《SystemView概貌》PPT课件.ppt

1,第3篇,SystemView 仿真分析基础,2,第9章 SystemView 概貌,本章主要内容如下： 9.1 概述 9.2 系统窗口（ System Window ） 9.3 系统定时 9.4 图符库（Token Reservoir） 9.5 线性系统滤波器图符 （Linear Sys Filters） 9.6 分析窗口（Analysis Window） 9.7 小结,3,9.1 概述,特点：图形化编程方式 主要功能： 围绕着系统仿真分析这个目标，主要功能分为 1、设计构建系统； 2、对设计构建的系统进行动态仿真和分析。 SystemView 的工作环境： 系统窗口（System Window） 分析窗口（Analyses window）,4,9.2 系统窗口（System Window）,设计与仿真区,图符库,状态栏,工具条,5,SystemView 的工具条,工具条提供了用于构建系统、进行系统仿真运行的各种操作工具按钮，如p184 表9-1和p185 图9-2 所示。 与系统构建直接有关的工具有八个： -删除对象（Delete Objects） -断开图符连接（Disconnect Tokens） -连接图符（Connect Tokens） -复制图符（Duplicate Tokens） -倒置图符（Reverse Tokens） -创建子系统（Create Metasystem） -显示子系统（View Metasystem） -重画系统（Redraw System）,6,SystemView 的工具条的功能,对图符进行连接、复制、断开、删除； 设置系统定时； 启动与停止系统的仿真； 进行一定形式的系统分析，如求出根轨迹，Bode图等； 提供到分析窗口和其它可用功能的接口。,7,9.3 系统定时,系统定时是SystemView中的重要工具。 在SystemView中，即使所设计的系统是模拟系统也被处理为离散时间的数字系统。 因此，需要有一个系统时钟，并且需要对仿真时间即仿真样本数进行设定。,8,系统定时的主要内容,对系统采样率（Sample Rate）和每次仿真运行的样本数（No. of Samples）这两个参数进行设置。 若要进行多循环仿真，则还须对系统仿真循环数(No.of System Loops)进行设置。,9,仿真运行样本数,系统采样率,系统仿真循环数,10,系统定时设置需考虑的因素（P188）,（1）系统采样率是全系统的主时钟，使用多速率系统设计仿真分析时，要注意：局部的采样率不能高于系统采样率。 （2）根据采样定理，系统采样率确定后，系统内所有信号的最高频率也就被决定了，因此系统中采用的各个图符工作的最高频率均必须小于系统采样率的二分之一。,11,系统定时设置需考虑的因素（P188）,（3）系统采样率可用采样间隔来定义，系统仿真运行的样本数可用仿真起始与终止时间来设定。 Simulation Time=No.of Samles/SampleRate(Hz) =Stop time-Start Time 注：离散时间系统中，样本数必须为整数。因此，如果用户以时间单位进行系统定时，SystemView最终都会将设定时间进行折算，并舍入为整数个样本点后处理。因此，直接采用样本数定义仿真时间更为合适。,12,系统定时设置需考虑的因素（P188）,（4）算子库中的FFT算子是基-2运算，如要进行FFT，系统仿真样本数需取为2的整数次幂。此时：频域采样间隔dF与系统采样率Fs和FFT算子中的运算点数N的关系为dF=Fs/N，因此，为防止产生频谱泄漏，应保证Fs和待分析信号频率的设置是dF的整数倍。 （5）采样率的确定应以满足所设计的系统要求为出发点。采样率过低有可能损及仿真精度，但采样率过高同时仿真时间又有一定要求时，可能会大大增加仿真运行的样本数。 （6）采样率的设置与所设计系统中的图符参数定义也有关系，配合不当时会造成所设计的系统从原理上正确但仿真却失败的情况。,13,9.4 图符库（Token Reservoir）,基本库（Main Library），按功能划分为八个库（Library）； 系统构建时的基本库实际上由下面四个库组成： 信号源库（Source Library）； 信号接收器库（Sink Library）； 算子库（Operator Library）； 函数库（Function Library） 而MetaSystem、MetaSystem I/O、加法器（Adder）和乘法器（multiplier）这四个库的情况有所不同。,14,图符库（Token Reservoir）,专业选用库（Optional Library），简称专用库，按功能划分为六个库（Library）。 自定义图符库（Custom Token Library）； 通信库（Communicates Library）； DSP库（Bit-true DSP）； 逻辑库（Logic Library） 射频/模拟库（RF/Analog Library）； MATLAB链接（M-Link）。,15,图符的初始化操作流程 （p191）,（1）双击该图符所属的库的通用图符，使之出现于系统设计区中，也可直接用鼠标拖放至设计区中； （2）双击该通用图符，打开相应的库选择窗口，如图9-4示出的是算子库选择窗口；也可右击通用图符后在快捷菜单中选择Library得到； （3）根据系统设计要求，选择包含所需使用图符的子库； （4）选中所需的图符后，单击 按钮；打开该图符的参数定义窗口； （5）根据图符在系统中的功能要求等，进行该图符的参数定义（设置）； （6）完成图符参数定义以后，依次单击各窗口的OK键，关闭窗口后，设计区内的通用图符已改变为所需使用的图符。至此，图符的初始化已经完成，该图符已可用于构建系统。,16,关于图符的选择,选择合适的图符并正确地进行参数定义是系统设计的关键，这个问题需在系统设计开始之初就要加以考虑。 同样功能的系统，SystemView中因使用不同的图符会得到不同的系统实现结构。 对SystemView提供的图符有较好的了解是系统设计的必要基础。 对所要设计的系统的目的和原理有一个清晰的理解，才能选择合适的图符并进行正确的参数定义。,17,9.5 线性系统滤波器图符 （Linear Sys Filters）,位于基本库内的算子库（Operator）中。这是一个功能非常广泛的算子，能够实现所有线性系统包括滤波器的传递函数，所以是系统设计中最常使用的图符之一。 此算子的图符参数定义窗口称为线性系统设计窗口，用户可根据具体的应用问题用多种方法对所要使用的线性系统图符参数进行定义，以确定以下系统函数H(z)： 式中N(z),D(z)都是z-1的多项式，分别称为H(z)的分子、分母多项式。,18,线性系统设计窗口,直接输入系统函数的分子分母多项式系数,单位冲激响应曲线显示区,滤波器设计,模拟系统函数设计,数字系统函数设计,19,9.5.2 线性系统滤波器图符参数的定义,1Linear Sys Filters算子用作线性系统 如果所要使用的线性系统是数字系统，则最直接的方法是根据系统传递函数表达式直接在线性系统设计窗口的左上部系数输入框内键入分子分母多项式的系数。（p193，图9-6） 可在窗口右侧的Design框中Z-Domain进行系数设置。与前面不同，这一窗口的线性系统采用了多级四阶节的级联形式实现。（p194,图9-8） 可在窗口右侧的Design框中Laplace 下通过Define,打开模拟系统的自定义S域设计（Custom Laplace Design）窗口， 进行模拟线性系统设计。（p196，图9-12） 注意 ：进行参数定义后，通用图符将改变为模拟域的算子图符H(s)，但其最终结果仍然是Z域中的传递函数，并会在线性系统的设计窗口的系数框中显示，不过这一转换由SystemView在后台进行。,20,9.5.2 线性系统滤波器图符参数的定义,2 Linear Sys Filters算子用作滤波器 图符参数通过Design框内直接进行给定滤波器的频域指标的定义。 共包括了四种滤波器，即FIR滤波器（FIR），模拟滤波器（Analog），通信滤波器（Comm）和自定义滤波器（Custom）。（p193，图9-7） 注意：这里FIR和模拟滤波器分别使用数字频率Fd与模拟频率Fa 。模拟频率Fa即实际频率（Hz），数字频率Fd与模拟频率Fa及系统采样率Fs之间关系为 这是一个无量纲的量，但SystemView仍用Hz表示，称为相对频率（Rel Freq.）。 （p195，图9-10）,21,9.5.3用Linear Sys Filters算子实现一个模拟积分器 （演示：自定义S域设计：p196图9-12）,模拟积分器的系统函数如下：,22,SystemView 数字系统仿真的实质,模拟积分器输入x(t)与输出y(t)之间有下之关系： 如取 ， ，代入后两边取Z变换即 可得H(z) 比较线性系统设计窗口分子分母多项式系数框显示内容，与上式完全一致。因此，SystemView是采用双线性变换将所设计的模拟系统转换成了数字系统。,23,对初学者来说，了解“SystemView是采用双线性变换将所设计的模拟系统转换成了数字系统”这一点是很重要的。其原因在于： 第一，这样得到的数字域传递函数中的系数将随采样间隔T即随系统采样率Fs的改变而改变，这与直接在Z域上定义的传递函数不同； 第二，用数字域传递函数对模拟系统进行仿真总是近似的，总与实际情况有所出入，因此在所设计的系统进行仿真运行时，有时可能观察到结果与理论不符的情况，但主要特征不致受损。,24,9.5.4 练习（随堂进行）,1 按本书中所述步骤在SystemView的系统窗口内用线性系统滤波器算子构成模拟积分器。随后，对其输入、输出分别连接上信号源和信号接收器，在信号源分别为单位冲激、阶跃、斜坡（time），正弦，周期脉冲，信号接收器分别为SystemView，Real Time时对上之由三个图符构成的简单系统进行仿真运行。系统定时设置取默认值，仿真运行点数取50。各信号源参数设置均取默认值。 2. 在算子库的Integral/Diff子库内，找到SystemView的积分算子（Integral），对其进行图符参数定义。定义过程中，参数定义窗口左边Integration Order选择框中分别选择Zero Order与First Order，初始条件取默认值。完成图符参数定义后仍按上述构建一个三图符系统。同时仿真运行这三个系统，比较信号输出。,25,9.6 分析窗口（Analysis Window）,分析窗口工具条,分析窗口工具条,接收数据计算器,26,9.6.3 接收数据计算器 （Sink Calculator）,27,9.6.3 接收数据计算器 （Sink Calculator）,接收数据计算器的一个突出优点： 在对选定的数据进行分析处理后，产生的分析处理结果由一个新的活动窗口予以显示并存放，并可对这个活动窗口中的数据继续执行所选定的任意分析处理，由此产生的新的分析处理结果又依次由新的活动窗口显示与存放。这样，对仿真结果所进行的一系列处理及其结果都可以在分析窗口中得到保存从而实现了序列处理（