MATLAB和Simulink简介.ppt

MATLAB和Simulink简介 1MATLAB的安装与启动 1 MATLAB的安装2 MATLAB的启动 2MATLAB指令窗 1 工具条2 菜单选项File 文件 Edit 编辑 Debug Window 窗口 Help 帮助 Desktop 3MATLAB中的数值表示 变量命名 运算符号和表达式 1数值的表示例0 1000 00812 7521 8e 68 2e522 32变量的命名1 变量名的第一个字符必须是英文字母 变量名长度不超过31个字符2 变量名中不得包含空格 标点符号 但允许下连字符 3 区分大 小写字母 3基本运算符 Addition加 Subtraction减 Multiplication乘 Division左除 Leftdivision右除 Power幂 Specifyevaluationorder指定运算顺序 4表达式 1 表达式由变量名 运算符和函数名组成 2 表达式将按常规相同的优先级自左至右执行运算 3 优先级的规定为 指数运算级别最高 乘除运算次之 加减运算级别最低 4 括号可以改变运算的次序 4应用MATLAB进行数值运算 例 求 18 4 7 3 52的运算结果 5应用MATLAB绘制二维图线 plot 例 绘制二个周期内的正弦曲线 解 正弦曲线以t为x轴 sin t 为y轴 令取样间隔为0 1 取样长度为4 4 pi 例4 同时绘制二个周期内的正弦曲线和余弦曲线 绘制多条曲线时 plot 的格式为 plot x1 y1 x2 y2 t1 0 0 1 4 pi t2 0 0 1 4 pi plot t1 sin t1 t2 cos t2 MATLAB中关于网格线 标题 x轴标记和y轴标记的命令如下 grid 加网格线 title 加图形标题 xlabel 加x轴标记 和ylabel 加y轴标记 t 0 0 1 4 pi plot t sin t gridtitle 正弦曲线 xlabel Time ylabel sin t MATLAB对汉字的识别在文件名称中不使用汉字为宜 6SIMULINK仿真软件及其应用 1 SIMULINK仿真软件简介SIMULINK是MATLAB里的工具箱之一 主要功能是实现动态系统建模 仿真与分析 SIMULINK提供了一种图形化的交互环境 只需用鼠标拖动的方便 便能迅速地建立起系统框图模型 并在此基础上对系统进行仿真分析和改进设计 启动SIMULINK 1 单击工具栏快捷图标 2 在CommandWindow中输入simulink SIMULINK可提供14类基本模块库和许多专业模块子集 连续系统模块库 Derivative Numericalderivative du dt Integrator Continuous timeintegrationoftheinputsignal State Space State spacemodel dx dt Ax Buy Cx Du TransferFcn Thenumeratorcoefficientcanbeavectorormatrixexpression Thedenominatorcoefficientmustbeavector Theoutputwidthequalsthenumberofrowsinthenumeratorcoefficient Youshouldspecifythecoefficientsindescendingorderofpowersofs TransportDelay Applyspecifieddelaytotheinputsignal Bestaccuracyisachievedwhenthedelayislargerthanthesimulationstep VariableTimeDelay Applyadelaytothefirstinputsignal VariableTransportDelay Applyadelaytothefirstinputsignal Zero Pole Matrixexpressionforzeros Vectorexpressionforpolesandgain Outputwidthequalsthenumberofcolumnsinzerosmatrix oroneifzerosisavector 系统输入模块库 Sources 有限带宽白噪声 输出频率随时间线性变换的正弦信号 输出当前仿真时间 常数输入 以固定速率输出当前仿真时间 Band LimitdeWhiteNoise有限带宽白噪声 Band LimitdeWhiteNoise有限带宽白噪声 Band LimitdeWhiteNoise有限带宽白噪声 Band LimitdeWhiteNoise有限带宽白噪声 2 系统输入模块库以及其中各模块的功能如图4 37所示 图4 37系统输入模块库表4 4系统输入模块功能模块名称模块用途Band LimitdeWhiteNoise有限带宽白噪声ChirpSignal输出频率随时间线性变换的正弦信号Clock输出当前仿真时间Constant常数输入DigitalClock以固定速率输出当前仿真时间FormWorkspace从MATLAB工作空间中输入数据FromFile从mat文件中输入数据Ground接地信号Inl为子系统或其他模型提供输入端口PulseGenerator输入脉冲信号Ramp输入斜坡信号RandomNumber输入正态分布的随机信号RepeatingSequence输入周期信号SignalGenerator信号发生器SignalBuilder信号编码程序SineWave正弦信号初始器Step输入阶跃信号UniformRandomNumber输入均匀分布的随机信号存 系统输出模块库 Sinks 3 系统输出模块库以及其中各模块的功能如图4 38所示 图4 38系统输出模块库表4 5系统输出模块功能模块名称模块用途Display以数值形式显示输入信号FloatongScope悬浮信号显示器Outl为子系统或模型提供输出端口Scope信号显示器StopSimulation当输入非零时停止仿真Terminator中断输出信号ToFile将仿真数据写入 mat文件ToWorkspace将仿真数据输出到MATLAB工作空间XYGraph使用MATLAB图形显示数据 2 用SIMULINK建立系统模型及系统仿真 例4 14 应用SIMULINK对下列系统建模 并进行系统仿真分析 求其单位阶跃响应曲线 首先双击MATLAB图标 单击右方按钮 打开SimulinkLibraryBrowser 见图4 26 单击图4 34中左上方的 Continuous 选项 建立如图4 35所示的untitled空模块窗口 选择Continuous选项 从中选择传递函数 TransferFcn 并用拖曳的方式拖至窗口 再双击传递函数 TransferFcn 得到框图参数 Blockparameters 对话框 如图4 39所示 在对话框中的分子项 Numerator 中取 1 分母项 Denominate 中取 0 210 对应1 0 2s 2 s 环节 点击OK 即得到如图4 40中间的方框 同理再建立传递函数为1 0 01s 的方框 对应Num项为 1 Den项为 0 011 图4 40SIMULINK系统仿真 在Math选项内选择和点 将和点符号设定为 得到如图所示比较点符号 选择增益模块 Gain 拖曳到建模窗口 从Simulink库里的输入模块库 Sources 中选择 step 将它拖曳至建模窗口 从Simulink库里的输出模块 Sinks 库里 选择示波器 Scope 将它拖曳到建模窗口 将各环节移位 安排成如图4 40所示的位置 然后用鼠标左键点住环节输出的箭头 这时鼠标指针变成十字形叉 将它拖曳至想要连接的环节的输入箭头之处放开左键 就完成连线 这样逐一连接 便可完成如图4 40所示的系统仿真框图 使用Simulink菜单中的Start 即可对系统进行仿真 将Scope参数设定为y 2 x 5 双击Scope模块 即可得到如图4 41所示的单位阶跃响应曲线 图4 41系统仿真输出结果显示 1 模块参数选择双击图4 40中各个单元 如Step Sum Gain TransferFen Scope 均会得到类似图4 39所示的框图参数对话框 可根据需要键入参数 对Sum对话框 键入 或 2 模块翻转对反馈回路中的传递函数框图 可在 untitled 窗口上方 点击 Format 在弹出的菜单中 选择FlipBlock命令 则模块将翻转180 若选择RotateBlock命令 则顺时针旋转90 3 示波器 Scope 菜单和常用图形窗口的说明 参见图4 41 第一个窗口 打印示波器显示图形 第二个窗口 示波器参数选择 包括轴数 时间范围 轴标记等 第三个窗口 放大器 XY轴同时放大 第四个窗口 X轴放大器 第五个窗口 Y轴放大器 第六个窗口 示波器望远镜 自动定标 显示图形全貌 通常选用此命令 可获得较合理图形 Step1 Starttheinstaller SelecttheInstalloptionandclickNext Step2 Enteridentificationandlicenseinformation Step3 Reviewthesoftwarelicensingagreement Step4 Chooseth