MATLAB-Simulink仿真系统ppt课件

1、 简单示例简单示例 Simulink仿真环境仿真环境 仿真模型的创建仿真模型的创建 动态仿真与结果分动态仿真与结果分析析 子系统的创建与封子系统的创建与封装装 连续系统建模连续系统建模例如：用示波器观察正弦波信号例如：用示波器观察正弦波信号目的：领略目的：领略Simulink的操作环境；的操作环境； 体验体验Simulink建模、仿真过程与能力建模、仿真过程与能力步骤：步骤：(1) 进入进入Simulink仿真环境；仿真环境； (2) 创建仿真模型创建仿真模型 (3) 仿真与结果分析仿真与结果分析步骤步骤1：进入：进入Simulink仿真环境仿真环境单击单击Matlab命令窗口中的命令窗口中的

2、Simulink按钮按钮选择选择File New Model命令命令在在Matlab的命令窗口中输入命令的命令窗口中输入命令simulink 可打开可打开 “Simulink Libarary Browser对话框，在该对话框中可查看各种对话框，在该对话框中可查看各种Simulink模块。创建或打开一个模型窗口。模块。创建或打开一个模型窗口。步骤步骤2：创建模型：创建模型 添加添加Simulink模块模块; 设置模块的属性；设置模块的属性； 连接模块。连接模块。 在模型窗口中，生成了仿真模型。在模型窗口中，生成了仿真模型。步骤步骤3：运行仿真系统：运行仿真系统 设置仿真参数设置仿真参数; 启动

3、仿真；启动仿真； 修改仿真显示的结果。修改仿真显示的结果。 双击示波器，生成示波器窗口。运行双击示波器，生成示波器窗口。运行仿真可观察仿真结果。仿真可观察仿真结果。 练习：练习： 使用使用Simulink来计算来计算“chirp信号和正信号和正弦函数信号叠加后的信号波形。弦函数信号叠加后的信号波形。提示提示: (1) 模块库中的信号源、宿源、数学操模块库中的信号源、宿源、数学操作；作； 工具栏工具栏 新建一个新建一个Simulink模型；模型； 打开一个已创建的打开一个已创建的Simulink模型；模型； 将浏览器设置在桌面的最高层；将浏览器设置在桌面的最高层； 关键词查找。关键词查找。 菜单

4、栏菜单栏n 模块库浏览器模块库浏览器(Simulink Library Brower)Simulink提供了诸多子模块组提供了诸多子模块组,每个子模块组每个子模块组中还包含众多的下一级子模块及模块组中还包含众多的下一级子模块及模块组.n 输入模块组输入模块组Sources (Sources (可用来驱动系统可用来驱动系统, ,作为输入信号作为输入信号) )n 输出池模块组输出池模块组SinksSinksn 连续系统模块组连续系统模块组ContinuousContinuousn 离散系统模块组离散系统模块组DiscreteDiscreten 非线性模块组非线性模块组Discontinuities

5、Discontinuitiesn 数学函数模块组数学函数模块组Math OperationsMath Operationsn 查表模块组查表模块组Look-up TablesLook-up Tablesn 用户自定义函数模块组用户自定义函数模块组User-defined FunctionsUser-defined Functionsn 信号模块组信号模块组Signal RoutingSignal Routingn 信号属性模块组信号属性模块组Signal AttributesSignal Attributes 单窗口与双窗口单窗口与双窗口(模型框、模型浏览器模型框、模型浏览器) 工具栏工具栏

6、菜单栏菜单栏 状态栏状态栏 nSimulink 模型窗口界面模型窗口界面 创建仿真模型就像搭积木一样，打开创建仿真模型就像搭积木一样，打开创建模型窗口，首先从相应的模块库中选创建模型窗口，首先从相应的模块库中选出所需要的仿真模块，添加到模型窗口中。出所需要的仿真模块，添加到模型窗口中。然后用信号线把各个模块按照系统要求连然后用信号线把各个模块按照系统要求连接起来，组成所需要的系统仿真模型。接起来，组成所需要的系统仿真模型。 仿真模块是创建仿真模型的基本单元，仿真模块是创建仿真模型的基本单元，是进行动态系统仿真的基础是进行动态系统仿真的基础鼠标左键法鼠标左键法 鼠标右键法鼠标右键法n 仿真模块操

7、作仿真模块操作(1) 添加一个仿真模块添加一个仿真模块(2) 模块的选定模块的选定单个模块的选定单个模块的选定多个模块的选定多个模块的选定n 仿真模块操作仿真模块操作(3) 模块的复制模块的复制(4) 模块的删除模块的删除(5) 模块的移动模块的移动(6) 模块大小的调整模块大小的调整(7) 模块的旋转模块的旋转菜单或鼠标右键：菜单或鼠标右键：Format/Rotaten 仿真模块操作仿真模块操作(8) 模块标签的操作模块标签的操作更改模块标签名：双击并修改更改模块标签名：双击并修改改变模块标签位置：菜单或鼠标拖拽改变模块标签位置：菜单或鼠标拖拽 隐藏模块标签：菜单或鼠标右键隐藏模块标签：菜单

8、或鼠标右键 Format/Hide name (9) 增加模块阴影增加模块阴影菜单或鼠标右键菜单或鼠标右键 Format/Hide drop shadow n 仿真模块操作仿真模块操作(10) 模块参数的设置模块参数的设置 双击相应模块，在打开的参数设置对双击相应模块，在打开的参数设置对话框中，既可查看模块的各项默认参数话框中，既可查看模块的各项默认参数设置，也可根据需要修改各项参数设置。设置，也可根据需要修改各项参数设置。n 仿真信号线仿真信号线(1) 模块间信号线的连接模块间信号线的连接 信号线上传输的信号可以是标量也可信号线上传输的信号可以是标量也可以是矢量信号。以是矢量信号。(2) 绘

9、制支路信号线绘制支路信号线 光标指向分支线的起点，按下鼠标右键或光标指向分支线的起点，按下鼠标右键或按按ctrl键，再按鼠标左键），看光标变为十字，拖键，再按鼠标左键），看光标变为十字，拖动鼠标直至分支线的终点处，释放鼠标按钮。动鼠标直至分支线的终点处，释放鼠标按钮。n 仿真信号线仿真信号线(3) 在信号线间插入模块操作在信号线间插入模块操作 选中需要插入的模块，拖动模块到信号线上选中需要插入的模块，拖动模块到信号线上需要插入模块的地方，释放鼠标即可。要求插入需要插入模块的地方，释放鼠标即可。要求插入的模块只能由一个输入端和一个输出端。的模块只能由一个输入端和一个输出端。n 仿真信号线仿真信号

10、线(4) 分割信号线操作分割信号线操作 选中需要分割的信号线，把鼠标移至分割点，选中需要分割的信号线，把鼠标移至分割点，同时按下同时按下Shift键和鼠标左键，将鼠标拖动分割点键和鼠标左键，将鼠标拖动分割点至所要求的位置，松开鼠标和至所要求的位置，松开鼠标和Shift键即可。键即可。(5) 移动信号线操作移动信号线操作n 仿真信号线仿真信号线(6) 设置信号线标签操作设置信号线标签操作 在需要输入标签的信号线上双击鼠标，在编在需要输入标签的信号线上双击鼠标，在编辑框中输入标签，再用鼠标把标签拖到合适的位辑框中输入标签，再用鼠标把标签拖到合适的位置。置。n 对模型的注释对模型的注释(1) 模型注

11、释的创建模型注释的创建 在将用作注释区的中心位置，双击鼠标左键，在将用作注释区的中心位置，双击鼠标左键，出现编辑框，输入完所需的文字后，在框外单击出现编辑框，输入完所需的文字后，在框外单击鼠标左键。鼠标左键。(2) 注释位置的移动注释位置的移动n Solver选项页选项页 设置仿真时间、解算方法、输出选择等。设置仿真时间、解算方法、输出选择等。 菜单菜单Simulation/simulation parameters命命令令,完成对各项仿真参数的设置。包括完成对各项仿真参数的设置。包括Solver、workspace I/O、Diagnostics、Advanced、Real-Time Wor

12、kshop选项选项(1) 仿真时间仿真时间 Start time 和和 Stop timen Solver选项页选项页(2) 仿真解法设置仿真解法设置 Simulink模型本质上是一个计算机程序，模型本质上是一个计算机程序，它定义了描写被仿真系统的一组微分或差分方它定义了描写被仿真系统的一组微分或差分方程。仿真时要选择一种数值解算方法。程。仿真时要选择一种数值解算方法。 变步长解法变步长解法 定步长解法定步长解法变步长解法步长变步长解法步长容差容差ode45ode23ode113ode15sn Solver选项页选项页(3) 输出模式设置输出模式设置 细化输出、产生额外输出、只产生指定的输细化

13、输出、产生额外输出、只产生指定的输出。一般取缺省设置。出。一般取缺省设置。nWorkspace选项页选项页(1) Load from workspace 仿真数据输入输出设置。仿真数据输入输出设置。 在模型窗中若使用输入摸块在模型窗中若使用输入摸块In，需选中，需选中Input复选框，并在文本框中输入指定的变量名，例如复选框，并在文本框中输入指定的变量名，例如 t u,若输入模块有若输入模块有n个，则个，则u的第的第1,2,n列分别列分别送往输入模块送往输入模块In1,In2,Inn 外部输入采用的形式可以是输入矩阵，也外部输入采用的形式可以是输入矩阵，也可以是结构数组。可以是结构数组。nWo

14、rkspace选项页选项页(2) Save to workspace 设置保存到工作空间的变量，其中包括时间、设置保存到工作空间的变量，其中包括时间、状态量和输出。用户可以对保存到工作空间中的状态量和输出。用户可以对保存到工作空间中的变量赋予不同的变量名称。变量赋予不同的变量名称。 Time和和Output两个复选框默认是被选定的，两个复选框默认是被选定的，一般在模型运行后，在工作空间都会增加两个变一般在模型运行后，在工作空间都会增加两个变量量tout和和yout. 启动仿真：命令、窗口或按下启动仿真：命令、窗口或按下Ctrl+T组合键。组合键。 如果在仿真运行过程中有错误发生，如果在仿真运行

15、过程中有错误发生，Simulink会中断仿真并弹出仿真诊断对话框来显示错误信会中断仿真并弹出仿真诊断对话框来显示错误信息。息。 利用输出模块分析或使用函数分析。利用输出模块分析或使用函数分析。 利用输出模块显示系统的仿真结果。有以下利用输出模块显示系统的仿真结果。有以下几种方法：几种方法： (1) 观察输出轨迹；观察输出轨迹； (2) 以文件形式输出；以文件形式输出； (3) 直接显示数据输出；直接显示数据输出； (4) 用表盘和量计显示输出；用表盘和量计显示输出； (5) 进行数字信号处理、分析输出进行数字信号处理、分析输出n 利用输出模块分析利用输出模块分析n 利用输出模块分析利用输出模块

16、分析(1) 观察输出轨迹观察输出轨迹1) 用用Scope模块或模块或XY Graph模块模块 2) 将输出信号写入返回变量，并利用将输出信号写入返回变量，并利用MATLAB命令绘图命令绘图 3) 使用使用To Workspace模块把输出写入到模块把输出写入到Matlab工作空间，然后再通过工作空间，然后再通过Matlab的的绘图命令绘制输出轨迹。绘图命令绘制输出轨迹。n 利用输出模块分析利用输出模块分析(2) 以文件形式输出仿真结果以文件形式输出仿真结果 利用输出模块库中的利用输出模块库中的To file模块可以将模块可以将仿真结果以仿真结果以Mat文件的格式直接保存到文件的格式直接保存到数

17、据文件中。数据文件中。(3) 直接显示数据输出直接显示数据输出 输出模块库中提供了一个输出模块库中提供了一个Display模块，模块，用于直接显示数据。用于直接显示数据。 n 利用输出模块分析利用输出模块分析(4) 表盘和量计显示输出表盘和量计显示输出 利用利用Dials & Gauges模块库。模块库。(5) 数字信号处理、分析输出数字信号处理、分析输出 在一些信号的后面直接连接数字信号处理模在一些信号的后面直接连接数字信号处理模块，以便获得信号的处理结果。在块，以便获得信号的处理结果。在DSP Blockset中提供了丰富的数字信号处理模块。中提供了丰富的数字信号处理模块。Simu

18、link Extra中的中的Additonal Sinks也提供也提供了一些输出模块。了一些输出模块。n 使用函数分析使用函数分析使用函数对仿真结果进行分析，灵活方便使用函数对仿真结果进行分析，灵活方便例例: 非线性控制系统如图所示非线性控制系统如图所示:sKsKsGipC/ )()(1 . 0, 2; 2, 3ipKK饱和非线性模块的饱和上界和下界分别设置为饱和非线性模块的饱和上界和下界分别设置为2 2和和-2;-2;死区非线性模块的死区起止值分别设置为死区非线性模块的死区起止值分别设置为-0.1-0.1和和0.10.1 用来向模型提供信号用来向模型提供信号. . 没有输入口没有输入口, ,

19、而至少而至少有一个输出口有一个输出口. .Clock : (Clock : (连续连续) )仿真时钟仿真时钟, ,输出每个仿真步点的时输出每个仿真步点的时刻刻. . Constant:Constant:恒值输出恒值输出, ,数值可设置数值可设置From File: From File: 从文件读数据从文件读数据, ,从从MATMAT文件获取信号矩文件获取信号矩阵阵, ,信号以行方式存放信号以行方式存放, ,第一行是时间第一行是时间, ,其余每行其余每行存放一个信号序列存放一个信号序列. .From Workspace:From Workspace:从工作内存读矩阵数据从工作内存读矩阵数据, ,

20、以列方以列方式存放信号的信号矩阵式存放信号的信号矩阵T,UT,U必须存在于必须存在于MATLABMATLAB工作空间工作空间. .Signal Generator:Signal Generator:信号发生器信号发生器, ,可产生正弦可产生正弦, ,方波方波, ,锯齿波锯齿波, ,随机波随机波. .Sine: Sine: 正弦波输出正弦波输出, ,可设置幅值可设置幅值, ,相位相位, ,频率频率. . Step: Step: 阶跃输出阶跃输出, ,可设置阶跃时刻可设置阶跃时刻, ,阶跃前后的幅阶跃前后的幅值值. .例例: : 调用调用MATLABMATLAB工作空间中的信号矩阵作为模工作空间中

21、的信号矩阵作为模型输入型输入. .输入为输入为elseTtTtTTtttu02)2(0)(22function TU=source1(T0,N0,K)function TU=source1(T0,N0,K)t=linspace(0,Kt=linspace(0,K* *T0,KT0,K* *N0+1);N0+1);N=length(t); N=length(t); U1=t(1:(N0+1).2;U1=t(1:(N0+1).2;U2=(t(N0+2):(2U2=(t(N0+2):(2* *N0+1)-2N0+1)-2* *T0).2;T0).2;u3(1:(N-(2u3(1:(N-(2* *N0

22、+2)+1)=0;N0+2)+1)=0;U=u1,u2,u3;U=u1,u2,u3;TU=t,u TU=t,u 例例: : 调用调用MATLABMATLAB工作空间中的信号矩阵作为模工作空间中的信号矩阵作为模型输入型输入. .输入为输入为(2)(2)构造简单的接收信号用的实验模型构造简单的接收信号用的实验模型: : “From Workspace”, ”Scope “From Workspace”, ”Scope并连接并连接(3)(3)模块的参数设置模块的参数设置: : “From Workspace “From Workspace中的中的datadata中填写中填写TUTU(4)(4)在命令

23、窗口运行在命令窗口运行: TU=source1(1,100,4);: TU=source1(1,100,4);(5) (5) 在模型窗口进行仿真在模型窗口进行仿真. . 用来接收信号用来接收信号, ,显示信号显示信号. .Display : Display : 数值显示数值显示. . Scope: Scope: 示波器示波器Stop: Stop: 终止仿真终止仿真, ,可接受向量输入可接受向量输入, ,任何分量非零任何分量非零时时, ,终止整个仿真终止整个仿真. .常与关系模块配用常与关系模块配用. .To File: To File: 把数据保存为文件把数据保存为文件. .To Workspace: To Workspace: 把数据写成矩阵把数据写成矩阵. .XY Graph: XY Graph: 显示显示X-YX-Y图形图形 显示实时信号显示实时信号n示波器工具栏工具的使用示波器工具栏工具的使用; ;n 示