动态系统仿真Simulink

1、动态系统仿真 Simulink （Dynamic System Simulation,一、Simulink基本概念和仿真步骤,计算机仿真,系统仿真(Simulation)技术也称为系统模拟技术, 由于计算机技术的发展, 1970年以后发展出了利用现代计算机和仿真软件进行仿真的计算机仿真技术。 以MATLAB/Simulink等为代表的仿真软件由于其精度高,通用性强,重复性好,建模迅速及成本低廉等优点,在学术界和工程界得到了广泛的使用,simulink简介,Simulink（动态系统仿真）是MATLAB的组成部分之一,提供动态系统的建模、仿真和综合分析的集成环境。其特点有： 1适应面广。（线性、

2、非线性系统；离散、连续及混和系统。） 2结构和流程清晰。 3仿真精细、提供大量函数模块,由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用户可以在两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。 不用命令行编程，由方框图产生.mdl文件（s函数） 当创建好的框图保存后，相应的.mdl文件就自动生成，这个.mdl文件包含了该框图的所有图形及数学关系信息。 框图表示比较直观，容易构造，运行速度较快,simulink简介,simulink 的模型： simulink模型在视觉上表现为方框图，在文件上则是扩展名为mdl的ASCII代码；在数学上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上模拟了物理器件构成

3、的实际系统的动态特性。 simulink 的一般结构,simulink简介,仿真原理 当在框图视窗中进行仿真的同时，matlab 实际上是运行保存于simulink内存中s函数的映象文件，而不是解释运行该m文件。 s函数并不是标准m文件，它m文件的一种特殊形式。 结构图创建方法 一个动态系统的创建过程，就是一个方框图的绘制过程,simulink简介,使用Simulink的步骤,建构正确的系统模型。 利用仿真工具去分析模型。 判断仿真输出结果，并修正模型。 重复上述过程，以实现系统的最优化,使用Simulink的步骤,Simulink文件操作和模型窗口,1.文件操作 新建文件(3种方法) 打开文

4、件（4种方法） 2.模型窗口 主界面 状态栏 工具栏 选单,一个例子：建构脉冲输出模型,1. 启动Simulink,一个例子：建构脉冲输出模型,Simulink库浏览器,点击新建模型窗,一个例子：建构脉冲输出模型,一个例子：建构脉冲输出模型,2 建构模型。 （1） 打开函数库的Sources模块库，选择信号源。 （2）打开函数库的Sinks模块库，将scope模块拖到模型建构窗口。 （3） 连接两个模块。 （4） 调整模块参数,一个例子：建构脉冲输出模型,选择信源模块，添加到模型窗,一个例子：建构脉冲输出模型,连接模块,一个例子：建构脉冲输出模型,调整控制模块参数,一个例子：建构脉冲输出模型,

5、3. 启动模型 在“Simulation”菜单中选取“Start”命令 点击工具栏的按钮,二、Simulink基本操作和模块库,运用基本命令构建模型,模块操作： 选择对象 复制对象 移动对象 删除对象 改变对象大小 改变对象方向 改变对象名,2) 信号线操作： 连接模块 移动线段 分支线段 信号线标识,运用基本命令构建模型,运用基本命令构建模型,3）对模型的其他操作 模块参数的改变 插入模块 对模型的注释 注释移动,常用的Source库信源模块,常用的Source库信源模块,常用的Sink库显示模块,常用的Sink库显示模块,连续系统模块,离散系统模块,正弦信号参数设置,正弦信号的参数设置,A

6、mplitude为正弦幅值（以A表示） Bias为幅值偏移值 (以B表示) Frequency为正弦频率 (以f表示) Phase为初始相角 (以p表示) Sample time为采样时间 正弦信号可表示为 A*Sin(2*pi*f+p)+B,阶跃信号参数设置,Step time 为阶跃信号变化时刻 Initial value为初始值 Final value为终止值 Sample time为采样时间,阶跃信号模块的参数,从工作空间获取数据(From workspace)参数设置,t=0:0.1:10; y=sin(t); t=t; y=y; “Data”矩阵的列数应等于输入端口的个数+1，第一

7、列自动当成时间向量，后面几列依次对应各端口,From workspace参数设置,从文件获取数据(From file) 参数设置,t=0:0.1:2*pi; y=cos(t); y1=t; y; save Ex0702 y1,From File参数设置,传递函数(Transfer function) 参数设置,Numerator为分子多项式系数 Denominator为分母多项式系数,传递函数模块参数设置,示波器(Scope) 参数设置,打开参数对话框,纵坐标的自动刻度,X-Y坐标变焦,X坐标变焦,示波器窗口,把当前的坐标设置保存,浮动示波器,恢复保存过的坐标设置,Y坐标变焦,配置simuli

8、nk仿真参数,在模型窗口选择菜单“Simulation”“Simulation parameters,解算器（Solver）的设置： (1) 仿真时间设置 Simulation time 仿真的起始时间(Start time) 仿真的结束时间(Stop time) (2) 解法设置Solver options 仿真的过程一般是求解微分方程组， “Solve options”的内容是针对解微分方程组的设置。 (4) 输出模式Output options 变步长时可进行设置 ，可以达到不同的输出效果,实例演示,四、Simulink子系统,Simulink子系统模块,在建立仿真系统的时候，常常会遇到

9、复杂的系统结构，并且难以用单一的模块框图进行描述。遇到这种情况，通常是把这样复杂的框图进行分解，然后对分解的若干个具有独立功能的子系统分别进行处理。 在Simulink模块库的浏览窗口中，展开Subsystems模块库，就能看到Simulink提供的子系统模块,Simulink子系统模块,Atomic Subsystem(空白子系统) 用于给出输入输出端子，用户可以在其中绘制子系统模型 Enabled Subsystem(激活子系统) 包含一个允许/禁止开关 Triggered Subsystem(触发子系统) 在控制信号满足一定变化要求的瞬间触发子系统，然后保持子系统的输出状态，等待下一个触发信号的到来 Enabled and Triggered Subsystem(激活触发子系统) 具