MATLAB基础及应用（第6版）课件：Simulink仿真

MATLAB基础及应用（第6版）

Simulink仿真本章要点

Simulink系统的基本模块仿真模型的编辑仿真参数的设置6.1认识SimulinkSimulink是MATLAB环境下对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包。该系统的两个主要功能就是Simu（仿真）和Link（连接）。一、Simulink的启动和退出1．Simulink的启动在MATLAB操作桌面下，单击工具栏中的“SimulinkLibrary”按钮

；或在命令窗口键入命令“simulink”，单击【Enter】键，都会弹出一个名为“Simulink起始页”的对话框。“Simulink起始页”对话框2．模型的创建

“Simulink起始页”窗口中有“新建”、“示例”和“学习”3个选项卡，其中“新建”选项卡可以选择“空白模型”、“空白子系统”、“空白库”、“空白工程”等；“示例”选项卡是一些精选的建模和仿真实例，可供参考；“学习”选项卡提供“快速入门”的演示资料。

单击“Simulink起始页”窗口中的“空白模型”，会弹出一个名为Untitled（无标题）的空白窗口，所有仿真模型都可以创建在这个窗口中.

Simulink模块库浏览器

单击“新建模型”窗口工具栏中的按钮

，可以打开Simulink模块库浏览器。1．信号源模块（Sources）

信号源模块是输入模块，提供各种类型的信号或数据。SignalGenerator信号发生器ChirpSignal快速正弦扫描信号模块功能模块功能In1创建输入端Ground接地FromFile从文件读数据FromWorkspace从工作空间读数据

Constant常数EnumeratedConstant枚举类型常数SignalBuilder信号生成器Ramp斜波信号Step阶跃信号SineWave正弦波

RandomNumber随机信号UniformRandomNumber均匀随机信号Band-LimitedWhiteNoise带限白噪声DigitalClock数字时钟PulseGenerator脉冲发生器RepeatingSequence重复序列信号RepeatingSequenceStair重复阶梯序列信号RepeatingSequenceInterpolated重复曲线序列信号Clock当前时间DigitalClock数字时间CounterFree-Running自动运行计数器（溢出时自动清零）CounterLimited有限计数器（可自定义计数上限）2．输出模块（Sinks）

输出模块也可称为接收模块，用于显示仿真结果或输出仿真数据。2．输出模块（Sinks）模块功能模块功能Outl创建输出端Terminator通用终端ToFile输出到文件ToWorkspace输出到工作空间Scope示波器FloatingScope浮点格式的示波器XYGraphXY关系图Display实时数值显示StopSimulation输出不为0时停止仿真

7.2Simulink模块操作

一、模块的编辑处理1．模块的操作（1）添加模块当要把一个模块添加到模型中，先在Simulink模块库中找到它，然后直接将这个模块拖入模型窗口中即可。（2）选取模块当模块已经位于模型窗口中时，只要用鼠标在模块上单击就可以选中该模块，这时模块的四角上出现一些黑色的小方块，这些小方块就是该模块的关键点，拖动这些黑色小方块可以改变模块的大小。2．模块位置和外形的调整（1）调整模块位置（2）调整模块大小（3）调整模块方向（4）调整模块颜色和效果3．模块名的处理（1）改变模块名（2）隐藏模块名（3）改变模块名的位置4．复制和删除模块（1）复制模块（2）删除模块三、模块间的连线

1．连接两个模块从一个模块的输出端连到另一个模块的输入端是Simulink仿真最基本的操作。方法是先移动鼠标指向模块的输出端，鼠标的箭头会变成十字形光标，这时按住鼠标左键，拖动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现“重影”时，释放鼠标即完成了连接。2．模块间连线的调整用鼠标单击连线，可以选中该连线。这时会看到线上的一些黑色小方块，这些是连线的关键点。用鼠标按住关键点，拖动即可以改变连线的方向。3．连线的分支仿真时经常会碰到需要把信号输送到不同的接收端的情况，这时就需要分支结构的连线。可以先连好一条线，然后把鼠标移到支线的起点位置，先按下〈Ctrl〉键，然后按住鼠标，将连线拖到目标模块，松开鼠标和〈Ctrl〉键即可。4．删除连线如果想要删除某条连线，可单击要删除的连线，此时连线上出现标记点，表示该连线已经被选中，然后单击模型窗口工具栏中的【剪切】按钮或者直接单击键盘上的〈Delete〉键，即可删除该连线。5．标注连线双击需要标注的连线，可以看到一个文本框，在里面输入标注文字单击回车键确定即可。用鼠标拖动文本框还可以改变标识的位置。另外，在Format→Port/SignalDisplays菜单下还有与连线标注有关的命令：1）SampleTimeColor：将采样时间不同的模块和连线用不同的颜色显示。2）PortDataTypes：在连线上显示传输数据的类型，如double、int32等。6.1.4仿真模型的运行6.1.4仿真模型的运行数学运算模块（MathOperations）

数学运算模块提供了基本数学运算函数、三角函数、复数运算函数以及矩阵运算函数。

在Simulink模块库浏览器左侧的资源列表选中“MathOperations”、或双击右侧窗口中的MathOperations模块图标。数学运算模块的功能模块功能模块功能Sum求和Add加法Subtract减法SumofElements各元素的累加和Bias偏移量Weighted

Sample

Time

Math对信号经过加权时间采样的运算Gain常数增益SliderGain可变增益Product乘法Divide除法ProductofElements各元素的累积DotProduct点乘数学运算模块的功能模块功能模块功能Sign符号函数Abs求绝对值UnaryMinus单一元素的负数MathFunction数学运算函数RoundingFunction取整函数Polynomial多项式MinMax求最大值或最小值MinMax

Running

Resettable求最大值或最小值，带复位功能Trigonometricfunction三角函数SineWaveFunction正弦波形函数AlgebraicConstraint代数上的约束常量Sqrt平方根SignalSqrt信号的的平方根ReciprocalSqrt平方根的倒数

模块属性和参数的设置

1．模块参数的设置Simulink中几乎所有模块的参数（Parameters）都允许用户进行设置，双击要设置的模块就可以打开模块参数设置对话框，不同模块参数设置对话框的项目会不同。

例如“Source”模块库的“Step”模块参数对话框，如图所示。

模块参数设置对话框2．模块属性的设置

选定要设置属性的模块，然后单击“Diagram”→“Properties…”选项；或单击右键在弹出的菜单中选择“Properties…”选项，将得到如图7-9所示的属性设置对话框。该对话框有三个标签Description（说明）、Priority（优先级）和Tag（标记）。根据需要设定的基本属性如下：1）Description（说明）：对该模块在模型中的用法进行说明。2）Priority（优先级）：规定该模块在模型中相对于其它模块的优先顺序，优先级的数值必须是整数（可以是负数），该数值越小，优先级越高。3）Tag（标记）：用户为模块添加的文本格式的标记。6.2.3系统仿真2．模块属性的设置6.3线性反馈控制系统的仿真

对控制系统来说，系统的数学模型实际上是某种微分方程或差分方程模型，因此在仿真过程中需要以某种数值算法从给定的初始条件出发，逐步地算出每一个时刻系统的响应，最后绘出系统的响应曲线，由此分析系统的性能。连续系统模块连续系统模块的功能模块功能模块功能Integrator不定积分IntegratorLimited定积分IntegratorSecond-Order二重不定积分IntegratorSecond-OrderLimited二重定积分State-Space状态方程TransferFcn传递函数Ze