MATLAB-Simulink仿真系统课件

Simulink仿真系统在MATLAB中，Simulink是用来对动态系统进行建模、仿真和综合分析的交互工具。

可使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建的模型库，描述、模拟和精化系统行为。内容简单示例

Simulink仿真环境仿真模型的创建动态仿真与结果分析子系统的创建与封装连续系统建模简单示例步骤1：进入Simulink仿真环境单击Matlab命令窗口中的Simulink按钮选择‘File’‘New’‘Model’命令在Matlab的命令窗口中输入命令simulink

可打开“SimulinkLibararyBrowser”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。简单示例步骤2：创建模型添加Simulink模块;设置模块的属性；

连接模块。

在模型窗口中，生成了仿真模型。简单示例步骤3：运行仿真系统

设置仿真参数;启动仿真；

修改仿真显示的结果。

双击示波器，生成示波器窗口。运行仿真可观察仿真结果。

Simulink仿真环境——工具栏

新建一个Simulink模型；

打开一个已创建的Simulink模型；

将浏览器设置在桌面的最高层；

关键词查找。——菜单栏

模块库浏览器(SimulinkLibraryBrower)Simulink下常用模块Simulink提供了诸多子模块组,每个子模块组中还包含众多的下一级子模块及模块组.

输入模块组Sources

(可用来驱动系统,作为输入信号)

输出池模块组Sinks

连续系统模块组Continuous

离散系统模块组Discrete

非线性模块组Discontinuities

数学函数模块组MathOperations

查表模块组Look-upTables

用户自定义函数模块组User-definedFunctionsSimulink下常用模块

信号模块组SignalRouting

信号属性模块组SignalAttributes创建仿真模型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，是进行动态系统仿真的基础创建仿真模型鼠标左键法鼠标右键法

仿真模块操作(1)添加一个仿真模块(2)模块的选定单个模块的选定多个模块的选定创建仿真模型

仿真模块操作(3)模块的复制(4)模块的删除(5)模块的移动(6)模块大小的调整(7)模块的旋转菜单或鼠标右键：Format/Rotate创建仿真模型

仿真模块操作(10)模块参数的设置双击相应模块，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设置，也可根据需要修改各项参数设置。创建仿真模型

仿真信号线(1)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以是矢量信号。(2)绘制支路信号线光标指向分支线的起点，按下鼠标右键（或按ctrl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。创建仿真模型

仿真信号线(3)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。创建仿真模型

仿真信号线(6)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，在编辑框中输入标签，再用鼠标把标签拖到合适的位置。创建仿真模型

对模型的注释(1)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，出现编辑框，输入完所需的文字后，在框外单击鼠标左键。(2)注释位置的移动仿真参数设置

Solver选项页设置仿真时间、解算方法、输出选择等。菜单Simulation/simulationparameters命令,完成对各项仿真参数的设置。包括Solver、workspaceI/O、Diagnostics、Advanced、Real-TimeWorkshop选项(1)仿真时间Starttime和Stoptime仿真参数设置

Solver选项页(3)输出模式设置细化输出、产生额外输出、只产生指定的输出。一般取缺省设置。仿真参数设置Workspace选项页(1)Loadfromworkspace仿真数据输入输出设置。

在模型窗中若使用输入摸块In，需选中Input复选框，并在文本框中输入指定的变量名，例如[tu],若输入模块有n个，则u的第1,2,…,n列分别送往输入模块In1,In2,…,Inn

外部输入采用的形式可以是输入矩阵，也可以是结构数组。仿真结果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。有以下几种方法：(1)观察输出轨迹；

(2)以文件形式输出；

(3)直接显示数据输出；

(4)用表盘和量计显示输出；

(5)进行数字信号处理、分析输出利用输出模块分析仿真结果分析利用输出模块分析(1)观察输出轨迹1)用Scope模块或XYGraph模块2)将输出信号写入返回变量，并利用MATLAB命令绘图3)使用ToWorkspace模块把输出写入到Matlab工作空间，然后再通过Matlab的绘图命令绘制输出轨迹。仿真结果分析利用输出模块分析(2)以文件形式输出仿真结果

利用输出模块库中的Tofile模块可以将仿真结果以Mat文件的格式直接保存到数据文件中。(3)直接显示数据输出

输出模块库中提供了一个Display模块，用于直接显示数据。仿真结果分析利用输出模块分析(4)表盘和量计显示输出

利用Dials&Gauges模块库。(5)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块，以便获得信号的处理结果。在DSPBlockset中提供了丰富的数字信号处理模块。SimulinkExtra中的AdditonalSinks也提供了一些输出模块。仿真结果分析使用函数分析使用函数对仿真结果进行分析，灵活方便仿真实例例:非线性控制系统如图所示:饱和非线性模块的饱和上界和下界分别设置为2和-2;死区非线性模块的死区起止值分别设置为-0.1和0.1常用的Source库信源用来向模型提供信号.没有输入口,而至少有一个输出口.Clock:

(连续)仿真时钟,输出每个仿真步点的时刻.

Constant:恒值输出,数值可设置FromFile:

从文件读数据,从MAT文件获取信号矩阵,信号以行方式存放,第一行是时间,其余每行存放一个信号序列.FromWorkspace:从工作内存读矩阵数据,以列方式存放信号的信号矩阵[T,U]必须存在于MATLAB工作空间.SignalGenerator:信号发生器,可产生正弦,方波,锯齿波,随机波.常用的Source库信源Sine:

正弦波输出,可设置幅值,相位,频率.

Step:阶跃输出,可设置阶跃时刻,阶跃前后的幅值.常用的Source库信源例:调用MATLAB工作空间中的信号矩阵作为模型输入.输入为functionTU=source1(T0,N0,K)t=linspace(0,K*T0,K*N0+1);N=length(t);U1=t(1:(N0+1)).^2;U2=(t((N0+2):(2*N0+1))-2*T0).^2;u3(1:(N-(2*N0+2)+1))=0;U=[u1,u2,u3];TU=[t’,u’]

常用的Source库信源例:调用MATLAB工作空间中的信号矩阵作为模型输入.输入为(2)构造简单的接收信号用的实验模型:“FromWorkspace”,”Scope”并连接(3)模块的参数设置:“FromWorkspace”中的data中填写TU(4)在命令窗口运行:TU=source1(1,100,4);(5)在模型窗口进行仿真.常用的Sink库信宿用来接收信号,显示信号.Display:

数值显示.

Scope:

示波器Stop:

终止仿真,可接受向量输入,任何分量非零时,终止整个仿真.常与关系模块配用.ToFile:

把数据保存为文件.ToWorkspace:

把数据写成矩阵.XYGraph:

显示X-Y图形示波器显示实时信号示波器工具栏工具的使用;

示波器纵坐标范围的手工设置;

示波器横坐标的设置;

把示波器数据送入MATLAB工作空间;

多信号显示区设置;

设置为游离示波器.仿真(参数)的配置Simulink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程.解算器类别:变步长(Variable-stepsolver)

定步长(Fixed-stepsolver)具体算法:ode45(四解龙格库塔法)

ode23