第6章+simulink介紹(通信09)培訓(xùn)講學(xué)

第6章Simulink介紹

6.1Simulink工作平臺的啟動

6.2Simulink仿真原理6.3Simulink模塊庫6.4仿真模型的建立和模塊參數(shù)及屬性的設(shè)置6.5

Simulink子系統(tǒng)的創(chuàng)建及封裝6.6其他應(yīng)用模塊集及Simulink擴(kuò)展庫6.1Simulink工作平臺啟動Simulink，通常有兩種方法：（1）在MATLAB命令窗口中直接輸入Simulink命令；（2）在MATLAB工具欄上單擊Simulink按鈕，如圖6.1所示。圖6.1啟動Simulink這樣就可打開了Simulink的SimulinkLibraryBrowser(庫模塊瀏覽器)，如圖6.2所示。在菜單欄中執(zhí)行File/New/Model命令，就建立了一個名為untitled的模型窗口，如圖6.3所示。在建立了空的模塊窗口后，用戶可以在此窗口中創(chuàng)建自己需要的Simulink模型。圖6.2庫模塊瀏覽器圖6.3新建的空白模塊窗口6.2.2Simulink仿真過程1．初始化階段①對模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，得到它們實(shí)際計(jì)算的值。②展開模型的各個層次；③按照更新的次序?qū)δＰ瓦M(jìn)行排序；④確定那些顯式化的信號屬性，并檢查每個模塊是否能夠接受連接它們輸入端的信號；⑤確定所有非顯式的信號采樣時(shí)間模塊的采樣時(shí)間；⑥分配和初始化存儲空間，以便存儲每個模塊的狀態(tài)和當(dāng)前值的輸出。2．模型執(zhí)行階段模型仿真是通過數(shù)值積分來進(jìn)行完成的，計(jì)算數(shù)值積分可以采用以下兩步來進(jìn)行：①按照秩序計(jì)算每個模塊的積分；②根據(jù)當(dāng)前輸入和狀態(tài)來決定狀態(tài)的微分，得到微分矢量，然后把它返回給解法器，以計(jì)算下一個采樣點(diǎn)的狀態(tài)矢量。在每一個時(shí)間步中，Simulink依次解決下列問題：·按照秩序更新模塊的輸出；·按照秩序更新模塊的狀態(tài)；·檢查模塊連續(xù)狀態(tài)的不連續(xù)點(diǎn)；·計(jì)算下一個仿真時(shí)間步的時(shí)間。Simulink的模塊庫提供了大量模塊。單擊模塊庫瀏覽器中Simulink前面的“+”號，將看到Simulink模塊庫中包含的子模塊庫，單擊所需要的子模塊庫，在右邊的窗口中將看到相應(yīng)的基本模塊，選擇所需基本模塊，可用鼠標(biāo)將其拖到模型編輯窗口。在模塊庫瀏覽器左側(cè)的Simulink欄上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊Openthe‘Simulink’Libray

命令，將打開Simulink基本模塊庫窗口。單擊其中的子模塊庫圖標(biāo)，打開子模塊庫，找到仿真所需要的基本模塊。6.3Simulink模塊庫Matlab程序設(shè)計(jì)模塊庫和工具箱說明欄子模塊庫6.3.1連續(xù)模塊庫(Continuous)在連續(xù)模塊(Continuous)庫中包括了常見的連續(xù)模塊，這些模塊如圖所示。1.積分模塊(Integrator)：功能：對輸入變量進(jìn)行積分。說明：模塊的輸入可以是標(biāo)量，也可以是矢量；輸入信號的維數(shù)必須與輸入信號保持一致。2.微分模塊(Derivative)功能：通過計(jì)算差分?u/?t近似計(jì)算輸入變量的微分。3．存儲器模塊(Memory)功能：保持輸出前一步的輸入值。4.傳輸延遲模塊(TransportDelay)功能：用于將輸入端的信號延遲指定的時(shí)間后再傳輸給輸出信號。5．可變傳輸延遲模塊(VariableTransportDelay)功能：用于將輸入端的信號進(jìn)行可變時(shí)間的延遲。7.傳遞函數(shù)模塊(TransferFcn)功能：用執(zhí)行一個線性傳遞函數(shù)。8.線性狀態(tài)空間模塊(State-Space)功能：用于實(shí)現(xiàn)以下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)：6.3.2離散模塊庫(Discrete)離散模塊庫(Discrete)主要用于建立離散采樣的系統(tǒng)模型，包括的主要模塊，如圖所示。1．零階保持器模塊(Zero-Order-Hold)功能：在一個步長內(nèi)將輸出的值保持在同一個值上。2．單位延遲模塊(UnitDelay)功能：將輸入信號作單位延遲，并且保持一個采樣周期相當(dāng)于時(shí)間算子z-1。3．離散時(shí)間積分模塊(DiscreteTimeIntegrator)功能：在構(gòu)造完全離散的系統(tǒng)時(shí)，代替連續(xù)積分的功能。使用的積分方法有：向前歐拉法、向后歐拉法、梯形法。4．離散狀態(tài)空間模塊(DiscreteStateSpace)功能：用于實(shí)現(xiàn)如下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)：5．離散濾波器模塊(DiscreteFilter)功能：用于實(shí)現(xiàn)無限脈沖響應(yīng)(IIR)和有限脈沖響應(yīng)(FIR)的數(shù)字濾波器。6．離散傳遞函數(shù)模塊(DiscreteTransferFcn)功能：用于執(zhí)行一個離散傳遞函數(shù)。7．離散零極點(diǎn)傳遞函數(shù)模塊(DiscreteZero-Pole)功能：用于建立一個預(yù)先指定的零點(diǎn)、極點(diǎn)，并用延遲算子z-1表示的離散系統(tǒng)。8．一階保持器模塊(FirstOrderHold)功能：在一定時(shí)間間隔內(nèi)保持一階采樣。6.3.3Discontinuous（非線性模塊)非線性模塊(Discontinuous)中包括一些常用的非線性模塊，如圖6.9所示。1.比率限幅模塊(RateLimiter)功能：用于限制輸入信號的一階導(dǎo)數(shù)，使得信號的變化率不超過規(guī)定的限制值。2．飽和度模塊(Saturation)功能：用于設(shè)置輸入信號的上下飽和度，即上下限的值，來約束輸出值。3．量化模塊(Quantizer)功能：用于把輸入信號由平滑狀態(tài)變成臺階狀態(tài)。4．死區(qū)輸出模塊(DeadZone)功能：在規(guī)定的區(qū)內(nèi)沒有輸出值。5．繼電模塊(Relay)功能：繼電模塊(Relay)用于實(shí)現(xiàn)在兩個不同常數(shù)值之間進(jìn)行切換。6．選擇開關(guān)模塊(Switch)功能：根據(jù)設(shè)置的門限來確定系統(tǒng)的輸出。7.Coulomb&ViscousFriction:庫侖和粘滯摩擦6.3.4

Look-up

Table（查表模塊）

User-definedfunction(用戶定義函數(shù)模塊)Look-UpTable：建立輸入信號的查詢表（線性峰值匹配）Look-UpTable(2-D)：建立兩個輸入信號的查詢表（線性峰值匹配）Fcn：用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）MATLABFcn：利用MATLAB的現(xiàn)有函數(shù)S-Function：調(diào)用自編的S函數(shù)的程序主要用于查表運(yùn)算及用戶自定義功能執(zhí)行Sum：加減運(yùn)算Product：模塊輸入的乘除運(yùn)算DotProduct：點(diǎn)乘運(yùn)算Gain：比例運(yùn)算MathFunction：包括指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、求平方等常用數(shù)學(xué)函數(shù)TrigonometricFunction：三角函數(shù)包括正弦、余弦、正切等MinMax：最小值或最大值運(yùn)算6.3.5Mathoperations（數(shù)學(xué)模塊）主要用于對輸入信號進(jìn)行數(shù)學(xué)操作Abs：取絕對值Sign：給出符號函數(shù)RoundingFunction圓整函數(shù)CombinatorialLogic：建立真值表LogicalOperator：邏輯運(yùn)算RelationalOperator：關(guān)系運(yùn)算ComplextoMagnitude-Angle：由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出ComplextoReal-Imag：由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出Magnitude-AngletoComplex：由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出Real-ImagtoComplex：由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù)輸出Mux：將多個單一輸入轉(zhuǎn)化為一個復(fù)合輸出。Demux：將一個復(fù)合輸入轉(zhuǎn)化為多個單一輸出。Bus信號選擇模塊(BusSelector)：用于得到從Mux模塊或其它模塊引入的Bus信號。信號合成模塊(Merge)：把多路信號進(jìn)行合成一個單一的信號。接收/傳輸信號模塊(From/Goto)：接收/傳輸信號模塊(From/Goto)常常配合使用，F(xiàn)rom模塊用于從一個Goto模塊中接收一個輸入信號，Goto模塊用于把輸入信號傳遞給From模塊。6.3.6SignalRouting（信號通路模塊）該模塊庫中存放了大量的對信號傳輸路徑問題進(jìn)行處理的模塊初始值設(shè)定模塊(IC)：初始值設(shè)定模塊(IC)用于設(shè)定與輸出端口連接的模塊的初始值。6.3.7信號輸出模塊(Sinks)信號輸出模塊(Sinks)包括的主要模塊如圖6.12所示。圖6.12輸出顯示模塊庫1.示波器模塊(Scope)功能：顯示在仿真過程中產(chǎn)生的輸出信號，用于在示波器中顯示輸入信號與仿真時(shí)間的關(guān)系曲線，仿真時(shí)間為x軸。2.二維信號顯示模塊(XYGraph)功能：在MATLAB的圖形窗口中顯示一個二維信號圖，并將兩路信號分別作為示波器坐標(biāo)的x軸與y軸，同時(shí)把它們之間的關(guān)系圖形顯示出來。3.顯示模塊(Display)功能：按照一定的格式顯示輸入信號的值?？晒┻x擇的輸出格式包括：short、long、short_e、long_e、bank等。4.輸出到文件模塊(ToFile)功能：按照矩陣的形式把輸入信號保存到一個指定的MAT文件。第一行為仿真時(shí)間，余下的行則是輸入數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)點(diǎn)是輸入矢量的一個分量。5.輸出到工作空間模塊(ToWorkspace)功能：把信號保存到MATLAB的當(dāng)前工作空間，是另一種輸出方式。6.終止信號模塊(Terminator)功能：中斷一個未連接的信號輸出端口。7.結(jié)束仿真模塊(Stopsimulation)功能：停止仿真過程。當(dāng)輸入為非零時(shí)，停止系統(tǒng)仿真。Scope：示波器可以接受多個輸入信號，每個端口的輸入信號都將在一個坐標(biāo)軸中顯示出來，并以不同的顏色加以區(qū)分。若為離散信號，則顯示信號的階梯圖。

示波器工具欄介紹坐標(biāo)軸的范圍調(diào)整：在坐標(biāo)框內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵－Axesproperties

示波器參數(shù)設(shè)置GeneralNumberofaxes：用于設(shè)定軸的個數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多個輸入信號的顯示Timerange：用于設(shè)定X軸（時(shí)間軸）的顯示范圍Sampling下拉列表：Decimation－可設(shè)置顯示頻度，若設(shè)為n，則每隔n-1個數(shù)據(jù)點(diǎn)都給予顯示Sampletime－若為0，顯示連續(xù)信號，-1顯示方式取決于輸入信號，任何大于0的數(shù)據(jù)表示顯示離散信號的時(shí)間間隔Floatingscope：游離示波器Datahistory[注]工作在游離狀態(tài)的示波器能夠?qū)δＰ椭幸粭l或多條信號線上的信號進(jìn)行觀察，而不用將示波器與信號線相連。由于游離示波器對數(shù)據(jù)部進(jìn)行緩存，工作在游離狀態(tài)下的示波器不能進(jìn)行窗口的縮放操作。Scope：示波器6.3.8信號源模塊庫(Sources)信號源模塊庫(Sources)包括的主要模塊如圖6.13所示。圖6.13信號源模塊庫1．輸入常數(shù)模塊(Constant)功能：產(chǎn)生一個常數(shù)。該常數(shù)可以是實(shí)數(shù)，也可以是復(fù)數(shù)。2．信號源發(fā)生器模塊(SignalGenerator)功能：產(chǎn)生不同的信號，其中包括：正弦波、方波、鋸齒波信號。3．從文件讀取信號模塊(FromFile)功能：從一個MAT文件中讀取信號，讀取的信號為一個矩陣，其矩陣的格式與ToFile模塊中介紹的矩陣格式相同。如果矩陣在同一采樣時(shí)間有兩個或者更多的列，則數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出應(yīng)該是首次出現(xiàn)的列。4．從工作空間讀取信號模塊(FromWorkspace)功能：從MATLAB工作空間讀取信號作為當(dāng)前的輸入信號。5．隨機(jī)數(shù)模塊(RandomNumber)功能：產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，默認(rèn)的隨機(jī)數(shù)是期望為0，方差為1的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布量。6．帶寬限制白噪聲模塊(BandLimitedWhiteNoise)功能：實(shí)現(xiàn)對連續(xù)或者混雜系統(tǒng)的白噪聲輸入。7．其它模塊除以上介紹的常用模塊外，還包括其模塊。各模塊功能可通過以下方法查看：先進(jìn)入Simulink工作窗口，在菜單中執(zhí)行Help/SimulinkHelp命令，這時(shí)就會彈出Help界面。然后用鼠標(biāo)展開UsingSimulink\BlockReference\SimulinkBlockLibraries就可以看到Simulink的所有模塊。查看相應(yīng)的模塊的使用方法和說明信息即可?？梢愿鶕?jù)用戶設(shè)定的參數(shù)來直接生成正弦信號。信號生成方式有兩種：

Timebased方式：需要用戶設(shè)定的參數(shù)有：Amplitude（幅度）、Bias（偏移）、Frequency（頻率）、Phase（初相）、Sampletime（采樣時(shí)間）。

Samplebased方式：需要用戶設(shè)定的參數(shù)有：Amplitude（幅度）、Bias（偏移）、Samplesperperiod（每周期采樣數(shù)）、Numberofoffsetsamples（偏移采樣數(shù)）、Sampletime（采樣時(shí)間）。[注]采樣時(shí)間設(shè)置為0表示以連續(xù)方式工作，當(dāng)設(shè)置為大于0的數(shù)時(shí)則以所設(shè)采樣時(shí)間工作。

Samplebased模式的模塊是不能以連續(xù)的方式工作的。SineWave模塊可以從工作空間中讀取數(shù)據(jù)作為輸入信號。Data：填寫從工作空間的哪個變量讀取數(shù)據(jù)。Sampletime：設(shè)置采樣時(shí)間?！癉ata”文本框中填寫的變量必須包含信號的時(shí)間信息,比如該變量可以是一個n*2的矩陣，第一列給除了n個時(shí)刻值，第二列給出了對應(yīng)這些時(shí)刻的信號值。若選中Interpolatedata，則時(shí)刻值之間的值通過插值獲得。若不選中Interpolatedata，則輸出信號將保持前一個給出了信號值的時(shí)刻的值。第10秒后的輸出信號由Formoutputafterfinaldatavalueby選項(xiàng)決定：extrapolate－外推插值

Settingtozero－設(shè)置為0

CyclicRepetition－信號循環(huán)出現(xiàn)FromWorkspace模塊FromWorkspace模塊functionSin_signal=Sin_signal(A,Bias,W,Phase,t0,te,N)t=linspace(t0,te,N);Data=A*sin(W*t+Phase)+Bias;Sin_signal=[t'Data'];>>simin=Sin_signal(1,0,0.5*pi,0,0,8,100)；建立如下函數(shù)文件：在命令窗口中鍵入：可以從mat文件中的第一個矩陣中讀取數(shù)據(jù)作為輸入信號，該矩陣的第一行被認(rèn)為給出了一組時(shí)刻值，其余行給出了相應(yīng)的信號值。在使用此模塊時(shí)需要設(shè)置mat文件名和采樣時(shí)間。FromFile模塊>>save_data=simin';>>savemydatasave_data6.4仿真模型的建立與模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置1.仿真模塊的建立首先啟動Simulink命令，建立一個空的模塊窗口“untitled”，然后利用Simulink提供的模塊庫，在此窗口中創(chuàng)建自己需要的Simulink模型。具體方法：在模塊庫瀏覽器中找到所需模塊，選中該模塊后右擊鼠標(biāo)，把它加入到一個模型窗口中即可完成模塊的建立。圖6.14添加模塊

2.模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置

方法：在所建立的模型窗口中，選中相應(yīng)的模塊，單擊右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中單擊“Blockparameters”選項(xiàng)(如圖6.15所示)，即可打開該模塊的參數(shù)設(shè)置對話框，如圖6.16(a)所示。右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中單擊“BlockProperties”選項(xiàng)，即可打開該模塊的屬性設(shè)置對話框，如圖6.16(b)所示。圖6.15Blockparamenters選項(xiàng)

3.模塊的連接

一般情況下，每個模塊都有一個或者多個輸入口或者輸出口。輸入口通常是模塊的左邊的“>”符號；輸出口是右邊的“>”符號。

模塊的連接方法：把鼠標(biāo)指針放到模塊的輸出口，這時(shí)，鼠標(biāo)指針將變?yōu)椤?”十字形；然后，拖運(yùn)鼠標(biāo)至其它模塊的輸入口，這時(shí)信號線就變成了帶有方向箭頭的線段。此時(shí)，說明這兩個模塊的連接成功，否則需要重新進(jìn)行連接。4.運(yùn)行仿真在運(yùn)行仿真之前，首先保存已設(shè)置和連接的模型，然后就可以運(yùn)行仿真。1.Simulink仿真注意(1)Simulink的數(shù)據(jù)類型由于Simulink在仿真過程中，始終都要檢查模型的類型安全性。模型的類型安全性是指從該模型產(chǎn)生的代碼不出現(xiàn)上溢或者下溢現(xiàn)象，當(dāng)產(chǎn)生溢出現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)將出錯誤。查看模塊的數(shù)據(jù)類型的方法是：在模型窗口的菜單中執(zhí)行Format/PortDataTypes命令，這樣每個模塊支持的數(shù)據(jù)類型就顯示出來了。要取消數(shù)據(jù)類型的查看方式，單擊PortDataTypes去掉其前面的勾號即可。6.4.3Simulink仿真注意與技巧圖6.23查看模塊支持的數(shù)據(jù)類型(2)數(shù)據(jù)的傳輸在仿真過程中，Simulink首先查看有沒有特別設(shè)置的信號的數(shù)據(jù)類型，以及檢驗(yàn)信號的輸入和輸出端口的數(shù)據(jù)類型是否產(chǎn)生沖突。如果有沖突，Simulink將停止仿真，并給出一個出錯提示對話框，在此對話框中將顯示出錯的信號以及端口，并把信號的路徑以高亮顯示。遇到該情形，必須改變數(shù)據(jù)類型以適應(yīng)模塊的需要。(3)提高仿真速度Simulink仿真過程，仿真的性能受諸多因素的影響，包括模型的設(shè)計(jì)和仿真參數(shù)的選擇等。對于大多數(shù)問題，使用Simulink系統(tǒng)默認(rèn)的解法和仿真參數(shù)值就能夠比較好地解決。因素及解決方法：(1)仿真的時(shí)間步長太小。針對這種情況可以把最大仿真步長參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值auto。(2)仿真的時(shí)間過長?？勺们闇p小仿真的時(shí)間。(3)選擇了錯誤的解法。針對這種情況可以通過改變解法器來解決。(4)仿真的精度要求過高。仿真時(shí)，如果絕對誤差限度太小，則會使仿真在接近零的狀態(tài)附近耗費(fèi)過多時(shí)間。通常，相對誤差限為0.1%就已經(jīng)足夠了。(5)模型包含一個外部存儲塊。盡量使用內(nèi)置存儲模塊。(4)改善仿真精度檢驗(yàn)仿真精度的方法是：通過修改仿真的相對誤差限和絕對誤差限，并在一個合適的時(shí)間跨度反復(fù)運(yùn)行仿真，對比仿真結(jié)果有無大的變化，如果變化不大，表示解是收斂的。說明仿真的精度是有效的，結(jié)果是穩(wěn)定的。如果仿真結(jié)果不穩(wěn)定，其原因可參是系統(tǒng)本身不穩(wěn)定或仿真解法不適合。如果仿真的結(jié)果不精確，其原因很可能是：(1)模型有取值接近零的狀態(tài)。如果絕對誤差過大，會使仿真在接近零區(qū)域運(yùn)行的仿真時(shí)間太小。解決的辦法是修改絕對誤差參數(shù)或者修改初始的狀態(tài)。(2)如果改變絕對誤差限還不能達(dá)到預(yù)期的誤差限，則修改相對誤差限，使可接受的誤差降低，并減小仿真的步長。2.Simulink仿真技巧■連接分支信號線先連接好單根信號線，然后將鼠標(biāo)指針放在已經(jīng)連接好的信號線上，同時(shí)按住“Ctrl”鍵，拖動鼠標(biāo)，連接到另一個模塊。這樣就可以根據(jù)需由一個信號源模塊，引出多條信號線。如圖6.28所示。圖6.28引出多條信號線示例

■模塊的編輯技巧(1)調(diào)整模塊大小(2)在同一窗口復(fù)制模塊(3)刪除模塊(4)編輯模塊標(biāo)簽例、建立simulink框圖 1）、選擇模塊 2）、模塊連接 3）、信號組合與分支4）、運(yùn)行仿真6.5其它應(yīng)用模塊集和Simulink擴(kuò)展庫1.通信模塊集(CommunicationsBlockset)圖6.31通信模塊集中的模塊庫2．?dāng)?shù)字信號處理模塊集(DSPBlockset)3.電力系統(tǒng)模塊集(PowerSystemBlockset)4.Simulink擴(kuò)展庫

?擴(kuò)展信號輸出模塊庫(AdditionalSinks)圖6.35擴(kuò)展信號輸出模塊庫?擴(kuò)展離散庫(AdditionalDiscrete)?擴(kuò)展線性庫(AdditionalLinear)圖6.36擴(kuò)展離散庫圖6.37擴(kuò)展線性庫?轉(zhuǎn)換庫(Transformations)圖6.38轉(zhuǎn)換模塊庫?觸發(fā)模塊庫(FlipFlops)圖6.39觸發(fā)模塊庫?線性化庫(Linearization)圖6.40線性化庫?宇航模塊庫(AirspaceBlocks)圖6.41宇航模塊庫Solver（選項(xiàng)卡解算器設(shè)置）頁，它允許用戶設(shè)置仿真的開始和結(jié)束時(shí)間，選擇解法器，說明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項(xiàng)。DataI/O（工作空間I/O設(shè)置）頁，作用是管理模型從MATLAB工作空間的輸入和對它的輸出。Diagnostics（診斷）頁，允許用戶選擇Simulink在仿真中顯示的警告信息的等級。Advanced（高級參數(shù)設(shè)置）頁，用戶可以設(shè)置一系列優(yōu)化參數(shù)問題的提出：如前所述，SIMULINK默認(rèn)的仿真時(shí)間為10s，但是在進(jìn)行實(shí)際的仿真時(shí)可能需要更長的時(shí)間，應(yīng)該如何調(diào)整？3、仿真方法與仿真參數(shù)的選擇解決方法：選擇Simulation菜單下的SimulationParameters命令，就會彈出一個仿真參數(shù)對話框，它主要用三個頁面來管理仿真的參數(shù)。Solver頁Simulationtime仿真時(shí)間：注意這里的時(shí)間是計(jì)算機(jī)仿真中對時(shí)間的一種表示，比如10秒的仿真時(shí)間，如果采樣步長定為0.1，則需要執(zhí)行100步，若把步長減小，則采樣點(diǎn)數(shù)增加，那么實(shí)際的執(zhí)行時(shí)間就會增加。一般仿真開始時(shí)間設(shè)為0，而結(jié)束時(shí)間視不同的因素而選擇。Solveroption解法選項(xiàng)：Type后面的第一個選項(xiàng)中指定仿真的步長類型，分Variable-step(變步長)和Fixed-step(固定步長)兩種。1.采用變步長模式解法器時(shí)，Simulink會在保證仿真精度的前提下，從盡可能節(jié)約仿真時(shí)間的目的出發(fā)對仿真步長進(jìn)行相應(yīng)改變。有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete。ode45：缺省值，四/五階龍格－庫塔法，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，但不適用于剛性（stiff）系統(tǒng)。它是單步解法器，也就是，在計(jì)算y(tn)時(shí)，它僅需要最近處理時(shí)刻的結(jié)果y(tn-1)。一般來說，面對一個仿真問題最好是首先試試ode45。ode23：二/三階龍格－庫塔法，它在誤差限要求不高和求解的問題不太難的情況下，可能會比ode45更有效。也是一個單步解法器。ode113：是一種階數(shù)可變的解法器，它在誤差容許要求嚴(yán)格的情況下通常比ode45有效。ode113是一種多步解法器，也就是在計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻輸出時(shí)，它需要以前多個時(shí)刻的解。ode15s：是一種基于數(shù)字微分公式的解法器（NDFs）。也是一種多步解法器。適用于剛性系統(tǒng)，當(dāng)用戶估計(jì)要解決的問題是比較困難的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s。ode23s：它是一種單步解法器，專門應(yīng)用于剛性系統(tǒng)，在弱誤差允許下的效果好于ode15s。它能解決某些ode15s所不能有效解決的stiff問題。ode23t：是梯形規(guī)則的一種自由插值實(shí)現(xiàn)。這種解法器適用于求解適度stiff的問題而用戶又需要一個無數(shù)字振蕩的解法器的情況。ode23tb：是TR-BDF2的一種實(shí)現(xiàn)，TR-BDF2是具有兩個階段的隱式龍格－庫塔公式。discrtet：當(dāng)Simulink檢查到模型沒有連續(xù)狀態(tài)時(shí)使用它。固定步長模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。ode5：缺省值，是ode45的固定步長版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng)。ode4：四階龍格－庫塔法，具有一定的計(jì)算精度。ode3：固定步長的二/三階龍格－庫塔法。ode2：改進(jìn)的歐拉法。ode1：歐拉法。discrete：是一個實(shí)現(xiàn)積分的固定步長解法器，它適合于離散無連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng)。Fixedstepsize固定步參數(shù)：缺省情況下，步長自動地確定，它由值auto表示Mode（固定步長模式選擇）Multi-tasking：多任務(wù)模式，當(dāng)simulink檢測到模塊間非法的采樣速率轉(zhuǎn)換，它會給出錯誤提示。所謂的非法采樣速率轉(zhuǎn)換指兩個工作在不同采樣速率的模塊之間的直接連接。在實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)中，如果任務(wù)之間存在非法采樣速率轉(zhuǎn)換，那么就有可能出現(xiàn)一個模塊的輸出在另一個模塊需要時(shí)卻無法利用的情況。通過檢查這種轉(zhuǎn)換，Multitasking將有助于用戶建立一個符合現(xiàn)實(shí)的多任務(wù)系統(tǒng)的有效模型。使用速率轉(zhuǎn)換模塊可以減少模型中的非法速率轉(zhuǎn)換。Simulink提供了兩個這樣的模塊：unitdelay模塊和zero-orderhold模塊。對于從慢速率到快速率的非法轉(zhuǎn)換，可以在慢輸出端口和快輸入端口插入一個單位延時(shí)unitdelay模塊。而對于快速率到慢速率的轉(zhuǎn)換，則可以插入一個零階采樣保持器zero-orderhold。Singletasking：單任務(wù)模式，不檢查模塊間的速率轉(zhuǎn)換，它在建立單任務(wù)系統(tǒng)模型時(shí)非常有用，在這種系統(tǒng)就不存在任務(wù)同步問題。Auto：自動模式，simulink會根據(jù)模型中模塊的采樣速率是否一致，自動決定切換到multitasking和singletasking。Stepsize步長參數(shù)：對于變步長模式，用戶可以設(shè)置最大的和推薦的初始步長參數(shù)，缺省情況下，步長自動地確定，它由值auto表示。Maximumstepsize（最大步長參數(shù)）：它決定了解法器能夠使用的最大時(shí)間步長，它的缺省值為“仿真時(shí)間/50”，即整個仿真過程中至少取50個取樣點(diǎn)，但這樣的取法對于仿真時(shí)間較長的系統(tǒng)則可能帶來取樣點(diǎn)過于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對于仿真時(shí)間不超過15s的采用默認(rèn)值即可，對于超過15s的每秒至少保證5個采樣點(diǎn)，對于超過100s的，每秒至少保證3個采樣點(diǎn)。Initialstepsize（初始步長參數(shù)）：一般建議使用“auto”默認(rèn)值即可。Relativetolerance（相對誤差）：它是指誤差相對于狀態(tài)的值，是一個百分比，缺省值為1e-3，表示狀態(tài)的計(jì)算值要精確到0.1%。Absolutetolerance（絕對誤差）：表示誤差值的門限，或者是說在狀態(tài)值為零的情況下，可以接受的誤差。如果它被設(shè)成了auto，那么simulink為每一個狀態(tài)設(shè)置初始絕對誤差為1e-6。Outputoptions輸出選項(xiàng)(在變步長模式下有效)Refineoutput：精細(xì)輸出，其意義是在仿真輸出太稀松時(shí)，simulink會產(chǎn)生額外的精細(xì)輸出，這一點(diǎn)就像插值處理一樣。用戶可以在refinefactor設(shè)置仿真時(shí)間步間插入的輸出點(diǎn)數(shù)。產(chǎn)生更光滑的輸出曲線，改變精細(xì)因子比減小仿真步長更有效，并且在ode45效果最好。Produceadditionaloutput：它允許用戶直接指定產(chǎn)生輸出的時(shí)間點(diǎn)。一旦選擇了該項(xiàng)，則在它的右邊出現(xiàn)一個outputtimes編輯框，在這里用戶指定額外的仿真輸出點(diǎn)，它既可以是一個時(shí)間向量，也可以是表達(dá)式。與精細(xì)因子相比，這個選項(xiàng)會改變仿真的步長。Producespecifiedoutputonly：它的意思是讓simulink只在指定的時(shí)間點(diǎn)上產(chǎn)生輸出。為此解法器要調(diào)整仿真步長以使之和指定的時(shí)間點(diǎn)重合。這個選項(xiàng)在比較不同的仿真時(shí)可以確保它們在相同的時(shí)間輸出。DataI/O頁此頁主要用來設(shè)置與MATLAB工作空間交換數(shù)值的有關(guān)選項(xiàng)。Loadfromworkspace：從MATLAB工作空間獲取時(shí)間和輸入變量，一般時(shí)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。DataI/O頁

Loadfromworkspace：若選中Input復(fù)選框，Simulink可以從工作空間中為模型的頂層輸入端口獲取輸入信號，但需要在其后的文本框中填入變量名。外部輸入一般是二維的數(shù)組，即為矩陣。該矩陣第一列必須是升序排列的時(shí)間值，后續(xù)各列指定輸入值，各輸入口按端口號由低到高的順序，一次逐列取值。>>t=0:0.1:10;>>t=t';>>u=[exp(t),sin(t),cos(t)];設(shè)定In1端口寬度為1，In2端口寬度為2，則輸入信號矩陣第一列為時(shí)間值，第2列為In1輸入信號，第3、4列為In2輸入信號。

Savetoworkspace：設(shè)置保存到MATLAB工作空間的變量類型和變量名，包括：輸出時(shí)間向量（Time）、狀態(tài)向量（States）、輸出變量（Output）。最終狀態(tài)（Finalstate）用來定義將系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值存往工作空間所使用的變量名。Saveoption：用來設(shè)置存往工作空間的有關(guān)選項(xiàng)。Limitdatatolast－仿真結(jié)果最終可存往工作空間的數(shù)據(jù)的長度，默認(rèn)值為1000；Decimation－亞采樣因子，用于設(shè)置抽取頻率，缺省值為1，也就是對每一個仿真時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生值都保存，而若為2，則是每隔一個仿真時(shí)刻才保存一個值。Format－返回?cái)?shù)據(jù)的格式，包括數(shù)組array、結(jié)構(gòu)struct及帶時(shí)間的結(jié)構(gòu)structwithtime。Diagnostics頁此頁分成兩個部分：仿真選項(xiàng)和配置選項(xiàng)。配置選項(xiàng)下的列表框主要列舉了一些常見的事件類型，以及當(dāng)SIMULINK檢查到這些事件時(shí)給予的處理。仿真選項(xiàng)options主要包括是否進(jìn)行連續(xù)性檢驗(yàn)（實(shí)現(xiàn)對Simulink常微分方程解法進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)的調(diào)試工具）、是否進(jìn)行邊界檢測（檢驗(yàn)仿真運(yùn)行中模塊是否對已分配給它之外的存儲空間進(jìn)行操作）。除了上述3個主要的頁外，仿真參數(shù)設(shè)置窗口還包括Advanced（高級參數(shù)設(shè)置）以及real-timeworkshop（實(shí)時(shí)仿真）頁，主要用于仿真的參數(shù)優(yōu)化和設(shè)置實(shí)時(shí)系統(tǒng)和單機(jī)仿真參數(shù)。二、啟動仿真設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器之后，就可以啟動仿真而運(yùn)行。選擇Simulink菜單下的start選項(xiàng)來啟動仿真，如果模型中有些參數(shù)沒有定義，則會出現(xiàn)錯誤信息提示框。如果一切設(shè)置無誤，則開始仿真運(yùn)行，結(jié)束時(shí)系統(tǒng)會發(fā)出一鳴叫聲。除了直接在SIMULINK環(huán)境下啟動仿真外，還可以在MATLAB命令窗口中通過函數(shù)進(jìn)行，格式如下：

[t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[totf],simset(‘參數(shù)1’,參數(shù)值1,‘參數(shù)2’,參數(shù)值2,…))其中to為仿真起始時(shí)間，tf為仿真終止時(shí)間。[t,x,y]為返回值，t為返回的時(shí)間向量值，x為返回的狀態(tài)值，y為返回的輸出向量值。simset定義了仿真參數(shù)，包括以下一些主要參數(shù)：AbsTol：默認(rèn)值為1e-6設(shè)定絕對誤差范圍。Decimation：默認(rèn)值為1，決定隔多少個點(diǎn)返回狀態(tài)和輸出值。Solver：解法器的選擇。MaxRows：默認(rèn)值為0，表示不限制。若為大于零的值，則表示限制輸出和狀態(tài)的規(guī)模，使其最大行數(shù)等于該數(shù)值。InitialState：一個向量值，用于設(shè)定初始狀態(tài)。FixedStep：用一個正數(shù)表示步階的大小，僅用于固定步長模式。MaxStep：默認(rèn)值為auto。用于變步長模式，表示最大的步階大小。如果知道模型文件名稱，可以用以下命令得到該模型的仿真參數(shù)：simget(‘模型文件名’）Matlab程序設(shè)計(jì)4、框圖的視圖調(diào)整視圖調(diào)整的方法如下所述：(1)使用View菜單控制模型在視圖區(qū)的顯示，用戶可以對模型視圖進(jìn)行任意縮放。(2)使用系統(tǒng)熱鍵R（放大）或V（縮?。?。(3)按空格鍵可以使系統(tǒng)模型充滿整個視圖窗口。Matlab程序設(shè)計(jì)5、模塊的名稱操作

在使用Simulink中的系統(tǒng)模塊構(gòu)建系統(tǒng)模型時(shí)，Simulink會自動給系統(tǒng)模型中的模塊命名，對于系統(tǒng)模型中相同的模塊，Simulink會自動對其進(jìn)行編號。一般對于簡單的系統(tǒng)，可以采用Simulink的自動命名；但對于復(fù)雜系統(tǒng)，給每個模塊取一個具有明顯意義的名稱非常有利于系統(tǒng)模型的理解與維護(hù)。Matlab程序設(shè)計(jì)(1)模塊命名：使用鼠標(biāo)左鍵單擊模塊名稱，進(jìn)入編輯狀態(tài)，然后鍵入新的名稱。(2)名稱移動：使用鼠標(biāo)左鍵單擊模塊名稱并拖動到模塊的另一側(cè)，或選擇Format菜單中的FlipName翻轉(zhuǎn)模塊名稱。(3)名稱隱藏：選擇Format菜單中的HideName隱藏系統(tǒng)模塊名稱。注意：系統(tǒng)模型中模塊的名稱應(yīng)當(dāng)是唯一的，否則Simulink會給出警告并自動改變名稱。Matlab程序設(shè)計(jì)6、系統(tǒng)框圖注釋在系統(tǒng)模型編輯器的背景上雙擊鼠標(biāo)左鍵以確定添加注釋文本的位置，并打開一個文本編輯框，用戶便可以在此輸入相應(yīng)的注釋文本。輸入完畢后，使用鼠標(biāo)左鍵單擊以退出編輯并移動文本位置（編輯框未被選中情況下）到合適的地方。在文本對象上單擊鼠標(biāo)右鍵，可以改變文本的屬性如大小、字體和對齊方式等。在任何時(shí)候都可以雙擊注釋文本進(jìn)行編輯。Matlab程序設(shè)計(jì)7、信號標(biāo)簽生成信號標(biāo)簽(1)使用鼠標(biāo)左鍵雙擊需要加入標(biāo)簽的信號（即系統(tǒng)模型中與信號相對應(yīng)的模塊連線），這時(shí)便會出現(xiàn)標(biāo)簽編輯框，在其中鍵入標(biāo)簽文本即可。當(dāng)一個信號定義了標(biāo)簽后，從這條信號線引出的分支線會繼承這個標(biāo)簽(2)用鼠標(biāo)左鍵單擊信號連線，然后使用Edit菜單下的SignalProperties項(xiàng)，在打開的界面中編輯信號的名稱，而且還可以使用這個界面對信號作簡單的描述并建立HTML文檔鏈接。6.5Simulink子系統(tǒng)的創(chuàng)建及封裝隨著所需建立模型的規(guī)模和復(fù)雜性的增加，再采用平面的結(jié)構(gòu)來建立一個模型將是一件麻煩的事情。此時(shí)，就象C語言、Matlab語言提供了函數(shù)的概念一樣，Simulink中也提供了子系統(tǒng)的概念，可以采用模塊化方式在模型中構(gòu)造子系統(tǒng)，使搭建的模型具有層次性的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步還可以對該子系統(tǒng)進(jìn)行封裝，使其對外只提供接口而屏蔽掉內(nèi)部的具體實(shí)現(xiàn)，以使用戶可以創(chuàng)建一個對話框來設(shè)置或修改子系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。所謂的子系統(tǒng)可以理解為一種“容器”，此容器能夠?qū)⒁唤M相關(guān)的模塊封裝到一個單獨(dú)的模塊中，并且與原來系統(tǒng)模塊組的功能一致。

一、方法1：在已有的系統(tǒng)模型中建立子系統(tǒng)：

在已搭建好的模型中選中需要包含到一個子系統(tǒng)中的模塊。用鼠標(biāo)將這些需要組合的模塊框住，然后選擇Edit菜單下的CreateSubsystem即可。6.5.1如何建立子系統(tǒng)1、 在已有的系統(tǒng)模型中建立子系統(tǒng)二、方法2：建立空的子系統(tǒng)1)將Portsandsubsystems模塊庫中的Subsystem功能模塊復(fù)制到打開的模型窗口中。2)雙擊Subsystem功能模塊，進(jìn)入自定義功能模塊窗口，從而可以利用已有的基本功能模塊設(shè)計(jì)出新的功能模塊。6.5.1如何建立子系統(tǒng) 2、先建立空的子系統(tǒng)Matlab程序設(shè)計(jì)【例】系統(tǒng)模塊參數(shù)設(shè)置Matlab程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真及結(jié)果輸出子系統(tǒng)建立：選擇模塊生成子系統(tǒng)Matlab程序設(shè)計(jì)6.5.2子系統(tǒng)操作在生成子系統(tǒng)之后，子系統(tǒng)相當(dāng)于具有一定功能的系統(tǒng)模塊，用戶可以對子系統(tǒng)進(jìn)行各種與系統(tǒng)模塊相類似的操作。子系統(tǒng)命名：命名方法與模塊命名類似。子系統(tǒng)編輯：用鼠標(biāo)左鍵雙擊子系統(tǒng)模塊圖標(biāo)，打開子系統(tǒng)以對其進(jìn)行編輯。子系統(tǒng)的輸入：使用Sources模塊庫中的Inport輸入模塊（即In1模塊）作為子系統(tǒng)的輸入端口。子系統(tǒng)的輸出：使用Sinks模塊庫中的Outport輸出模塊（即Out1模塊）作為子系統(tǒng)的輸出端口。

Matlab程序設(shè)計(jì)6.5.3子系統(tǒng)基本類型(1)使能子系統(tǒng)：是指當(dāng)控制信號的值為正時(shí)，子系統(tǒng)開始執(zhí)行。(2)觸發(fā)子系統(tǒng)：是指當(dāng)控制信號的符號發(fā)生改變時(shí)（也就是控制信號發(fā)生過零時(shí)），子系統(tǒng)開始執(zhí)行。觸發(fā)子系統(tǒng)的觸發(fā)執(zhí)行有三種形式：①控制信號上升沿觸發(fā)：控制信號具有上升沿形式。②控制信號下降沿觸發(fā)：控制信號具有下降沿形式。③控制信號的雙邊沿觸發(fā)：控制信號在上升沿或下降沿時(shí)觸發(fā)子系統(tǒng)。(3)控制流程子系統(tǒng)1、條件子系統(tǒng)的建立方法 在enabledsubsystem、triggeredsubsystem、enabledandtriggeredsubsystem中。1）早期simulink版本中，enable和triggered信號需要從signal&system中調(diào)用。2）simulink后期版本中，在上述模塊中含這兩個信號。3）一個系統(tǒng)中不能含多個enable和triggered信號。4）其它子系統(tǒng)可看成某種形式的條件執(zhí)行子系統(tǒng)。1、觸發(fā)子系統(tǒng)法1（加分路器）法2（示波器分三支路）2、使能子系統(tǒng)Reset:執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)中的狀態(tài)被重新設(shè)置為初始參Held：執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)保持不變3、觸發(fā)+使能子系統(tǒng)4、觸發(fā)使能子系統(tǒng)Matlab程序設(shè)計(jì)5、原子子系統(tǒng)虛子系統(tǒng)：對通用子系統(tǒng)與使能子系統(tǒng)1）子系統(tǒng)只是系統(tǒng)模型中某些模塊組的圖形表示2）子系統(tǒng)中的模塊在執(zhí)行時(shí)與其上一級模塊統(tǒng)一被排序，不受子系統(tǒng)限制。3）在一個仿真時(shí)間步長內(nèi)，simulink可以多次進(jìn)出一個子系統(tǒng)。原子子系統(tǒng)：1）子系統(tǒng)作為一個“實(shí)際”的模塊，需順序連續(xù)執(zhí)行。2）子系統(tǒng)作為整體進(jìn)行仿真。3）子系統(tǒng)中的模塊在子系統(tǒng)中被排序執(zhí)行。建立原子子系統(tǒng)： 1）先建立一空的原子子系統(tǒng)。 2）先建立子系統(tǒng)，再強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成原子子系統(tǒng)。Edit/blockparameters5、其它子系統(tǒng)可配置子系統(tǒng)，代表用戶定義庫中的任意模塊，只能在用戶定義庫中使用。函數(shù)調(diào)用子系統(tǒng)。for循環(huán)while循環(huán)選擇表達(dá)式執(zhí)行子系統(tǒng)6.5.4自定義功能模塊的封裝上面提到的兩種方法都只是創(chuàng)建一個功能模塊而已，如果要命名該自定義功能模塊、對功能模塊進(jìn)行說明、選定模塊外觀、設(shè)定輸入數(shù)據(jù)窗口，則需要對其進(jìn)行封裝處理。對一個子系統(tǒng)進(jìn)行封裝，可以使這個子系統(tǒng)外在表現(xiàn)得同一個模塊完全一樣，它擁有以下優(yōu)點(diǎn)：1)將用戶與模塊內(nèi)容的復(fù)雜性隔絕開來。2)提供一個描述性的、友好的用戶接口：給該封