MATLAB程序设计电子教案第7章.ppt

第7章Simulink模拟环境，MATLAB7。x编程，2/53，主要内容：Simulink的工作环境；模型文件的生成和仿真；子系统打包过程。MATLAB7。x编程，3/53，7.1Simulink的开始和结束，7.1.1Simulink简介Simulink是MATLAB的重要组成部分，它是用于动态系统建模、模拟和分析的面向块的模拟软件。Simulink提供了建立系统模型、选择模拟参数和数值算法、启动模拟程序以及设置其他输出以观察模拟结果的功能。MATLAB7。x编程，4/53，7.1.2Simulink中的启动和“编辑模型”(edit model)窗口，Simulink的启动方法如下：1)要启动Simulink，请在MATLAB的命令窗口中输入Simulink语句。启动Simulink后，将显示“Simulink模块库浏览器”(SimulinkLibraryBrowser)窗口。2)在MATLAB的主窗口工具栏上，单击Simulink命令按钮。3)在MATLAB的主窗口File菜单中，选择New菜单项下的Model命令，将出现Simulink模块库浏览器窗口，同时出现名为untitled的“编辑模型”(edit Model)窗口。MATLAB7。x编程、5/53、Simulink中的“编辑模型”(edit model)窗口由菜单、工具栏、模型块窗口和状态栏组成。此处的菜单提供了创建和仿真模型的几乎所有功能。工具列是模型建立和模拟期间常用功能的指令按钮，模型图块视窗是模型编辑区域，状态列是模拟期间的状态资讯。MATLAB7。x编程，6/53，file中的常用菜单项功能，菜单项功能Modelproperties模型属性Print .打印模型PreferencesSIMULINK界面的首选项选项Close关闭当前SIMULINK窗口。MATLAB7。x编程，7/53，Edit中的常用菜单项功能，菜单项功能Createsubsystem创建子系统Masksubsystem .套装软体子系统Lookundermask套装软体子系统的内部结构检视Updatediagram更新模型区块图的外观，MATLAB7。x编程、8/53、View中的常用菜单项功能、菜单项功能Gotoparent是当前系统的父系统Modelbrowseroptions模型浏览器设置Blockdatatipsoptions鼠标位于模块上时，显示模块内部数据Librarybrowser库浏览器modelbrow seroptionsx编程，9/53，Simulation中的常用菜单项功能，菜单项功能Start/Stop启动/停止模拟配置参数.设定模拟参数Normal一般Simulink模型加速器支援加速Simulink模型，MATLAB7。x程式设计，10/53，Format中的常用功能表项目功能，功能表项目功能Textalignment标注文字对齐工具使用Enabletexcommands时，tex指令有效的Filpname翻转模组名称Filpblock/RotateBlock翻转/旋转模组sspx编程，11/53，tools中的常用菜单项功能，菜单项功能SimulinkdebuggerSimulink调试器Fixed_pointsettings浮点设置Modeladvisor模型咨询Lookuptableeditor，MATLAB7。x编程、19/53，2三角函数和三角函数是数学函数子库Math中的模块，双击三角函数模块时，会出现“设置参数”对话框。对话框的上半部分是参数说明，下半部分是参数设置的。其中Function是可选的三角函数，Outputsignaltype是自动、实数和复数。MATLAB7。x编程、20/53，3数学函数和数学函数(Mathfunction)是Math的数学函数子库的模块，双击Mathfunction模块时，会显示设置参数对话框。上半部分是参数说明，下半部分是参数设置。其中Function是可以选择的数学函数，Outputsignaltype是自动、实数和复数。，MATLAB7。x编程、21/53，4示波器、示波器(Scope)是常用模块子库中的模块，用于接收输入信号和实时显示信号波形的曲线。示波器的设置参数对话框有两页。其中General页面设置坐标轴数目Numberofaxes，浮点为floatingscope，时间范围为Timerange，采样增益为Sampling；History页面设定是否将数据点Limitdatapointstolast保存到工作空间Savedatatoworkspace。MATLAB7。有三种方法可以选择为7.3.1模块的任务1模块选择的模块：x编程、创建22/53，7.3模型文件和。1)选择单个模块只需在模块上单击选定对象，选定对象的四个角上就会出现一个黑色小块编辑框。2)选择多个模块如果选择了多个模块，请按住Shift键，然后单击所需的模块。或者，如果用鼠标拖动矩形虚线框，并将所有要选择的模块框放在其中，则将选择矩形框中的所有模块。3)选择所有模块要选择所有模块，您可以选择菜单Edit Selectall。MATLAB7。有两种方法：x编程、23/53，2模块复制和模块复制。1)复制不同模型窗口(包括“模型库”窗口)之间的模块，然后用鼠标将选定的模块拖动到另一个模型窗口。从菜单和工具栏中，选择使用Copy和Paste命令的模块。2)在同一模型窗口中复制模块选择，单击鼠标右键，然后将模块拖动到相应位置，然后释放鼠标。选择模块，按住Ctrl键，使用鼠标将对象拖动到适当的位置，然后释放鼠标。使用菜单和工具栏上的Copy和Paste命令。MATLAB7。x编程，移动24/53，3模块，移动模块有两种方法。1)在同一型号窗口中移动模块选择所需的模块，然后用鼠标将模块拖到相应的位置。2)在其他模型窗口之间移动模块在其他模型窗口之间移动模块，在使用鼠标移动模块的同时按住Shift键。模块移动时，连接的连接也随之移动。MATLAB7。x编程，删除25/53，4模块，要删除模块，请选择删除模块，然后按Delete键。选择要删除的模块，然后使用菜单和工具栏中的Edit Cut。5如果选择需要更改模块缩放大小的模块，并出现黑色小块编辑框，则可以使用鼠标拖动编辑框进行放大或缩小。在菜单view中，使用Zoomin/Zoomout。MATLAB7。x编程，翻转26/53，6模块，选择的模块，菜单Format 选择模块，然后选择菜单“格式”“旋转块”，将模块旋转90度。7单击“编辑和修改模块名称”下或旁边的模块名称，将显示一个虚线编辑框，您可以在其中编辑和修改模块名称。选择模块，然后选择菜单Format Font以打开“字体设置”对话框。MATLAB7。x编程、27/53，7.3.2信号线工作、信号线工作是在创建模型文件时连接模块，常用的信号线包括：1模块之间的连接首先按住鼠标左键，直到光标位于模块的输出端，光标变为10个字符，然后拖动到另一个模块的输入端。MATLAB7。x编程，28/53，2信号线分支和线，1)分支生成信号线分支上指向光标，按鼠标右键，光标更改为10个字符，拖动到分支线末端，然后释放鼠标；或者，按住Ctrl键，然后按住鼠标左键，拖动鼠标分支线的端点。2)选择信号线折线上已有的信号线，将光标指向角拐点，按住Shift键，然后按住鼠标左键，光标变为小圆圈，用鼠标拖动小圆圈，将折叠拉到适当的位置，然后释放鼠标。MATLAB7。x编程，29/53，3填充注释，双击信号线，出现矩形文本输入框，使您可以添加文本说明(label)。MATLAB7。创建x编程、30/53，7.3.3模型文件，创建模型文件时，右键单击“Simulink模块库浏览器”(SimulinkLibraryBrowser)窗口中的相应模块，选择下拉菜单中的第一项，将其添加到创建的模型文件中，然后只需使用信号线连接每个模块即可。MATLAB7。x编程，生成31/53，示例7-1方波信号模型。在步骤1的Simulink模组资源库浏览器中的模组信号产生器上按一下右键，将显示下拉式功能表，您可以选取第一个项目，然后将其加入至建立的模型。按照步骤2 1继续填充示波器模块。通过三级信号线连接两个模块，建立信号发生器型号。MATLAB7。双击x编程，第32步(共53步)，第4步模块的设置参数SignalGenerator模块，将显示设置参数对话框，如图所示。上半部分是参数说明，仔细阅读可以帮助用户设置参数。Waveform包括Sine、Square、sawtooth和random的波形形式。Amplitude是正弦振幅。频率是正弦频率。MATLAB7。设置x编程，第33步(共53步)，第5步模块的属性每个模块的属性对话框内容都相同。属性名称及其含义如下：1)描述说明如何在模型中使用模块的注释。2)优先级Priority指定模块相对于其他模块执行的优先级。3)标记Tag用户添加到模块中的文本格式标记。MATLAB7。x编程，34/53，4)调用函数Openfunction用户双击相应模块时调用的MATLAB函数。5)属性格式字符串Attributesformatstring指定模块的参数和格式，该模块显示在相应模块的图标下。在步骤6中，选择“文件”“保存as”，将上述模型另存为first.mdl。在步骤7中，选择“模拟”“开始”或工具栏上的“模拟”按钮，模拟first.mdl模型，然后双击示波器按钮以查看波形结果。MATLAB7。x编程，35/53，7.4子系统，如何创建7.4.1子系统Simulink使您可以创建与MATLAB的函数文件功能类似的子系统。创建子系统的方法有两种：对已存在的部分或所有模型使用EditCreateSubsystem菜单命令封装在子系统中。2使用PortsSubsystems模块库中的Subsystem模块直接创建子系统。MATLAB7。x编程、36/53，7.4.2子系统软件包、将现有Simulink模型的一部分封装到子系统中是构建子系统的重要方法。步骤1)使用矩形框选择要封装的部分，包括模块和信号线。2)在模块窗口菜单选项中，选择菜单Edit create subsystem，将显示封装的子系统。子系统具有默认输入和输出端口，默认名称为In1和Out1。如果查看了子系统的内容或编辑了子系统，则双击子系统模块将显示子系统内容的新窗口。除了窗口中的原始模块外，Simulink还自动添加了输入和输出模块，分别表示子系统的输入和输出端口。MATLAB7。x编程，37/53，3)Edit Edit mask .以设置主要由四个选项卡组成的包参数：Icon、Parameters、Initialization和Documentation。Icon选项卡允许您设置包装模块的名称和外观。Parameters选项卡用于输入变量名及其提示。使用Initialization选项卡初始化程序包子系统。Documentation选项卡使您可以创建与文件包模块对应的Help和Description文本，以及Masktype、MaskDescription和mask Help列。MATLAB7。x编程，38/53，使用“设置参数设置”对话框中的“应用”按钮，将修改后的设置应用于文件包模块。使用Unmask按钮取消包时，双击模块不会显示自定义对话框。MATLAB7。x编程，39/53，示例7-2创建了求多项式积分和微分的子系统。MATLAB7。x编程，第40/53步，第1步，MATLAB 7.x编程，第41/53步，选择模块以查找多项式的积分和导数，使用矩形框选择要封装的部分，部分出现小的黑色块编辑框。在步骤3的“模块”窗口菜单选项中选择菜单Edit create subsystem，将显示封装的子系统。子系统具有默认输入和输出端口，默认名称为In1和Out1。MATLAB7。x编程，42/53，MATLAB7。x编程、43/53、查看子系统的内容或重新编辑子系统时，双击子系统模块将显示子系统内容的新窗口。除了窗口中的原始模块外，Simulink还自动添加了输入和输出模块，分别表示子系统的输入和输出端口。，MATLAB7。x编程，44/53，MATLAB7。x编程，45/53，7.4.3条件执行子系统，条件执行子系统是仅在特定条件下执行任务的子系统。典型的有条件执行子系统有三种：1子系统激活子系统(EnabledSubsystem)，可用于模拟使用多操作模式的系统。常规子系统可以添加性能模块以创建能量子系统。MATLAB7。x编程，4