第6章Simulink仿真

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1、1第第6章章 Simulink仿真仿真 2本章目标l了解Simulink基本模块的性质l掌握系统仿真的方法3主要内容l6.1 Simulink与系统仿真与系统仿真l6.2 Simulink的使用的使用l6.3 Simulink的基本模块的基本模块l6.4 功能模块的处理功能模块的处理l6.5 设置仿真参数设置仿真参数l6.6 观察观察Simulink的仿真结果的仿真结果46.1 Simulink与系统仿真lSimulink的产生的产生l1990年MathWorks公司为MATLAB增加了用于建立系统框图和仿真的环境l1992年公司将该软件改名为SIMULINK lSimulink可以搭建：可以

2、搭建：l（1）通信系统物理层和数据链路层；l（2）动力学系统；l（3）控制系统；l（4）数字信号处理系统；l（5）电力系统；l（6）生物系统；l（7）金融系统等。5较为流行的版本有l与与MATLAB5.2配用的配用的Simulink2.2l与与MATLAB5.3配用的配用的Simulink3.0l与与MATLAB6.0配用的配用的Simulink4.0l与与MATLAB7.0配用的配用的Simulink6.0。66.2 Simulink的使用l1. Simulink的启动的启动l (1)在MATLAB的命令窗口直接键入simulink。l (2) 工具栏上的Simulink模块库浏览器命令按钮

3、l (3) File菜单中选择New菜单项下的Model命令l2. Simulink的退出的退出l关闭所有模型窗口和Simulink模块库窗口即可76.2.1启动和退出Simulink86.2.2建模与仿真建模仿真的一般过程是：建模仿真的一般过程是：1. 打开一个空白的编辑窗口；打开一个空白的编辑窗口；2. 将模块库中模块复制到编辑窗口里，并依照给定的框将模块库中模块复制到编辑窗口里，并依照给定的框图修改编辑窗口中模块的参数；图修改编辑窗口中模块的参数；3. 将各个模块按给定的框图连接起来；将各个模块按给定的框图连接起来；4. 用菜单选择或命令窗口键入命令进行仿真分析，在仿用菜单选择或命令窗口

4、键入命令进行仿真分析，在仿真的同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的真的同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的地方，可以停止仿真，对参数进行修正；地方，可以停止仿真，对参数进行修正；5. 如果对结果满意，可以将模型保存。如果对结果满意，可以将模型保存。9例6-1 设计一个简单的模型，其功能是将一正弦信号输出到示波器中解题步骤：解题步骤：(1) 新建一个模型窗口：新建一个模型窗口：(2) 为模型添加所需模块：为模型添加所需模块：(3) 连接相关模块，构成所需要的系统模型：连接相关模块，构成所需要的系统模型：(4) 进行系统仿真：进行系统仿真：(5) 观察仿真结果：观察仿真结果：10例6-

5、1 演示116.3 Simulink的基本模块1.Simulink（系统仿真模块库）（系统仿真模块库）2.Communications Blockset（通信模块库）（通信模块库）3.DSP Blockset（数字信号处理模块库）（数字信号处理模块库）4.Control System Toolbox（控制系统模块库）（控制系统模块库）12Simulink模块库包含的子模块库（1）Commonly Used Blocks模块库，为仿真提供常用元件；模块库，为仿真提供常用元件；（2）Continuous模块库，为仿真提供连续系统；模块库，为仿真提供连续系统； （3）Discontinuous模块库

6、，非连续系统元件；模块库，非连续系统元件；（4）Discrete模块库，为仿真提供离散元件；模块库，为仿真提供离散元件；（5）Logic and Bit Operations模块库，提供逻辑运算和位运算的元件；模块库，提供逻辑运算和位运算的元件；（6）Lookup Tables模块库，线形插值查表模块库；模块库，线形插值查表模块库；（7）Math Operations模块库，提供数学运算功能元件；模块库，提供数学运算功能元件；（8）Model Verification模块库，模型验证库；模块库，模型验证库；（9）Model-Wide Utilities模块库；模块库；（10）Ports and

7、 Subsystems模块库，端口和子系统；模块库，端口和子系统；（11）Signals Attributes模块库，信号属性模块；模块库，信号属性模块；（12）Signals Routing模块库，提供用于输入、输出和控制的相关信号及相关处理；模块库，提供用于输入、输出和控制的相关信号及相关处理；（13）Sinks模块库，为仿真提供输出设备元件；模块库，为仿真提供输出设备元件；（14）Sources模块库，为仿真提供各种信号源；模块库，为仿真提供各种信号源；（15）User-defined Functions模块库，用户自定义函数元件；模块库，用户自定义函数元件；（16）Additional

8、 Math &Discrete模块库。模块库。136.4 功能模块的处理基本操作包括：基本操作包括：1. 选取模块选取模块2. 复制与删除模块复制与删除模块3. 模块的参数和属性设置模块的参数和属性设置4. 模块外形的调整模块外形的调整 5. 模块名的处理模块名的处理6. 模块的连接模块的连接7. 在连线上反映信息在连线上反映信息146.5 设置仿真参数l仿真参数对话框仿真参数对话框l设置如下仿真参数：设置如下仿真参数：lSolver（算法）lData Import/Export（数据输入输出）lDiagnostics（诊断）lOptimization（优化）lHardware Impleme

9、ntation（硬件工具）lModel Referencing（模块引用）15图图6-17 设置仿真参数设置仿真参数161解题器（解题器（Solver）选项）选项l（1）Simulation time组：设置仿真起止时间。组：设置仿真起止时间。 l（2）Solve options组：选择求解器，并为其指组：选择求解器，并为其指定参数。定参数。 l变步长算法（Variable-step）l固定步长算法（Fixed-step）。 172数据输入输出选项（数据输入输出选项（Data Import/Export）l主要用来设置主要用来设置Simulink与与MATLAB工作空间交换工作空间交换数值的有

10、关选项。数值的有关选项。lLoad from workspace（从工作空间载入数据）lSave to workspace（将输出保存到工作空间）lSave options（保存选项）。183诊断选项（Diagnostics）l用于设置系统对仿真过用于设置系统对仿真过程中，可能会出现一些非正程中，可能会出现一些非正常事件做出何种反应，有以常事件做出何种反应，有以下几种：下几种：lNone：不做任何反应。lWarning：提出警告，但警告信息不影响程序的运行。lError：提示错误，运行的程序停止。196.6 观察Simulink的仿真结果l观察仿真结果的方法有以下几种：观察仿真结果的方法有以下

11、几种：l将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波器、“XY Graph”二维X-Y图形显示器与“Display”数字显示器中，直接查看。l将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中，再用绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形。l将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里，再利用绘图命令绘制出图形。20扩展阅读l6.7自定义功能模块自定义功能模块 l根据用户自己的需要加工所需的功能模块 21例6-2 演示22应用举例例例6-3 仿真计算仿真计算y(t)=sin(t)-sin(2t)。l解题步骤：解题步骤：l（1）运行Simulink并新建一个模型窗口 l（2）将所需模块添加到模型中 l（3）编辑模块组成模型 l（4）进行系统仿真参数设置 l（5）进行系统仿真 l（6）观察系统仿真结果 23例63演示24例6-4 用Simulink求出闭环系统的阶跃响应曲线25例6-5 设计一个模拟人口变化情况的模型 p(n)p(n-1)z1Unit DelayScopeProduct-K-Gain11.1Gain1Constant26l学好计算机的唯一途径是学好计算机的唯一途径是 l你的编程能力与你在计算机上投入的时间成你的编程能力与你在计算机上投入的时间成 结 束 语