MATLAB程序设计电子教案 第7章 (2)课件

第7章Simulink仿真环境1MATLAB7.X程序设计主要内容：①Simulink的工作环境；②模型文件的创建和仿真；③子系统的封装过程。

2MATLAB7.X程序设计

7.1Simulink的启动与退出7.1.1Simulink简介Simulink是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的面向框图的仿真软件，是MATLAB的重要组成部分。Simulink提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。3MATLAB7.X程序设计Simulink的模型编辑窗口由菜单、工具栏、模型框图窗口和状态栏等组成。其中菜单提供了模型建立和仿真的几乎全部功能。工具栏是模型建立和仿真过程中常用功能的命令按钮，模型框图窗口是模型编辑区，状态栏是仿真过程中的状态信息。

5MATLAB7.X程序设计file的常用菜单项功能菜单项功能Modelproperties

模型属性

Print…

打印模型Preferences

SIMULINK界面的默认设置选项Close

关闭当前Simulink窗口6MATLAB7.X程序设计Edit的常用菜单项功能菜单项功能 Createsubsystem

创建子系统

Masksubsystem…

封装子系统Lookundermask查看封装子系统的内部结构 Updatediagram

更新模型框图的外观7MATLAB7.X程序设计Simulation的常用菜单项功能菜单项

功能

Start/Stop

启动/停止仿真

ConfigurationParameters…

设置仿真参数Normal

普通Simulink模型

Accelerator

产生加速Simulink模型9MATLAB7.X程序设计

Format的常用菜单项功能菜单项

功能

Textalignment

标注文字对齐工具

Enabletexcommands使tex命令有效Filpname

翻转模块名

Filpblock/RotateBlock

翻转/旋转模块Showname

显示模块的名字

Showportlabels

显示端口标签Foregroundcolor

前景色

Backgroundcolor

背景色Screencolor

屏幕颜色

Port/signaldisplays端口/信号显示Blockdisplays

显示模块

10MATLAB7.X程序设计tools的常用菜单项功能菜单项 功能Simulinkdebugger…

Simulink调试器Fixed_pointsettings

浮点设置Modeladvisor

模型咨询 Lookuptableeditor

查表编辑Dataclassdesigner

用户定义数据类型设计器Buseditor

线路编辑Signal&scopemanager

信号和示波器管理器Real_timeworkshop

实时工作平台Externalmodecontrolpanel外部的模式控制平台Controldesign

控制设计Parameterestination

参数估计

Reportgenetor

报告生成器11MATLAB7.X程序设计2打开文件打开仿真模型文件有以下四种方法：1）在MATLAB的命令窗口输入不加扩展名的文件名，该文件必须在当前搜索路径中。2）在MATLAB的命令窗口选择菜单FileOpen…或者单击工具栏的图标打开文件。3）在Simulink模块库浏览器窗口选择菜单FileOpen…或者单击工具栏的图标打开.mdl文件。4）在Simulink模型窗口中选择菜单FileOpen…或者单击工具栏的图标打开文件。13MATLAB7.X程序设计3保存文件模型创建完成后，从模型编辑窗口的File菜单项中选择Save或SaveAs命令，或者单击工具栏的图标，可以将模型以模型文件的格式(扩展名为.mdl)存入磁盘。14MATLAB7.X程序设计7.1.4Simulink的退出为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和Simulink模块库浏览器窗口即可。

15MATLAB7.X程序设计一般数学函数子库（Math）信宿模块子库（Sinks）信源模块子库(Sources)用户定义的函数模块子库(User_definedFunctions)端口与子系统(Ports&Subsystems)17MATLAB7.X程序设计7.2.2常用模块的参数设置1信号发生器信号发生器(signalgenerator)是信源模块子库Sources中的模块，双击信号发生器模块，会出现参数设置对话框。对话框的上半部分为参数说明;下半部分设置参数，Waveform为信号类型，Time(t)为仿真时间或外部时间，Amplitude为信号幅值，Frequency为频率。

18MATLAB7.X程序设计2三角函数三角函数(TrigonometricFunction)是数学函数子库Math中的一个模块,双击三角函数模块，会出现参数设置对话框。对话框的上半部分为参数说明，下半部为参数设置，其中Function为可供选择的三角函数,Outputsignaltype为自动、实数和复数。19MATLAB7.X程序设计4示波器示波器(Scope)是常用的模块子库中的模块，用来接收输入信号并实时显示信号波形的曲线。示波器的参数设置对话框有两页，其中General页可设置坐标轴数目Numberofaxes，浮点显示floatingscope，时间范围Timerange，采样增益Sampling；History页可设置数据点数Limitdatapointstolast，是否保存到工作空间Savedatatoworkspace。21MATLAB7.X程序设计7.3模型文件的创建7.3.1模块的操作1模块的选定模块的选定有三种方式：1）选定单个模块选定对象只要在模块上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。2）选定多个模块如果选定多个模块，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，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的模块均被选中。3）选定所有模块如果要选定所有模块，可以选择菜单EditSelectall。

22MATLAB7.X程序设计2模块的复制模块的复制有两种方式：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，使用菜单和工具栏中的Copy和Paste命令。2)在同一模型窗口内的复制模块选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。使用菜单和工具栏中的Copy和Paste命令。

23MATLAB7.X程序设计4模块的删除要删除模块，应选定删除模块，按Delete键。选定待删除模块后，用菜单和工具栏的EditCut。5模块的缩放选定需要改变大小的模块，出现小黑块编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。使用菜单view中的Zoomin/Zoomout。25MATLAB7.X程序设计6模块的翻转选定模块，选择菜单FormatFlipBlock可以将模块旋转180度。选定模块，选择菜单FormatRotateBlock可以将模块旋转90度。7编辑和修改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行编辑、修改。选定模块，选择菜单FormatFont，打开字体对话框设置字体。26MATLAB7.X程序设计7.3.2信号线的操作信号线的操作是创建模型文件时连接模块的操作，常用的信号线的操作如下：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，按下鼠标左键并拖动，直到另一模块的输入端。27MATLAB7.X程序设计3填加注释双击信号线后出现矩形文本输入框，可以添加文本注释(label)。29MATLAB7.X程序设计7.3.3创建模型文件创建模型文件时只需用鼠标右键单击Simulink模块库浏览器(SimulinkLibraryBrowser)窗口中相应的模块，选择其下拉菜单的第一项,填加到已创建的模型文件中，通过信号线连接各模块即可。

30MATLAB7.X程序设计例7-1创建方波信号模型。步骤１

鼠标右键单击Simulink模块库浏览器中的模块信号发生器（SignalGenerator）,出现下拉菜单,选择其第一项,填加到创建的模型中。步骤２

按照步骤1的方法继续填加示波器模块。步骤３

通过信号线连接两个模块，建立信号发生器模型。31MATLAB7.X程序设计步骤4

模块的参数设置双击SignalGenerator模块，会出现如图所示的参数设置对话框。上半部分为参数说明，仔细阅读可以帮助用户设置参数。Waveform为波形形式，包括Sine，Square，sawtooth和random；Amplitude为正弦幅值。Frequency为正弦频率。32MATLAB7.X程序设计步骤5

模块的属性设置每个模块的属性对话框的内容都相同。属性名及其含义如下：1)说明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)标记Tag用户为模块添加的文本格式标记。33MATLAB7.X程序设计4)调用函数Openfunction当用户双击该模块时调用的MATLAB函数。5)属性格式字符串Attributesformatstring指定在该模块的图标下显示模块的哪个参数和格式。步骤6

选择as以first.mdl保存上述模型。步骤7

选择simulation→start或工具栏的仿真按钮，仿真first.mdl模型，双击示波器按钮，将显示波形结果。34MATLAB7.X程序设计7.4子系统7.4.1子系统建立的方法

Simulink允许建立类似于MATLAB的函数文件功能的子系统。建立子系统有两种方法：1对已存在的模型的某些部分或全部使用菜单命令Edit→CreateSubsystem，封装为子系统。2使用Ports&Subsystems模块库中的Subsystem模块直接创建子系统。

35MATLAB7.X程序设计7.4.2子系统的封装把已存在的Simulink模型中的某个部分封装为子系统是建立子系统的重要方法，步骤如下：1)用矩形框选择要封装的部分，包括模块和信号线。2)在模块窗口菜单选项中选择菜单EditCreatesubsystem，出现封装后的子系统。子系统有一个默认的输入端口和输出端口，默认名为In1和Out1。若查看子系统的内容或对子系统进行再编辑，可以双击子系统模块，则会显示子系统内容的新窗口。在窗口内，除原始的模块外，Simulink自动添加了输入和输出模块，分别代表子系统的输入端口和输出端口。

36MATLAB7.X程序设计3)

选择EditEditMask…设置封装参数，主要有Icon，Parameters，Initialization和Documentation四个选项卡。Icon选项卡用于设定封装模块的名字和外观。Parameters选项卡用于输入变量名称和相应的提示。Initialization选项卡用于初始化封装子系统。Documentation选项卡用于编写与该封装模块对应的Help和说明文字，分别有Masktype、MaskDescription和Maskhelp栏。37MATLAB7.X程序设计设置参数设置对话框中的Apply按钮用于将修改的设置应用于封装模块；Unmask按钮用于将封装撤销，则双击该模块就不会出现定制的对话框。38MATLAB7.X程序设计例7-2

创建求多项式的积分和导数的子系统。39MATLAB7.X程序设计步骤140MATLAB7.X程序设计步骤2

选择求多项式的积分和导数的模块，用矩形框选择要封装的部分，选择部分出现小黑块编辑框。步骤3

在模块窗口菜单选项中选择菜单EditCreatesubsystem，出现封装后的子系统。子系统有一个默认的输入端口和输出端口，默认名为In1和Out1。41MATLAB7.X程序设计42MATLAB7.X程序设计若查看子系统的内容或对子系统进行再编辑，可以双击子系统模块，则会显示子系统内容的新窗口。在窗口内，除原始的模块外，Simulink自动添加了输入和输出模块，分别代表子系统的输入端口和输出端口。43MATLAB7.X程序设计44MATLAB7.X程序设计7.4.3条件执行子系统条件执行子系统是指在一定条件下才执行某项操作的子系统。常见的条件执行子系统有如下三种：1使能子系统使能子系统(EnabledSubsystem)是用来模拟具有多个操作模式的系统。一个普通的子系统可以通过添加一个使能模块使之成为一个使能子系统。45MATLAB7.X程序设计2触发子系统

触发子系统(TriggeredSubsystem)是指每当接收到触发信号时，子系统执行。3使能触发子系统

使能触发子系统(EnabledandTriggeredSubsystem)就是触发子系统和使能子系统的组合，含有触发信号和使能信号两个控制信号输入端，触发事件发生后，Simulink检查使能信号是否大于0，大于0就开始执行。46MATLAB7.X程序设计

7.5命令窗口创建Simulink模型7.5.1Simulink模型文件操作命令在命令窗口中常用的Simulink模型文件操作有三种：创建新模型、打开模型和保存模型。1创建新模型new_system命令用来在MATLAB的工作空间创建一个空白的Simulink模型,调用格式为：

new_system('newmodel',option)其中'newmodel'为模型名；option选项可以是'library'和'model'两种，也可以省略，默认为'model'。47MATLAB7.X程序设计2打开模型open_system命令用来打开逻辑模型，在Simulink模型窗口显示该模型,调用格式为：

open_system('model')

其中‘model’为模型名。例如在命令窗口输入语句open_system('L7_2')，打开已建立的L7_2模型文件。48MATLAB7.X程序设计3保存模型save_system命令用来保存模型为模型文件，扩展名为mdl,调用格式为：

save_system('model',文件名)其中'model'为模型名可省略，如果不给出模型名，则自动保存当前的模型；文件名指保存的文件名，是字符串，