仿真_6_SIMULINK_子系统及封装演示幻灯片

主讲教师:姜萍,MATLAB与系统仿真第六章,1,6.2模块化与封装（建立子系统）,一、模块化当模型很大很复杂时，可将一些模块组合成一个子系统，可简化仿真模型，便于系统的设计与分析。建立子系统可有两种形式：组合已经存在的模块：用鼠标选中需组合的模块，EditCreateSubsystems;把Ports&Subsystems中的Subsystems模块加入到模型中，双击打开子系统编辑窗口，添加模块。这时，经模块化后，双击子系统仍可看到内部模块。要修改参数，需要逐个打开各模块来设置，比较麻烦。如要有一个子系统的参数设置对话框代替多个对话框，就要采用封装技术。,目录,前页,后页,2,组合已经存在的模块,3,把Subsystems模块加入到模型中，再添加模块,4,二、封装,先看SimulinkExtra中的PID模块，内部也是多个模块组成的子系统，但不需要逐个打开各模块来修改参数，而有一个子系统的参数设置对话框（自己创建）代替多个对话框，设置一些关键参数。优点：用户与模块内部的复杂性隔绝；提供一个描述性的、友好的用户接口；保护模块的内容免受无意识的干扰。利用Simulink的封装功能，就可以子定义做出一个模块的对话框和图标。,目录,前页,后页,5,6,封装过程：,用以上两种方式模块化方法创建子系统，需在各模块上给封装后需赋值的参数指定变量名（字母）；选中子系统，然后选择EditMaskSubsystems；使用封装编辑器设计图标、对话框、文本。有四个标签页：Icon模块名字和外观Parameters输入参数Initialization参数初始化Documentation模块文字说明完成封装后，再双击模块，就出现新的封装对话框，而非子系统内部模块。若要解除封装，在EditMask中用Unmask即可。,mypid1.mdl,目录,前页,后页,7,PID调节器,8,标签页(1)Icon模块名字和外观,目录,前页,后页,9,10,11,标签页(2)Parameters输入参数,目录,前页,后页,12,13,14,标签页(3)Initialization参数初始化,目录,前页,后页,15,标签页(4)Documentation模块文字说明,目录,前页,后页,16,17,一、仿真模型的参数化,在Simulink环境下，仿真模型的参数可以是实际数值，也可以是字母表示的变量名。字母表示的仿真模型参数可以在Workspace工作空间中赋值，也可在M文件中赋值，然后进行模型的运行。,目录,前页,后页,6.3复杂系统的综合仿真,18,例如某系统结构固定，参数较多，根据不同实际情况有多套参数。,19,二、从命令行运行Simulink仿真模型,前面都是在Simulink环境下，用菜单命令运行仿真模型，从命令行运行模型的方式可使用户在M文件中运行仿真，可允许用户改变仿真模型的参数，也可在M文件中控制模型的运行。t,x,y=sim(model,timespan,options,ut)t返回仿真的时间向量x返回仿真的状态矩阵y返回仿真的输出矩阵,目录,前页,后页,20,t,x,y=sim(model,timespan,options,ut)model仿真模型名称timespan仿真的起始和终止时间两种：1、tFinal终止时间，起始时间为02、tStarttFinal起始和结束时间options指定可选的仿真参数，由simset建立ut可选的对顶层输入端口模块的外部输入其中，只有model是必需的参数。,目录,前页,后页,21,simset指定仿真参数必须用于sim命令中，主要包括：AbsTol：默认值为1e-6，设定绝对误差范围。Decimation：默认值为1，决定隔多少个点返回状态和输出值。Solver：解法器的选择。MaxRows：默认0，表示不限制。若为大于零的值，表示限制输出和状态的规模，使其最大行数等于该数值。InitialState：一个向量值，用于设定初始状态。FixedStep：正数表示步长的大小，仅用于固定步长。MaxStep：默认auto，变步长模式中最大的步阶大小。Simget(模型文件名）得到该模型的仿真参数：get_param获取仿真模型或仿真模块的参数set_param设置仿真模型或仿真模块的参数,目录,前页,后页,22,三、与M函数的组合仿真,如果仿真模型中用到的复杂环节具有特殊结构和特殊运算，在Simulink提供的现成的模块库中找不到，用户可以自行编制函数，再连接到Simulink搭建的仿真模型中。在Simulink模块库User-DefinedFunctions中选择MATLABFcn加入搭建的仿真模型中，双击模块打开函数对话框，键入要连接的函数文件名，模型运行时就会调用该函数文件。,例题：将实验四函数文件中的非线性饱和函数加入simulink的模型中。,23,24,25,26,四、条件子系统,前面的子系统，对于一定的输入，子系统必定产生输出。但有些情况下，只有满足一定的条件子系统才执行。即：子系统的执行依赖于一个控制信号，由子系统单独的控制端口输入。由此，条件子系统执行时，不仅依赖于子系统本身的输入信号，还受到控制信号的约束。,目录,前页,后页,1、使能子系统(EnableSubsystem)使能子系统除原有的输入、输出外，还有一个控制系统的激活端口，只有当控制信号为正，子系统被激活，使能子系统才执行。,控制信号可为标量或向量，标量的信号值大于0是子系统被激活；向量的任一个元素大于0，就能激活。,使能子系统模块位于Ports&Subsystems,使能子系统模块中，打开Enable模块对话框，可以设置其状态时保持还是重置、是否输出激活控制信号等。,27,使能子系统Enable模块,28,目录,前页,后页,Enable模块对话框,Stateswhenenabling:held表示使能子系统开始执行时，系统中的状态保持不变。,Stateswhenenabling:reset表示使能子系统开始执行时，系统中的状态重新被设置为初始参数值。,Showoutputport选择是否输出激活控制信号,29,例：利用使能子系统将幅值为4的正弦交流信号转换为同幅值的直流信号,30,目录,前页,后页,2、触发子系统(TriggeredSubsystem)触发子系统除原有的输入、输出外，也有一个控制系统的激活端口，根据触发模块的四种触发事件进行选择，使触发子系统执行。,触发子系统模块位于Ports&Subsystems,触发子系统模块中，打开Trigger模块对话框，可以选择触发事件。,1)rising上升沿触发控制信号出现上升沿时开始执行2)Falling下降沿触发控制信号出现下降沿时开始执行3)either边沿触发