(duì)話框左側(cè)窗格中單擊Solver選項(xiàng)，在右側(cè)窗格中會(huì)列出所有Solver參數(shù)，如圖12-8所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（1）設(shè)置仿真起始和終止時(shí)間（Simulinktime）在Starttime和Stoptime兩個(gè)編輯框中，通過(guò)直接輸入數(shù)值來(lái)設(shè)置仿真起始時(shí)間和終止時(shí)間，時(shí)間單位是秒（s）。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（2）仿真算法的選擇（Solveroptions）在Type列表框中設(shè)定算法類別：Fixed-step（固定步長(zhǎng)）和Variable-step（變步長(zhǎng)）算法，在Solver列表框中選擇具體算法。仿真算法根據(jù)步長(zhǎng)的變化分為固定步長(zhǎng)類算法和變步長(zhǎng)類算法。固定步長(zhǎng)是指在仿真過(guò)程中計(jì)算步長(zhǎng)不變，而變步長(zhǎng)是指在仿真過(guò)程中要根據(jù)計(jì)算的要求改變步長(zhǎng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在采用變步長(zhǎng)類算法時(shí)，首先應(yīng)該指定允許的誤差限，包括相對(duì)誤差限（Relativetolerance）和絕對(duì)誤差限（Absolutetolerance），當(dāng)計(jì)算過(guò)程中的誤差超過(guò)該誤差限時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整步長(zhǎng)，步長(zhǎng)的大小將決定仿真的精度。在采用變步長(zhǎng)類算法時(shí)還要設(shè)置所允許的最大步長(zhǎng)（Maxstepsize），在默認(rèn)值（Auto）的情況下，系統(tǒng)所給定的最大步長(zhǎng)為：(終止時(shí)間-起始時(shí)間)/50。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在采用固定步長(zhǎng)算法時(shí)，要先設(shè)置固定步長(zhǎng)。由于固定步長(zhǎng)算法的步長(zhǎng)不變，所以此時(shí)不設(shè)定誤差限，而多了一個(gè)模型類型（Taskingmodeforperiodicsampletimes）的選項(xiàng)，該選項(xiàng)包括：Auto（默認(rèn)值）、SingleTasking（單任務(wù)）和MultiTasking（多任務(wù)）。單任務(wù)是指各模塊的采樣速率相同，不檢測(cè)采樣速率的傳遞；多任務(wù)是指在模型中模塊具有不同的采樣速率，同時(shí)檢測(cè)模塊之間采樣速率的傳遞；默認(rèn)值則根據(jù)模塊的采樣速率是否相同來(lái)決定采用單任務(wù)還是多任務(wù)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真變步長(zhǎng)和固定步長(zhǎng)包含多種不同的具體算法，如圖12-9所示。一般情況下，連續(xù)系統(tǒng)仿真應(yīng)該選擇ode45變步長(zhǎng)算法，對(duì)剛性問(wèn)題可以選擇變步長(zhǎng)的ode15s算法，離散系統(tǒng)一般默認(rèn)選擇定步長(zhǎng)的Discrete（nocontinuousstates）算法，而在仿真模型中含有連續(xù)環(huán)節(jié)時(shí)注意不能采用該仿真算法，而可以采用諸如4階Rung-Kutta法這樣的算法來(lái)求解問(wèn)題。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（a）固定步長(zhǎng)（b）變步長(zhǎng)第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．DataImport/Export參數(shù)設(shè)置導(dǎo)入的數(shù)據(jù)包括輸入信號(hào)和初始狀態(tài)，輸入信號(hào)可以用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或自定義函數(shù)生成。導(dǎo)出的數(shù)據(jù)包括輸出信號(hào)和仿真過(guò)程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，可以用于生成圖形或進(jìn)行其他處理。DataImport/Export（數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出）參數(shù)選項(xiàng)如圖12-10所示，包含Loadfromworkspace、Savetoworkspace和Saveoptions三個(gè)部分。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（1）Loadfromworkspace（從工作空間中載入數(shù)據(jù)）在仿真過(guò)程中，如果模型中有輸入端口（In模塊），可從工作空間直接把數(shù)據(jù)載入到輸入端口，即先選中DataImport/Export參數(shù)選項(xiàng)中的Input復(fù)選框，然后在后面的編輯框內(nèi)輸入數(shù)據(jù)的變量名。變量名可以采用不同的輸入形式。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真①矩陣形式。如果以矩陣形式輸入變量名，則矩陣的列數(shù)必須比模型的輸入端口數(shù)多一個(gè)，MATLAB把矩陣的第一列默認(rèn)為時(shí)間向量，后面的每一列對(duì)應(yīng)每一個(gè)輸入端口，矩陣的第一行表示某一時(shí)刻各輸入端口的輸入狀態(tài)。另外，也可以把矩陣分開來(lái)表示，即MATLAB默認(rèn)的表示方法[t，u]，其中t是一維時(shí)間列向量，表示仿真時(shí)間，u是和t長(zhǎng)度相等的n維列向量（n表示輸入端口的數(shù)量），表示狀態(tài)值。例如，在命令行窗口中定義t和u。>>t=(0:0.1:10)';>>u=[sin(t),cos(t).*sin(t),exp(-2*t).*sin(t)];則3個(gè)輸入端口輸入的數(shù)據(jù)與時(shí)間的關(guān)系分別為：sin

t、cos

t

sin

t和，用圖12-11所示模型可觀察各輸入端口的輸入數(shù)據(jù)曲線。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真②包含時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于包含時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，在MATLAB中有非常嚴(yán)格的規(guī)定，即在結(jié)構(gòu)中必須有兩個(gè)名字不能改變的頂級(jí)成員：time和signals。在time成員中包含一個(gè)列向量，表示仿真時(shí)間；signals成員是一個(gè)向量，向量中的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入端口，并且每個(gè)元素必須包含一個(gè)名字同樣不能改變的values成員，values成員也包含一個(gè)列向量，對(duì)應(yīng)于輸入端口的輸入數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于上例，若改為包含時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)輸入，則命令格式如下：>>t=(0:0.1:10)';>>A.time=t;>>A.signals(1).values=sin(t);>>A.signals(2).values=cos(t).*sin(t);>>A.signals(3).values=exp(-2*t).*sin(t);第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在Input復(fù)選框右側(cè)的文本框內(nèi)輸入A，則產(chǎn)生的仿真曲線與上面矩陣形式數(shù)據(jù)輸入后的輸出曲線完全相同。在Input復(fù)選框的下面，還有一個(gè)Initialstate復(fù)選框，它表示的是模塊的初始化狀態(tài)。對(duì)模塊進(jìn)行初始化的方法是：先選中Initialstate復(fù)選框，然后在右側(cè)的文本框中輸入初始化數(shù)據(jù)的變量名。對(duì)于變量要求的幾種形式，與前面的輸入端口數(shù)據(jù)的變量形式基本相同，但變量中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)必須和狀態(tài)模塊數(shù)相同。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（2）Savetoworkspaceorfile（保存到工作空間或文件）在Savetoworkspaceorfile區(qū)域中，可以選擇的選項(xiàng)有：Time（時(shí)鐘）、States（狀態(tài)）、Output（輸出端口）、Finalstates（最終狀態(tài)）、Signallogging（信號(hào)）等。同載入數(shù)據(jù)的形式一樣，保存數(shù)據(jù)也有矩陣、結(jié)構(gòu)和包含時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)3種形式，在Format下拉列表中可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。對(duì)于不同的保存形式來(lái)說(shuō)，Time的格式是不變的，總是對(duì)應(yīng)仿真的采樣時(shí)間。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.3.2運(yùn)行仿真與仿真結(jié)果分析1．運(yùn)行仿真在MATLAB中，可以在Simulink模型編輯窗口以交互方式運(yùn)行仿真。Simulink仿真有3種模式，可以通過(guò)在模型編輯窗口選擇Simulation→Mode命令進(jìn)行設(shè)置。①Normal：即標(biāo)準(zhǔn)模式（默認(rèn)設(shè)置），以解釋方式運(yùn)行，仿真過(guò)程中能夠靈活地更改模型參數(shù)和顯示結(jié)果，但仿真運(yùn)行慢。②Accelerator：即加速器模式，通過(guò)創(chuàng)建和執(zhí)行已編譯的目標(biāo)代碼來(lái)提高仿真性能，而且在仿真過(guò)程中能夠較靈活地更改模型參數(shù)。加速模式下運(yùn)行的是模型編譯生成的S函數(shù)，不能提供模型覆蓋率信息。③RapidAccelerator：即快速加速器模式，能夠比Accelerator模式更快地進(jìn)行模型仿真，該模式不支持調(diào)試器和性能評(píng)估器。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真設(shè)置完仿真參數(shù)之后，單擊模型編輯窗口工具欄中的Run按鈕，或選擇Simulation→Run命令，便可啟動(dòng)對(duì)當(dāng)前模型的仿真。Simulink支持使用仿真步進(jìn)器(SimulationStepper)進(jìn)行調(diào)試，便于逐步查看示波器上的仿真數(shù)據(jù)，或檢查系統(tǒng)改變狀態(tài)的方式及時(shí)間。單擊模型編輯窗口工具欄中的StepForward按鈕，開始單步仿真。單擊模型編輯窗口工具欄中的Stop按鈕，終止單步仿真。運(yùn)行仿真前，單擊模型編輯窗口工具欄中的SteppingOptions按鈕，在打開的對(duì)話框中選中Enablesteppingback復(fù)選框，在仿真時(shí)單擊模型編輯窗口工具欄中的StepBack按鈕，回溯仿真過(guò)程。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．仿真結(jié)果分析Simulink提供了多種有助于了解仿真行為的調(diào)試工具。使用Simulink中提供的查看器和示波器查看信號(hào)，實(shí)現(xiàn)仿真行為可視化。還可以將仿真結(jié)果導(dǎo)出到MATLAB工作區(qū)，以便使用MATLAB算法以及可視化工具來(lái)查看和分析數(shù)據(jù)。在仿真過(guò)程中，用戶可以設(shè)置不同的輸出方式來(lái)觀察仿真結(jié)果。為了觀察仿真結(jié)果的變化軌跡可以采用2種方法。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真①把仿真結(jié)果送給Scope模塊或者XYGraph模塊。Scope模塊顯示系統(tǒng)輸出量對(duì)于仿真時(shí)間的變化曲線，XYGraph模塊顯示送到該模塊上的兩個(gè)信號(hào)中的一個(gè)對(duì)另一個(gè)的變化關(guān)系。②把仿真結(jié)果送到輸出端口或ToWorkspace模塊，將結(jié)果導(dǎo)出到工作空間，然后用MATLAB命令畫出該變量的變化曲線。在運(yùn)行這個(gè)模型的仿真之前，先在ConfigurationParameters對(duì)話框的DataImpot/Export選項(xiàng)卡中，規(guī)定時(shí)間變量和輸出變量的名稱（假定分別設(shè)定為t和y），那么，當(dāng)仿真結(jié)束后，時(shí)間值保存在時(shí)間變量t中，對(duì)應(yīng)的輸出端口的信號(hào)值保留在輸出變量y中，這時(shí)可以在命令行窗口使用whos命令查看內(nèi)存變量，也可以使用繪圖命令繪制系統(tǒng)輸出量的變化曲線。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真例12-2利用Simulink構(gòu)建函數(shù)曲線y=5t2+16。Simulink的Sources模塊庫(kù)中提供了時(shí)鐘、脈沖、正弦波等常用信號(hào)源，可利用這些常用信號(hào)源和Simulink模塊庫(kù)中提供的求和、乘積、增益以及MATLAB函數(shù)等其他模塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接組合，即可構(gòu)建所需的各種信號(hào)源。下面采用兩種方法來(lái)構(gòu)建函數(shù)曲線，一種方法是采用MATLABFunction模塊，另一種方法是采用基本模塊的組合連接。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真方法1：采用MATLABFunction模塊構(gòu)建仿真模型。①啟動(dòng)Simulink并打開模型編輯窗口，將所需模塊添加到模型中。在SimulinkLibraryBrowser窗口單擊Sources模塊庫(kù)，在右側(cè)的窗口中找到Clock（時(shí)鐘）模塊，然后用鼠標(biāo)將其拖到模型編輯窗口。同樣，在User-DefinedFunctions（用戶自定義函數(shù)）模塊庫(kù)中拖出MATLABFunction（MATLAB函數(shù)）模塊，在Sinks模塊庫(kù)中拖出ToWorkspace（輸出到工作空間）模塊、Scope（示波器）模塊進(jìn)行連接組合，其模型如圖12-12所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真②設(shè)置模塊參數(shù)。雙擊MATLABFunction模塊，建立其信號(hào)源的M文件名。functiony=f(t)y=5*t*t+16;雙擊兩個(gè)輸出到工作空間模塊分別填入變量名為t和y，仿真參數(shù)取默認(rèn)值。③啟動(dòng)仿真，函數(shù)曲線如圖12-13所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型中兩個(gè)ToWorkspace模塊的功能是將時(shí)間變量t和輸出變量y存入MATLAB工作空間，并選擇存儲(chǔ)格式為矩陣（array），仿真結(jié)束后便可使用plot(t,y)命令繪圖來(lái)觀看輸出結(jié)果，而通過(guò)示波器模塊可隨時(shí)觀看仿真結(jié)果，就像在實(shí)驗(yàn)室一樣，非常形象和方便。也可以采用Fcn模塊來(lái)構(gòu)建函數(shù)表達(dá)式，只需在添加Fcn模塊后，雙擊Fcn模塊，打開BlockParameters對(duì)話框，在Expression欄中輸入函數(shù)表達(dá)式即可（見例12-3）。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真方法2：采用基本模塊組合構(gòu)建仿真模型。構(gòu)建該信號(hào)源的另一種方法是將一些常用的數(shù)學(xué)模塊進(jìn)行組合建模，其模型如圖12-14所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型中用到了Clock（時(shí)鐘）、Constant（常數(shù)）、Gain（增益）、Product（乘積）和Sum（求和）等模塊。雙擊增益模塊填入5，常數(shù)模塊填入16，最后設(shè)置仿真參數(shù)即可。其輸出結(jié)果與方法一相同。與方法一相比，該方法采用的模塊數(shù)較多一些。另外，模型中還采用XYGraph模塊將輸出信號(hào)的軌跡顯示出來(lái)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真例12-3利用Simulink仿真求首先打開模型編輯窗口，將所需模塊添加到模型中。在SimulinkLibraryBrowser窗口中單擊Sources模塊庫(kù)，將Clock模塊拖到模型編輯窗口。同樣，在用戶定義模塊庫(kù)User-DefinedFunctions中把函數(shù)模塊Fcn拖到模型編輯窗口，在連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)Continuous中把Integrator模塊拖到模型編輯窗口，在Sinks模塊庫(kù)中把Display模塊拖到模型編輯窗口。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真設(shè)置模塊參數(shù)并連接各個(gè)模塊組成仿真模型。雙擊Fcn模塊，打開BlockParameters對(duì)話框，在Expression欄中輸入u*log(1+u)，其余模塊參數(shù)不用設(shè)置。設(shè)置模塊參數(shù)后，用連線將各個(gè)模塊連接起來(lái)組成仿真模型，如圖12-15所示。設(shè)置系統(tǒng)仿真終止時(shí)間為1s，運(yùn)行仿真模型，Display模塊顯示仿真結(jié)果為0.25。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.3.3系統(tǒng)仿真實(shí)例例12-4有初始狀態(tài)為0的二階微分方程x"+0.2x'+0.4x=0.2u(t)，其中u(t)是單位階躍函數(shù)，試建立系統(tǒng)模型并仿真。方法1：利用Integrator（積分器）模塊直接構(gòu)造求解微分方程的模型。把原微分方程改寫為：x"=0.2u(t)-0.2x'-0.4xx"經(jīng)積分作用得x'，x'再經(jīng)積分模塊作用就得x，而x'和x經(jīng)代數(shù)運(yùn)算又產(chǎn)生x"，據(jù)此可以建立系統(tǒng)模型并仿真。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真①利用Simulink模塊庫(kù)中的基本模塊不難建立系統(tǒng)模型如圖12-16所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型中各個(gè)模塊說(shuō)明如下。（a）u(t)輸入模塊：它的Steptime被設(shè)置為0，模塊名稱由原來(lái)的Step改為u(t)。（b）Gs增益模塊：增益參數(shù)Gain設(shè)置為0.2。（c）Add求和模塊：其圖標(biāo)形狀I(lǐng)conshape選擇rectangular，符號(hào)列表Listofsigns設(shè)置為+--。（d）Integrator積分模塊：參數(shù)不需改變。（e）G1和G2反饋增益模塊：增益參數(shù)分別設(shè)置為0.4和0.2，它們的方向翻轉(zhuǎn)可借助快捷菜單中的Rotate&Flip→FlipBlock或模型編輯窗口的Diagram→Rotate&Flip→FlipBlock命令實(shí)現(xiàn)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真②設(shè)置系統(tǒng)仿真參數(shù)。打開ConfigurationParameters窗口，把仿真的終止時(shí)間設(shè)置為20s。③仿真操作。雙擊示波器圖標(biāo)，打開示波器窗口。單擊模型編輯窗口工具欄中的Run按鈕，就可在示波器窗口中看到仿真結(jié)果的變化曲線，如圖12-17所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真方法2：利用傳遞函數(shù)模塊（TransferFcn）建模。對(duì)方程x"+0.2x'+0.4x=0.2u(t)兩邊取Laplace變換，得：s2X(s)+0.2sX(s)+0.4X(s)=0.2U(s)經(jīng)整理得傳遞函數(shù)：在Continuous模塊庫(kù)中有標(biāo)準(zhǔn)的傳遞函數(shù)（TransferFcn）模塊可供調(diào)用，于是，就可以構(gòu)建求解微分方程的模型并仿真。根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)構(gòu)建如圖12-18所示的仿真模型。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型中各個(gè)模塊說(shuō)明如下：（a）u(t)模塊：設(shè)置Steptime為0。（b）G(S)模塊：雙擊TransferFcn模塊，打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在Numeratorcoefficients欄中填寫傳遞函數(shù)的分子多項(xiàng)式系數(shù)[0.2]，在Denominatorcoefficients欄中填寫傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式的系數(shù)[1，0.2，0.4]，如圖12-19所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真以后的操作與方法1相同。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真方法3：利用狀態(tài)方程模塊（State-Space）建模。若令x1=x，x2=x‘，那么微分方程x“+0.2x’+0.4x=0.2u(t)可寫成：寫成狀態(tài)方程為：式中，C=[10]，D=0。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在Continuous模塊庫(kù)中有標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)方程（State-Space）模塊可供調(diào)用，于是，就可以構(gòu)建求解微分方程的模型并仿真。根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程構(gòu)建如圖12-20所示的仿真模型。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真模型中各個(gè)模塊說(shuō)明如下：（a）u(t)輸入模塊：它的steptime被設(shè)置為0。（b）State-Space模塊：A、B、C、D各欄依次填入[0,1;-0.4,-0.2]、[0;0.2]、[1,0]和0，如圖12-21所示。后面的操作與方法1相同。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.4子系統(tǒng)及其封裝當(dāng)模型的規(guī)模較大或較復(fù)雜時(shí)，用戶可以把幾個(gè)模塊組合成一個(gè)新的模塊，這樣的模塊稱為子系統(tǒng)。子系統(tǒng)把功能上有關(guān)的一些模塊集中到一起保存，能夠完成幾個(gè)模塊的功能。建立子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：減少系統(tǒng)中的模塊數(shù)目，使系統(tǒng)易于調(diào)試，而且可以將一些常用的子系統(tǒng)封裝成一些模塊，這些模塊可以在其他模型中直接作為標(biāo)準(zhǔn)的Simulink模塊使用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.4.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建建立子系統(tǒng)有兩種方法：通過(guò)Subsystem模塊建立子系統(tǒng)和將已有的模塊轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)。兩者的區(qū)別是：前者先建立子系統(tǒng)，再為其添加功能模塊；后者先選擇模塊，再建立子系統(tǒng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真1．通過(guò)Subsystem模塊建立子系統(tǒng)新建一個(gè)仿真模型，打開Simulink模塊庫(kù)中的Ports&Subsystems模塊庫(kù)，將Subsystem模塊添加到模型編輯窗口中。雙擊Subsystem模塊打開子系統(tǒng)編輯窗口，窗口中已經(jīng)自動(dòng)添加了相互連接的一個(gè)輸入模塊和輸出模塊（表示子系統(tǒng)的輸入端口和輸出端口）。將要組合的模塊插入到輸入模塊和輸出模塊中間并重新連接，一個(gè)子系統(tǒng)就建好了。若雙擊已建立的子系統(tǒng)，則打開子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)窗口。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．通過(guò)已有的模塊建立子系統(tǒng)先選擇要建立子系統(tǒng)的模塊，然后執(zhí)行創(chuàng)建子系統(tǒng)的命令，原來(lái)的模塊變?yōu)樽酉到y(tǒng)第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真例12-5PID控制器是在自動(dòng)控制中經(jīng)常使用的模塊，PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。PID控制器的傳遞函數(shù)為建立PID控制器的模型并建立子系統(tǒng)。先建立PID控制器的模型，如圖12-22（a）所示。注意，模型中含有3個(gè)變量Kp、Ki和Kd，仿真時(shí)這些變量應(yīng)該在MATLAB工作空間中賦值。選中模型中所有模塊，在模型編輯窗口選擇Diagram→Subsystem&ModelReference→CreateSubsystemfromSelection命令，或按Ctrl+G組合鍵建立子系統(tǒng)，所選模塊將被一個(gè)Subsystem模塊取代，如圖12-22（b）所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（a）PID控制器模型（b）子系統(tǒng)第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.4.2子系統(tǒng)的條件執(zhí)行子系統(tǒng)的執(zhí)行可以由輸入信號(hào)來(lái)控制，用于控制子系統(tǒng)執(zhí)行的信號(hào)稱為控制信號(hào)，而由控制信號(hào)控制的子系統(tǒng)稱為條件執(zhí)行子系統(tǒng)。在一個(gè)復(fù)雜模型中，有的模塊的執(zhí)行依賴于其他模塊，這種情況下，條件執(zhí)行子系統(tǒng)是很有用的。條件執(zhí)行子系統(tǒng)分為：使能子系統(tǒng)、觸發(fā)子系統(tǒng)和使能加觸發(fā)子系統(tǒng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真1．使能子系統(tǒng)使能子系統(tǒng)表示子系統(tǒng)在由控制信號(hào)控制時(shí)，控制信號(hào)由負(fù)變正時(shí)子系統(tǒng)開始執(zhí)行，直到控制信號(hào)再次變?yōu)樨?fù)時(shí)結(jié)束?？刂菩盘?hào)可以是標(biāo)量也可以是向量。如果控制信號(hào)是標(biāo)量，則當(dāng)標(biāo)量的值大于0時(shí)子系統(tǒng)開始執(zhí)行。如果控制信號(hào)是向量，則向量中任何一個(gè)元素大于0，子系統(tǒng)將執(zhí)行。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真使能子系統(tǒng)外觀上有一個(gè)“使能”控制信號(hào)輸入口?！笆鼓堋笔侵府?dāng)且僅當(dāng)“使能”輸入信號(hào)為正時(shí)，該模塊才接收輸入端的信號(hào)?？芍苯舆x擇EnabledSubsystem模塊來(lái)建立使能子系統(tǒng)，雙擊EnabledSubsystem模塊，打開其內(nèi)部結(jié)構(gòu)窗口，如圖12-23。也可以展開已有子系統(tǒng)，添加Ports&Subsystems模塊庫(kù)中的Enable模塊，將該子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為使能子系統(tǒng)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真例12-6利用使能子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)正弦半波整流器。新建一個(gè)仿真模型，將SineWave、EnabledSubsystem和Scope三個(gè)模塊拖至新打開的模型編輯窗口，連接各模塊、設(shè)置參數(shù)并存盤，創(chuàng)建如圖12-24所示的使能子系統(tǒng)。其中使能信號(hào)端接SineWave模塊。

為了便于比較，除顯示半波整流波形外，還顯示正弦波，故在示波器窗口選擇View→ConfigurationProperties命令，在出現(xiàn)的對(duì)話框中將Numberofinputports設(shè)置為2并設(shè)置輸出布局（Layout）。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真使能子系統(tǒng)建立好后，可對(duì)Enable模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。先雙擊EnabledSubsystem模塊，打開其內(nèi)部結(jié)構(gòu)窗口，再雙擊其中的Enable模塊打開其參數(shù)對(duì)話框，如圖12-25所示。在Main選項(xiàng)卡中選中Showoutputport復(fù)選框，可以為Enable模塊添加一個(gè)輸出端，用以輸出控制信號(hào)。在Stateswhenenabling下拉列表中有兩個(gè)選項(xiàng)：held表示當(dāng)使能子系統(tǒng)停止輸出后，輸出端口的值保持最近的輸出值；reset表示當(dāng)使能子系統(tǒng)停止輸出后，輸出端口重新設(shè)為初始值。在此選擇reset。設(shè)置完成后，單擊“OK”按鈕。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在模型編輯窗口單擊工具欄的Run命令按鈕，就可看到如圖12-26所示的半波整流波形和正弦波形。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．觸發(fā)子系統(tǒng)觸發(fā)子系統(tǒng)是指當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)開始執(zhí)行子系統(tǒng)。與使能子系統(tǒng)相類似，觸發(fā)子系統(tǒng)的建立可直接選擇TriggeredSubsystem模塊，或者展開已有子系統(tǒng)，添加Ports&Subsystems模塊庫(kù)中的Trigger模塊，將該子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)子系統(tǒng)。觸發(fā)子系統(tǒng)在每次觸發(fā)結(jié)束到下次觸發(fā)之前總是保持上一次的輸出值，而不會(huì)重新設(shè)置初始輸出值。觸發(fā)形式在Trigger模塊參數(shù)對(duì)話框中從Main選項(xiàng)卡的“Triggertype”下拉列表中選擇，如圖12-27所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真①rising（上跳沿觸發(fā)）：控制信號(hào)從負(fù)值或0上升到正值時(shí)子系統(tǒng)開始執(zhí)行。②falling（下跳沿觸發(fā)）：控制信號(hào)從正值或0下降到負(fù)值時(shí)子系統(tǒng)開始執(zhí)行。③either（上跳沿或下跳沿觸發(fā)）：當(dāng)控制信號(hào)滿足上跳沿或下跳沿觸發(fā)條件時(shí)，子系統(tǒng)開始執(zhí)行。④function-call（函數(shù)調(diào)用觸發(fā)）：表示子系統(tǒng)的觸發(fā)由S函數(shù)的內(nèi)部邏輯決定，這種觸發(fā)方式必須與S函數(shù)配用。Trigger模塊參數(shù)對(duì)話框中，還有一個(gè)Showoutputport復(fù)選框，表示是否為Trigger模塊添加一個(gè)輸出端，選中后還可以選擇輸出信號(hào)的類型。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真例12-7利用觸發(fā)子系統(tǒng)將一鋸齒波轉(zhuǎn)換成方波。用SignalGenerator、TriggeredSubsystem和Scope模塊構(gòu)成如圖12-28所示的子系統(tǒng)。雙擊SignalGenerator模塊圖標(biāo)，在Waveform的下拉列表框中選擇sawtooth選項(xiàng)，即鋸齒波，幅值（Amplitude）設(shè)為4，頻率（Frequency）設(shè)為1Hz。打開TriggeredSubsystem模塊結(jié)構(gòu)窗口，再雙擊Trigger模塊，在其參數(shù)對(duì)話框中選擇Triggertype觸發(fā)事件形式為either，即上跳沿或下跳沿觸發(fā)。觸發(fā)信號(hào)端接鋸齒波模塊。為了便于比較，除顯示方波外，還顯示鋸齒波，故在示波器屬性窗口將Numberofinputports設(shè)置為2并設(shè)置輸出布局（Layout）。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真把仿真的終止時(shí)間設(shè)置為10，單擊模型編輯窗口工具欄中的Run按鈕，就可在示波器窗口看到圖12-29所示的波形。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．使能加觸發(fā)子系統(tǒng)所謂使能加觸發(fā)子系統(tǒng)就是當(dāng)使能控制信號(hào)和觸發(fā)控制信號(hào)共同作用時(shí)執(zhí)行子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的行為方式與觸發(fā)子系統(tǒng)相似，但只有當(dāng)使能信號(hào)為正時(shí)，觸發(fā)事件才起作用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.4.3子系統(tǒng)的封裝所謂子系統(tǒng)的封裝，就是為子系統(tǒng)定制對(duì)話框和圖標(biāo)，使子系統(tǒng)本身有一個(gè)獨(dú)立的操作界面，把子系統(tǒng)中的各模塊的參數(shù)設(shè)置合成在一個(gè)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框內(nèi)，在使用時(shí)不必打開每個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，這樣使子系統(tǒng)的使用更加方便。子系統(tǒng)的封裝過(guò)程很簡(jiǎn)單，先選中所要封裝的子系統(tǒng)，再在模型編輯窗口選擇Diagram→Mask→CreateMask命令，或按Ctrl+M組合鍵，這時(shí)將出現(xiàn)封裝編輯器（MaskEditor）對(duì)話框，如圖12-30所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真MaskEditor對(duì)話框中共包括4個(gè)選項(xiàng)卡：Icon&Ports、Parameters&Dialog、Initialization和Documentation。子系統(tǒng)的封裝主要就是對(duì)這4個(gè)選項(xiàng)卡參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。1．Icon&Ports選項(xiàng)卡的參數(shù)設(shè)置Icon&Ports選項(xiàng)卡主要用于設(shè)置封裝模塊的圖標(biāo)，圖標(biāo)包括描述文字、狀態(tài)方程、圖像和圖形，如圖12-30所示。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（1）Icondrawingcommands編輯框該編輯框用于輸入命令以建立封裝圖標(biāo)，常用繪圖命令如下。①顯示文本。在封裝圖標(biāo)中顯示文本的函數(shù)有4個(gè)：disp、text、fprintf和port_lable。下面介紹port_lable函數(shù)的用法。port_label函數(shù)根據(jù)端口類型和端口號(hào)為端口添加標(biāo)記，其調(diào)用格式為：port_label('port_type',port_num,'label')下面以圖12-23所示的使能子系統(tǒng)為例，在Icondrawingcommands編輯框中輸入如下命令：disp('Enable')port_label('input',1,'IN')port_label('output',1,'OUT')則新生成的子系統(tǒng)圖標(biāo)如圖12-31所示。命令輸入不正確時(shí)，Simulink將在子系統(tǒng)圖標(biāo)方框內(nèi)顯示3個(gè)問(wèn)號(hào)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真②顯示圖形圖像。在圖標(biāo)中顯示圖形可以用plot函數(shù)、patch函數(shù)和image函數(shù)。例如，想在圖標(biāo)上畫出一個(gè)圓，則可在編輯框使用下列命令：plot(cos(0:0.1:2*pi),sin(0:0.1:2*pi))又如，將當(dāng)前文件夾的圖形文件flower.jpg顯示在子系統(tǒng)圖標(biāo)上，可使用下列命令：image(imread('flower.jpg'))第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真③顯示傳遞函數(shù)。在圖標(biāo)中顯示傳遞函數(shù)使用dpoly函數(shù)，顯示零極點(diǎn)模型的傳遞函數(shù)使用droots函數(shù)，其調(diào)用格式為：dpoly(num,den)dpoly(num,den,'character')droots(z,p,k)droots(z,p,k,'character')其中，num和den是傳遞函數(shù)的分子和分母的系數(shù)行向量，z和p是傳遞函數(shù)的零點(diǎn)向量和極點(diǎn)向量，k是傳遞函數(shù)的增益。傳遞函數(shù)的默認(rèn)變量是s，也可以用character參數(shù)指定。character的取值為x時(shí)，按x的降冪排列。取x-時(shí)，按1/x升冪排列。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（2）設(shè)置封裝圖標(biāo)特性選擇Icon&Ports選項(xiàng)卡，左側(cè)的Options區(qū)用于指定封裝圖標(biāo)的屬性，包括是否顯示塊框架、圖標(biāo)的透明度等。①Blockframe設(shè)置圖標(biāo)的邊框，在其下拉列表中有兩個(gè)選項(xiàng)，Invisible和Visible分別表示隱藏和顯示邊框。②Icontransparency設(shè)置圖標(biāo)的透明度，在其下拉列表中有兩個(gè)選項(xiàng)，Transparent表示透明，顯示圖標(biāo)中的內(nèi)容；Opaquewithports表示不透明，不顯示圖標(biāo)中的內(nèi)容。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真③Iconunits設(shè)置在Icondrawingcommands編輯框中使用命令plot和text時(shí)的坐標(biāo)系。在下拉列表中有3個(gè)選項(xiàng)。Autoscale表示規(guī)定圖標(biāo)的左下角的坐標(biāo)為(0，0)，右上角的坐標(biāo)為(1，1)，要顯示的文本等必須把坐標(biāo)設(shè)在[0，1]之間才能顯示，當(dāng)模塊大小改變時(shí)，圖標(biāo)也隨之改變；Pixels表示圖標(biāo)以像素為單位，當(dāng)模塊大小改變時(shí)，圖標(biāo)不隨之改變；Normalized表示根據(jù)設(shè)定的坐標(biāo)點(diǎn)自動(dòng)選取坐標(biāo)系，使設(shè)置中的最小坐標(biāo)位于圖標(biāo)左下角，最大坐標(biāo)位于圖標(biāo)右上角。當(dāng)模塊大小改變時(shí)，圖標(biāo)也隨之改變。④Iconrotation設(shè)置圖標(biāo)是否跟模塊一起旋轉(zhuǎn)，在其下拉列表中有兩個(gè)選項(xiàng)，F(xiàn)ixed表示不旋轉(zhuǎn)，Rotates表示旋轉(zhuǎn)。⑤Portrotation設(shè)置端口旋轉(zhuǎn)方式，在其下拉列表中有兩個(gè)選項(xiàng)，Default表示圖形旋轉(zhuǎn)時(shí)，端口信號(hào)流向從由上至下變?yōu)橛勺笾劣遥籔hysical表示信號(hào)流向相對(duì)位置不作變化。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．Parameters&Dialog選項(xiàng)卡的參數(shù)設(shè)置Parameters&Dialog選項(xiàng)卡主要用來(lái)設(shè)置參數(shù)和對(duì)話框，此選項(xiàng)卡由3部分組成：左側(cè)為控件工具箱（Controls），中間的Dialogbox區(qū)域顯示對(duì)話框中的控件，右側(cè)的Propertyeditor用于顯示和修改控件的屬性。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真下面以例12-5中的PID控制器子系統(tǒng)為例，說(shuō)明子系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)話框的設(shè)置方法。在Parameters&Dialog選項(xiàng)卡的左側(cè)控件工具箱中，連續(xù)3次單擊Edit按鈕，為PID控制器的3個(gè)變量準(zhǔn)備輸入位置。雙擊Dialogbox區(qū)域的列表中的#1，在Prompt欄中輸入該控件的提示信息，如ProportionalKp，在Name欄中輸入控件名Kp，同樣的方法設(shè)置Ki和Kd，如圖12-32所示，最后單擊OK按鈕確認(rèn)設(shè)置。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真子系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)話框設(shè)置完成后，雙擊子系統(tǒng)圖標(biāo)將出現(xiàn)其參數(shù)對(duì)話框。例如，雙擊PID控制器封裝子系統(tǒng)，則彈出如圖12-33所示的參數(shù)對(duì)話框，允許用戶輸入PID控制器的參數(shù)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真3．Initialization選項(xiàng)卡的參數(shù)設(shè)置Initialization選項(xiàng)卡用于設(shè)置初始化命令。初始化命令的設(shè)置在對(duì)話框的Initializationcommands編輯框內(nèi)進(jìn)行，在此輸入初始化命令，而這些初始化命令將在仿真開始、載入模型、更換模塊圖標(biāo)和重設(shè)封裝子系統(tǒng)的圖標(biāo)時(shí)被調(diào)用。初始化命令主要用來(lái)定義封裝子系統(tǒng)的變量，這些變量可以被所有封裝定義的初始化命令、封裝子系統(tǒng)中的模塊和繪制圖標(biāo)的命令所使用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真初始化的命令由MATLAB中的表達(dá)式組成，其中包括MATLAB函數(shù)、操作符和封裝子系統(tǒng)工作區(qū)中定義的變量，但這些變量不包括基本工作區(qū)中的變量。對(duì)于封裝子系統(tǒng)工作區(qū)中定義的變量，通過(guò)初始化命令和模塊的參數(shù)相聯(lián)系，也就是說(shuō)模塊的參數(shù)在獲取數(shù)據(jù)時(shí)，先讀取封裝子系統(tǒng)工作區(qū)的變量值，再通過(guò)初始化命令來(lái)取值。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真4．Documentation選項(xiàng)卡的參數(shù)設(shè)置Documentation選項(xiàng)卡用于定義封裝模塊的類型、描述和幫助文本。Type編輯框中輸入的字符串（如PIDController）作為封裝模塊的名稱將顯示在封裝模塊參數(shù)對(duì)話框的頂部；Description編輯框中輸入的字符串作為封裝模塊的注釋將顯示在封裝模塊參數(shù)對(duì)話框的上部（封裝模塊的名稱下面）；Help編輯框輸入的字符串作為封裝模塊的幫助信息，當(dāng)按下模塊參數(shù)對(duì)話框的Help按鈕時(shí)，將在MATLAB瀏覽器中顯示。封裝信息設(shè)置完成后，單擊OK按鈕，這樣就可以在別的系統(tǒng)模型中直接使用該模塊了。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.5S函數(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用S函數(shù)稱為系統(tǒng)函數(shù)（systemfunction），采用非圖形化的方式描述功能模塊。MATLAB語(yǔ)言編寫的S函數(shù)可以充分利用MATLAB所提供的豐富資源，方便地調(diào)用各種工具箱函數(shù)和圖形函數(shù)；使用C語(yǔ)言編寫的S函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的訪問(wèn)，如實(shí)現(xiàn)與其他進(jìn)程的通信和同步等。非MATLAB語(yǔ)言編寫的S函數(shù)需要用編譯器生成MEX文件。本節(jié)只介紹用MATLAB語(yǔ)言設(shè)計(jì)S函數(shù)的方法，并通過(guò)例子介紹S函數(shù)的應(yīng)用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.5.1用MATLAB語(yǔ)言編寫S函數(shù)1．主程序S函數(shù)主程序的引導(dǎo)語(yǔ)句為：function[sys,x0,str,ts]=fname(t,x,u,flag)其中，fname是S函數(shù)的函數(shù)名，t、x、u、flag分別為仿真時(shí)間、狀態(tài)向量、輸入向量和子程序調(diào)用標(biāo)志。flag控制在仿真的各階段調(diào)用S函數(shù)的哪一個(gè)子程序，其含義和有關(guān)信息如表12-1所示。Simulink每次調(diào)用S函數(shù)時(shí)，必須給出這4個(gè)參數(shù)。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真取值功能調(diào)用函數(shù)名返回參數(shù)0初始化mdlInitializeSizessys為初始化參數(shù)，x0,str,ts如定義1計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)mdlDerivativessys返回連續(xù)狀態(tài)2計(jì)算離散狀態(tài)變量的更新mdlUpdatesys返回離散狀態(tài)3計(jì)算輸出信號(hào)mdlOutputssys返回系統(tǒng)輸出4計(jì)算下一個(gè)采樣時(shí)刻mdlGetTimeOfNextVarHitsys返回下一步仿真的時(shí)間9結(jié)束仿真任務(wù)mdlTerminate無(wú)第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真sys、x0、str和ts是S函數(shù)的返回參數(shù)。sys是一個(gè)返回參數(shù)的通用符號(hào)，它得到何種參數(shù)，取決于flag值。例如，flag

=

3時(shí)，sys得到的是S函數(shù)的輸出向量值。x0是初始狀態(tài)值，如果系統(tǒng)中沒有狀態(tài)變量，x0將得到一個(gè)空陣。str僅用于系統(tǒng)模型同S函數(shù)API（應(yīng)用程序編程接口）的一致性校驗(yàn)。對(duì)于M文件S函數(shù)，它將被置成一個(gè)空陣。ts是一個(gè)兩列矩陣，一列是S函數(shù)中各狀態(tài)變量的采樣周期，另一列是相應(yīng)的采樣時(shí)間的偏移量。采樣周期按遞增順序排列，ts中的一行對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣周期。對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，采樣周期和偏移量都應(yīng)置成0。如果取采樣周期為?1，則將繼承輸入信號(hào)的采樣周期。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真在主程序輸入?yún)?shù)中還可以包括用戶自定義參數(shù)表：p1、p2、…、pn，這也就是希望賦給S函數(shù)的可選變量，其值通過(guò)相應(yīng)S函數(shù)的參數(shù)對(duì)話框設(shè)置，也可以在命令行窗口賦值。于是S函數(shù)主程序的引導(dǎo)語(yǔ)句可以寫成：function[sys,x0,str,ts]=fname(t,x,u,flag,p1,p2,…,pn)主程序采用switch-case語(yǔ)句，引導(dǎo)Simulink到正確的子程序。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真2．子程序M文件S函數(shù)共有6個(gè)子程序，供Simulink在仿真的不同階段調(diào)用，這些子程序的前輟為mdl。每一次調(diào)用S函數(shù)時(shí)，都要給出一個(gè)flag值，實(shí)際執(zhí)行S函數(shù)中與該flag值對(duì)應(yīng)的那個(gè)子程序。Simulink在仿真的不同階段，需要調(diào)用S函數(shù)中不同的子程序。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（1）初始化子程序mdlInitializeSizes子程序mdlInitializeSizes定義S函數(shù)參數(shù)，如采樣時(shí)間、輸入量、輸出量、狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)以及其他特征。為了向Simulink提供這些信息，在子程序mdlInitializeSizes的開始處，應(yīng)調(diào)用simsizes函數(shù)，這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)sizes結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的成員sizes.NumContStates、sizes.NumDiscStates、sizes.NumOutputs和sizes.NumInputs分別表示連續(xù)狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)、離散狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)、輸出的個(gè)數(shù)和輸入的個(gè)數(shù)。這4個(gè)值可以置為

?

1，使其大小動(dòng)態(tài)改變。成員sizes.DirFeedthrough是直通標(biāo)志，即輸入信號(hào)是否直接在輸出端出現(xiàn)的標(biāo)志，是否設(shè)定為直通，取決于輸出是否為輸入的函數(shù)，或者是取樣時(shí)間是否為輸入的函數(shù)。1表示yes，0表示no。成員sizes.NumSampleTimes是模塊采樣周期的個(gè)數(shù)，一般取1。按照要求設(shè)置好的結(jié)構(gòu)sizes用sys

=

simsizes(sizes)語(yǔ)句賦給sys參數(shù)。除了sys外，還應(yīng)該設(shè)置系統(tǒng)的初始狀態(tài)變量x0、說(shuō)明變量str和采樣周期變量ts。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真（2）其他子程序狀態(tài)的動(dòng)態(tài)更新使用mdlDerivatives和mdlUpdate兩個(gè)子程序，前者用于連續(xù)狀態(tài)的更新，后者用于離散狀態(tài)的更新。這些函數(shù)的輸出值，即相應(yīng)的狀態(tài)，均由sys變量返回。對(duì)于同時(shí)含有連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)的混合系統(tǒng)，則需要同時(shí)寫出這兩個(gè)函數(shù)來(lái)分別描述連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)。模塊輸出信號(hào)的計(jì)算使用mdlOutputs子程序，系統(tǒng)的輸出仍由sys變量返回。一般應(yīng)用中很少使用flag為4和9的情況，mdlGetTimeOfNextVarHit和mdlTerminate兩個(gè)子程序較少使用。第12章MATLABSimulink系統(tǒng)仿真12.5.2S函數(shù)的應(yīng)用例12-8采用S函數(shù)實(shí)現(xiàn)y

=

nx，即把一個(gè)輸入信號(hào)放大n倍。①利用MATLAB語(yǔ)言編寫S函數(shù)，程序如下。%*******************************************************%S函數(shù)timesn.m，其輸出是輸入的n倍%*******************************************************function[sys,x0,str,ts]=