第9讲 simulink仿真.ppt

第9讲Simulink仿真工具箱,Simulink的概述建立模型Simulink的应用实例子系统与封装S函数的设计,Simulink的概述,1.Simulink的特点（1）设计简单，系统结构使用方框图绘制，以绘制模型化的图形代替程序输入，以鼠标操作代替编程；（2）分析直观，用户不需要考虑系统模块内部，只要考虑系统中各模块的输入输出；（3）仿真快速、准确，智能化地建立各环节的方程，自动地在给定精度要求下以最快速度仿真，还可以交互式地进行仿真。,Simulink的概述,2.Simulink的启动,要启动Simulink必须先启动MATLAB。在MATLAB窗口中，有三种方法启动Simulink：在MATLAB的命令窗口中，直接键入命令simulink；(2)在MATLAB窗口的工具条中，单击Simulink的快捷启动按钮“”；(3)在MATLAB窗口的左下角“Start”菜单中，单击“Simulink”子菜单中的“LibraryBrowser”选项。,1、连续模块（Continuous）continuous.mdlIntegrator：输入信号积分Derivative：输入信号微分State-Space：线性状态空间系统模型Transfer-Fcn：线性传递函数模型Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型Memory：存储上一时刻的状态值TransportDelay：输入信号延时一个固定时间再输出VariableTransportDelay：输入信号延时一个可变时间再输出,Simulink下常用模块库简介,2、离散模块（Discrete）discrete.mdlDiscrete-timeIntegrator：离散时间积分器DiscreteFilter：IIR与FIR滤波器DiscreteState-Space：离散状态空间系统模型DiscreteTransfer-Fcn：离散传递函数模型DiscreteZero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型First-OrderHold：一阶采样和保持器Zero-OrderHold：零阶采样和保持器UnitDelay：一个采样周期的延时,3、Functiont,x,y1,y2,yn=sim(model,timespan,options,ut);说明：model为模型名，其余参数都可以省略；timespan是仿真时间区间，可以使用t0,tf设置仿真起始时间和终止时间，如果是标量则指终止时间；options参数为模型仿真的相关参数，包括仿真参数和求解器的属性；ut为模型的外部输入向量；t为仿真时间列向量，x为状态变量构成的矩阵，y为输出信号构成的矩阵，每列对应一路输出信号。,使用命令操作对系统进行仿真,2simset函数simset函数用来为sim函数建立或编辑仿真参数或规定算法，并把设置结果保存在一个结构变量中。它有如下4种用法。(1)options=simset(property,value,)，把property代表的参数赋值为value，结果保存在结构options中。其中property为需要控制的参数名称，用单括号括起，value为具体数值，用helpsimset命令可以显示出所有的控制参数名。例如相对误差限位RelTol，其默认值为10-3，这个参数在仿真中过大，应该修改成小值，可以使用options=simset(RelTol,1e-7)或options.RelTol=1e-7,使用命令操作对系统进行仿真,(2)options=simset(old_opstruct,property,value,)，把已有的结构old_opstruct(由simset产生)中的参数property重新赋值为value，结果保存在新结构options中。(3)options=simset(old_opstruct,new_opstruct)，用结构new_opstruct的值替代已经存在的结构old_opstruct的值。(4)simset显示所有的参数名和它们可能的值。,使用命令操作对系统进行仿真,3simget函数simget函数用来获得模型的参数设置值。如果参数值是用一个变量名定义的，simget返回的也是该变量的值而不是变量名。如果该变量在工作空间中不存在(即变量未被赋值)，则Simulink给出一个出错信息。该函数有如下3种用法。,使用命令操作对系统进行仿真,(1)struct=simget(modname)，返回由modname指定的模型的参数设置的选项options结构。(2)value=simget(modname,property)，返回由modname指定的模型的参数property的值。(3)value=simget(options,property)，获取options结构中的参数property的值。如果在该结构中未指定该参数，则返回一个空阵。用户只需输入能够唯一识别它的那个参数名称的前几个字符即可，对参数名称中字母的大小写不作区别。,使用命令操作对系统进行仿真,4set_param函数set_param函数的功能很多，这里只介绍如何用set_param函数设置Simulink仿真参数，以及如何开始、暂停、终止仿真进程或更新显示一个仿真模型。(1)设置仿真参数调用格式为set_param(modname,property,value,)其中modname为设置的模型名，property为要设置的参数，value是设置值。这里设置的参数可以有很多种，而且和用simset设置的内容不尽相同，相关参数的设置可以参考有关资料。,使用命令操作对系统进行仿真,(2)控制仿真进程调用格式为set_param(modname,SimulationCommand,cmd)其中modname为仿真模型名称，而cmd是控制仿真进程的各个命令，包括start,stop,pause,comtinue或update。在使用这两个函数的时候，需要注意必须先把模型打开。,四、子系统与封装,1.在模型中新建空的子系统（1）新建仿真模型；（2）打开Port&Subsystem模块库，将Subsystem模块添加到模型编辑窗口；（3）双击Subsystem模块打开空白子模块窗口进行编辑；（4）修改输入输出端口名，新建子系统中的输入端口默认名为“In1”、“In2”，输出端口名为“Out1”、“Out2”，可以修改端口名称。,子系统与封装,2通过已有的模块建立子系统操作步骤如下：(1)先选择要建立子系统的模块，不包括输入端口和输出端口。(2)选择模型编辑窗口Edit菜单中的CreateSubsystem命令，这样，子系统就建好了。,封装子系统,3.封装子系统的步骤（1）选择需要封装的子系统并双击打开，将需要设置的模块参数设置为变量；（2）选择菜单“Edit”“Masksubsystem”，打开封装对话框，设置“Icon”“Parameters”“Initialization”和“Documentation”等各种参数；（3）保存设置。,封装子系统特点,自定义子系统模块及图标用户双击封装后的图标时显示子系统参数设置对话框用户自定义的帮组文档封装后的子系统模块拥有自己的工作区,2.封装对话框在封装对话框中设置封装子系统的外观、输入参数、初始值和文字说明，封装对话框中有“Icon”、“Parameters”、“Initialization”和“Documentation”四个选项卡。,子系统与封装,例4信号平方运算，系统功能是对输入信号进行平方运算，要求建立系统的simulink仿真模型并进行简单的仿真分析，具体要求如下：（1）系统输入信号源，幅度值为2的正弦波（2）使用Scope显示原始信号和结果信号（3）生成系统运算部分的子系统,系统结构图,仿真结果,例5PID控制器是在自动控制中经常使用的模块，在工程应用中其数学模型为,建立其子系统。,图PID控制器的Simulink描述,系统封装,四、S函数的设计与应用S函数简介,S函数模块在“User-DefinedFunctions”子模块库中，通过“S-Function”模块创建包含S函数的Simul