MATLAB4-Simulink仿真环境ppt课件

1、Simulink仿真Simulink的演示Simulink文件操作和模型窗口模型创建Simulink根本模块复杂系统仿真与分析子系统与封装Simulink是MATLAB的仿真工具箱。它是面向框图的仿真软件，具有以下功能：用绘制方框图替代编写程序，构造和流程明晰；智能化地建立和运转仿真，仿真精细、贴近实践；顺应面广：包括线性、非线性系统；延续、离散及混合系统；单义务、多义务离散事件系统演示一个Simulink的简单程序经过演示一个Simulink的简单模型，了解建立模型的步骤。例：创建一个正弦信号的仿真模型。步骤如下： (1) 在MATLAB的命令窗口运转Simulink命令，或单击工具栏中的图

2、标，就可以翻开Simulink模块库阅读器(Simulink Library Browser) 窗口。 (2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File“New“Model，新建一个名为“untitled的空白模型窗口。 (3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source子模块库前的“+(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink下的Source子模块库，便可看到各种输入源模块。 (4) 用鼠标单击所需求的输入信号源模块“Sine Wave(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled，那么“Sine Wave模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠

3、标选中“Sine Wave模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to untitled命令，就可以将“Sine Wave模块添加到untitled窗口。 (5) 用同样的方法翻开接纳模块库“Sinks，选择其中的“Scope模块(示波器)拖放到“untitled窗口中。 (6) 在“untitled窗口中，用鼠标指向“Sine Wave右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线衔接，一个简单模型曾经建成。 (7) 开场仿真，单击“untitled模型窗口中“开场仿真图标，或者选择菜单“Simulink“Start，那

4、么仿真开场。双击“Scope模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。 (8) 保管模型，单击工具栏的图标。Simulink模型窗口示波器窗口Simulink的文件操作和模型窗口Simulink的文件操作1. 新建文件新建仿真模型文件有几种操作： 在MATLAB的命令窗口选择菜单“File“New“Model。 在Simulink模块库阅读器窗口选择菜单“File“New“Model，或者单击工具栏的图标。 在Simulink模型窗口选择菜单“File“New“Model，或者单击工具栏的图标。2. 翻开文件翻开仿真模型文件有几种操作： 在MATLAB的命令窗口输入不加扩展名的文件名，该文

5、件必需在当前搜索途径中。 在MATLAB的命令窗口选择菜单“FileOpen或者单击工具栏的图标翻开文件。 在Simulink模块库阅读器窗口选择菜单“File“Open或者单击工具栏的图标翻开“.mdl文件。 在Simulink模型窗口中选择菜单“File“Open或者单击工具栏的图标翻开文件。Simulink的模型窗口 模型窗口由菜单、工具栏、模型阅读器窗口、模型框图窗口以及形状栏组成。形状栏菜单模型框图模型阅读器双窗口模型窗口工具栏模型的创建 Simulink的模型是由模块和信号线衔接构成的方框图，创建模型就是绘制方框图，我们可以方便地经过鼠标的抓取和拖放等操作来完成。模块的操作 1.

6、对象的选定 (1) 选定单个对象 选定对象只需在对象上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。 (2) 选定多个对象 假设选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将一切待选模块框在其中，那么矩形框中一切的对象均被选中。 (3) 选定一切对象 假设要选定一切对象，可以选择菜单“Edit“Select all。2. 模块的复制(1) 不同模型窗口(包括模型库窗口)之间的模块复制选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。选定模块，运用菜单的“Copy和“Paste命令。选定模块，运用工具栏的“Copy和“Paste按钮。(2) 在同一模型窗口内的

7、复制模块选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到适宜的地方，释放鼠标。选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到适宜的地方，释放鼠标。运用菜单和工具栏中的“Copy和“Paste按钮。3. 模块的挪动 (1) 在同一模型窗口挪动模块 选定需求挪动模块，用鼠标将模块拖到适宜的地方。 (2) 在不同模型窗之间挪动模块 在不同模型窗之间挪动模块，在用鼠标挪动的同时按下Shift键。 当模块挪动时，与之相连的连线也随之挪动。 4. 模块的删除 要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键；或者用菜单“Edit“Clear或“Cut；或者用工具栏的“Cut按钮。5. 改动模块大小 选定需求改动大小的模块，

8、出现小黑块编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或减少。6. 模块的翻转 (1) 模块翻转180度 选定模块，选择菜单“Format“Flip Block可以将模块旋转180度 (2) 模块翻转90度选定模块，选择菜单“Format“RotateBlock可以将模块旋转90度，假设一次翻转不能到达要求，可以多次翻转来实现。7. 模块名的编辑 (1) 修正模块名 单击模块下面或旁边的模块名，出现虚线编辑框就可对模块名进展修正。 (2) 模块名字体设置 选定模块，选择菜单“Format“Font，翻开字体对话框设置字体。 (3) 模块名的显示和隐藏 选定模块，选择菜单“Format“Hide /

9、Show name，可以隐藏或显示模块名。 (4) 模块名的翻转 选定模块，选择菜单“Format“Flip name，可以翻转模块名。信号线的操作1. 模块间连线 先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标键并拖动，直到另一模块的输入端。 2. 在信号线中插入模块 假设模块只需一个输入端口和一个输出端口，那么该模块可以直接被插入到一条信号线中。3. 信号线的分支和折曲(1) 分支的产生 将光标指向信号线的分支点上，按鼠标右键，光标变为十字符，拖动鼠标直到分支线的终点，释放鼠标；或者按住Ctrl键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点。(2) 信号线的折线 选中已存在的信号线

10、，将光标指向折点处，按住Shift键，同时按下鼠标左键，当光标变成小圆圈时，用鼠标拖动小圆圈将折点拉至适宜处，释放鼠标。4. 信号线文本注释(label)(1) 添加文本注释 双击需求添加文本注释的信号线，那么出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。(2) 修正文本注释 单击需求修正的文本注释，出现虚线编辑框即可修正文本。(3) 挪动文本注释 单击标识，出现编辑框后，就可以挪动编辑框。(4) 复制文本注释 单击需求复制的文本注释，按下Ctrl键同时挪动文本注释，或者用菜单和工具栏的复制操作。给模型添加文本注释 1. 添加模型的文本注释 在需求当作注释区的中心位置，双击鼠标左键，就会出现编辑框，

11、在编辑框中就可以输入文字注释。 2. 注释的挪动 在注释文字处单击鼠标左键，当出现文本编辑框后，用鼠标就可以拖动该文本编辑框。Simulink的根本模块Simulink的根本模块包括9个子模块库，分别是：延续系统非延续系统离散系统查阅表、数学运算模型确认宽模型功能信号线路安排接纳模型输入信号源端口与子系统1. 输入信号源模块库(Sources) 输入信号源模块是用来向模型提供输入信号。常用的输入信号源模块源。名称 模块形状 功能说明 Constant 恒值常数，可设置数值 Step 阶跃信号 Ramp 线性增加或减小的信号 Sine Wave 正弦波输出 Signal Generator 信号

12、发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波和随机波信号 From File 从文件获取数据 From Workspace 从当前工作空间定义的矩阵读数据 Clock仿真时钟，输出每个仿真步点的时间In 输入模块 2. 接纳模块库(Sinks) 接纳模块是用来接纳模块信号的，常用的接纳模块。名称 模块形状 功能说明 Scope 示波器，显示实时信号 Display 实时数值显示 XY Graph 显示X-Y两个信号的关系图 To File 把数据保存为文件 To Workspace 把数据写成矩阵输出到工作空间 Stop Simulation 输入不为零时终止仿真，常与关系模块配合使用 Out 输出模块

13、 3. 延续系统模块库(Continuous) 延续系统模块是构成延续系统的环节，常用的延续系统模块。名称 模块形状 功能说明 Integrator 积分环节 Derivative 微分环节 State-Space 状态方程模型 Transfer Fcn 传递函数模型 Zero-Pole 零极点增益模型 Transport Delay 把输入信号按给定的时间做延时 4. 离散系统模块库(Discrete)离散系统模块是用来构成离散系统的环节，常用的离散系统模块名称 模块形状 功能说明Discrete Transfer Fcn 离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole 离散零极点增

14、益模型 Discrete State-Space 离散状态方程模型 Discrete Filter 离散滤波器 Zero-Order Hold 零阶保持器 First-Order Hold 一阶保持器 Unit Delay 采样保持，延迟一个周期 常用模块的参数和属性设置1. 模块参数设置(1) 正弦信号源(Sine Wave)双击正弦信号源模块，会出现参数设置对话框。对话框上部分为参数阐明，仔细阅读可以协助用户设置参数。其中Sine type为正弦类型，包括:Time-based和Sample-based；Amplitude为正弦幅值；Bias为幅值偏移值；Frequency为正弦频率；Ph

15、rase为初始相角；Sample time为采样时间。(2) 阶跃信号源(Step)阶跃信号模块是输入信号源，双击其模块出现参数对话框。其中：Step time为阶跃信号的变化时辰，initial value为初始值，Final value为终止值，Sample time为采样时间。(3) 传送函数(Transfer function) 传送函数模块是用来构成延续系统构造的模块，其模块参数对话框如下图。在上图中设置“Denominator为“1 1.414 1，那么在模型窗口中显示为如下图。(4) 示波器(Scope)示波器模块是用来接纳输入信号并实时显示信号波形曲线，示波器窗口的工具栏可以调

16、整显示的波形，显示正弦信号的示波器如下图。翻开参数对话框纵坐标的自动刻度X-Y坐标变焦X坐标变焦把当前的坐标设置保管浮动示波器恢复保管过的坐标设置Y坐标变焦2. 模块属性设置每个模块的属性对话框的内容都一样，如下图。(1) 阐明(Description)对模块在模型中用法的注释。(2) 优先级(Priority)规定该模块在模型中相对于其它模块执行的优先顺序。(3) 标志(Tag)用户为模块添加的文本格式标志。复杂系统的仿真与分析仿真的设置在仿真窗口中选择菜单“Simulation “Configuration parameters，那么会翻开参数设置对话框，如下图。1. Solver页的参数

17、设置(1) 仿真的起始和终了时间仿真的起始时间(Start time)仿真的终了时间(Stop time)(2) 仿真步长仿真的过程普通是求解微分方程组，“Solve options的内容是针对解微分方程组的设置。(3) 仿真解法Type的右边：设置仿真解法的详细算法类型。(4) 输出方式根据需求选择输出方式(Output options)，可以到达不同的输出效果。2. Data Import/Outport页的设置如下图，可以设置Simulink从任务空间输入数据、初始化形状模块，也可以把仿真的结果、形状模块数据保管到当前任务空间。(1) 从任务空间装载数据(Load from worksp

18、ace)(2) 保管数据到任务空间(Save to workspace) Time栏 勾选Time栏后，模型将把(时间)变量以在右边空白栏填写的变量名(默许名为tout)存放于任务空间。 States栏 勾选States栏后，模型将把其形状变量在右边空白栏填写的变量名(默许名为xout)存放于任务空间。 Output栏 假设模型窗口中运用输出模块“Out，那么就必需勾选 Output栏，并填写在任务空间中的输出数据变量名(默许名为yout)。 Final state栏 Final state栏的勾选，将向任务空间以在右边空白栏填写的称号(默许名为xFinal)，存放最终形状值。 (3) 变量存

19、放选项(Save options) Save options必需与Save to workspace配合运用。 延续系统仿真例 建立二阶系统的仿真模型输入信号源运用阶跃信号，系统运用开环传送函数，接受模块运用示波器来构成模型。(1) 在“Sources模块库选择“Step模块，在“Continuous模块库选择“Transfer Fcn模块，在“Math Operations模块库选择“Sum模块，在“Sinks模块库选择“Scope。(2) 衔接各模块，从信号线引出分支点，构成闭环系统。(3) 设置模块参数，翻开“Sum模块参数设置对话框，将“Icon shape设置为“rectangula

20、r，将“List of signs设置为“|+-，其中“|表示上面的入口为空。“Transfer Fcn模块的参数设置对话框中，将分母多项式“Denominator设置为“1 0.6 0。将“Step模块的参数设置对话框中，将“Step time修正为0。(4) 添加信号线文本注释双击信号线，出现编辑框后，就输入文本。(5) 仿真并分析单击工具栏的“Start simulation按钮，开场仿真，在示波器上就显示出阶跃呼应。在Simulink模型窗口，选择菜单“Simulation“Configuration parameters命令，在“Solver页将“Stop time设置为15，然后单

21、击“Start simulation按钮，示波器显示的就到15秒终了。翻开示波器的Y坐标设置对话框，将Y坐标的“Y-min改为0，“Y-max改为2，将“Title设置为“二阶系统时域呼应。子系统与封装建立子系统子系统类似于编程言语中的子函数。建立子系统有两种方法：在模型中新建子系统和在已有的子系统根底上建立。1. 在已建立的模型中新建子系统假设要在模型中新建一个子系统，可以按以下步骤：(1) 先翻开或新建模型，将模型中的各模块建立并用信号线衔接；(2) 在模型窗口中，用鼠标拖一个虚线框将需求建立子系统的部分框起来，然后选择选单edit的create subsystem，这时原来虚线框中的部分

22、就被一个“subsystem 模块替代；(3) 更改子系统名，新建的子系统名默以为“subsystem ，以后建立的子系统那么在称号后面加数字；(4) 重命名输入、输出端口称号，新建的子系统的默许输入端口名为“in1,“in2,输出端口名为“out1,“out22. 在已有的子系统根底上建立假设在已有的子系统根底上建立一个子系统，可以按以下步骤：(1) 将已有的子系统复制到新窗口；(2) 双击翻开子系统模型窗口，重新放置模块，建立衔接和输入输出端口；(3) 将子系统与其他模块衔接；(4) 修正子系统名和其他参数。子系统的封装1. 封装子系统的步骤(1) 选中子系统双击翻开，给需求进展赋值的参数

23、指定一个变量名；(2) 选择菜单“Edit“Mask subsystem，出现封装对话框；(3) 在封装对话框中的设置参数，主要有“Icon、“Parameters、“Initialization和“Documentation四个选项卡。2. Icon选项卡Icon选项卡用于设定封装模块的名字和外观(1) Drawing commands栏用来建立用户化的图标，可以在图标中显示文本、图像、图形或传送函数等。在Drawing commands栏中的命令在“Examples of drawing commands的下拉列表中，包括plot、disp、text、port_label、image、pa

24、tch、color、droots、dploy和fprintf。(2) Icon Options栏用于设置封装模块的外观。3. Parameters选项卡Parameters选项卡用于输入变量称号和相应的提示。(1) Add、Delete、Move up和Move down按钮用于添加、删除、上移和下移输入变量。(2) Dialog ParametersPrompt：输入变量的含义，其内容会显示在输入提示中。Variable：输入变量的称号。type：给用户提供设计编辑区的选择。“Edit提供一个编辑框；“Checkbox提供一个复选框；“Popup提供一个弹出式菜单。Evaluate：用于配合“type的不同选项提供不同的变量值，有两个选项。4. Initialization选项卡Initialization选项卡用于初始化封装子系统。5. Documentation选项卡Documentation选项卡用于编写与该封装模块对应的Help和阐明文字，分别有“Mask type、“Mask Description和“Mask help栏。(1) Mask type栏