simulink教程

1、第7章 Staulink仿真环境Snnulink是面向框图的仿真软件。7.1演示一个Simuliiik的简单程序【例7J】创建一个正弦信号的仿真模型.步骤如下：在MVTLAB的命令窗口运行smiulink命令.或单击工具栏中的株图标.就可以打开Smiulmk模块库浏览器(Smiulink Library Browser)窗口.如图7.1所示。rSiaulinkJrovscri 5iUita jbj Cam。； 3H lac4nuniUM 划y 划 Sf 2”、 如1 uk 心 2H r 创ua-.4 vaai. 3H fcrtt 兀cjrt*: 対 SfVl MtzlUAM 创 Sapal A

2、otUnc 斗亠 少 Smtzm 剖仇*U Aw*Xl 3*X： 5 Ufwo nkf lmuu:”m cn*tj333 Fyr1-4图71SAMr界面(2) 单击工具栏上的D图标或选择菜单File M 一一 “New 一 “Mxiel 新建一个名为untitledM的空门模型窗口。(3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source”门屮诃的“+”(或戏击Source),或者直接在左侧模块和【.具箱栏单击Simulink下的Source子模垃 便可看到各种输入源模块。用馭标单击所需耍的输入倍弓源模块“Sme Wave”(正弦倍号).将其拖放到的空白模型窗口 “untitled” 则“Sine

3、 Wave “税块就彼添加到unhtled窗口; 也可以用鼠标选中Sine Wave模块.单击馭标右键.在快捷菜单中选择“addtountitlecr 命令.就可以将Sine WaveM模块添加到untitled窗口.如图7.2 所示。S ianl ink f.i Nrr y llr nvxnrbi. eiSibCUtptt um tr*1h tit*4fyin 、C2 ytl U 0e*irf*c加IlKiDtirrtHltSRfrUL-#! Vtklt UaSc i1.4 T.MufBUStanttdc 界面(5) 用同样的方法打开接收模块库“Smk 选择其中的“Scope”模块(示波器)

4、拖放到-untitled窗口中。(6) 在untiledM窗口中.用鼠标指向“SmeWave右呦的输出瑞.当光标变为十字符时按住就标拖向Scope”模块的输入瑞松开鼠标按键.就完成 了两个模块间的佶号线连接.一个简单模型己经建成。如图7.3所示。 开始仿真.单击-untitled-模型窗口中“开始仿真”图标 或者选择菜单“Smwlink” 一一 -Start 则仿真开始。双击“Scope模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。如图7.4所示。B71 Stautaka* 口)Scopes?4a 口(S)保存模型.单击工具栏的日图标.将该模型保存为“Ex0701 mdl”文件。7.2 Sim

5、uliiik的文件操作和模型窗口7.2.1 Simulink的文件操作1. 文件新建仿真模型文件有几种操作在bimAB的命令窗口选择菜单File” 9 “New 9 “Ivbdel；在图7.1的Smiulink悦块库浏览器窗口选择菜单MFile M 9 “New T Fbdel”.或者单击工具栏的图标。在图73的Smiulink悦型窗口选择菜单File “ T NewM T Fbdel”.或者单击工具栏的图标。2打开文件打开仿真模型文件有几种操作在bimAB的命令窗口输入不加扩展名的文件名.该文件必须在当前搜索路径中例如输入“Ex070r.在bimAB的命令窗口选择菜单uFileM -Open

6、.或者单击工具栏的蘑图标打开文件。在图7.1的Smiulink悦块库浏览器窗口选择菜单MFile M 9 “Open.或者单击工具栏的営图标打开文件。在图73的Smiulink悦型窗口中选择菜单File H T “Open”或者单击工具栏的圄图标打开文件。7.2.2 Simulink 的模型窗口模型窗口由菜单.匸具栏.模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。工具栏模型浏览番状忘栏B7J 取口口模型松图1. 状姥ixae模型窗口匸具栏如图7.6所示。创建并編译生成他文件展示父系统工打开凋试器 pGrwil开始仿真 结束仿真仿典模型更新模块梅图单戏窗口切换打开炸浏览器图工具栏J菜单Smiuli

7、nk的模型窗口的常用菜单如表7.1所示。口常用菓单表FileNewModel侨建锲型Modelprqperties模型1性PrtfereiuesSIMULINK弹面的欢认设Zi选项Pritt.打印锲型Close关闭半iErSrauh讹窗口g MATLAB退出MATLAB系烷EditCreate sxisystem创建了系统Mask sub syrtcni .封装子系统Look under m&sk直看封装子系统的内部结构Up dite diagram更新锲型柜图的外戏ViewGo to parent显示肖耐系统的父系统Modelhroxvser options樱型浏览器设BtBlock dta

8、 tps optionsIX标位于模块上方时显示模块内部故据Lihriiy browser显示味浏览2SFit system to view自动选择城含适的显示比例Noirnal以正常比例(100%)4S示模型SnruhtxmSttit Stop启动/停止仿典Ptuse / Cantiuit/堆续仿真SanuhtimPtrimeters.设賈仿Noirnal普通SmiUmk模型Accekrttor产生加速Sinuhnk fft型FonmtText ahgnmeitt标注文字对齐工具Fiiunie翻转模块Sioit Hide iunie显示/隐玻棋块名钟 block翻转模块Rotate Bloc

9、k旋转棋块Lihriiy ihk dxphy显示岸徒接Sioit Hide drop shadow显示/隐裁阴診效果Sunpk tzue colors设SZ不冋的采样时间烬列的颜色Vde lwnscthr liies粗线农示多怙号构成的向揪估号线Sgmldintnsicns注明向就佶号线的佶号数Port dm types标明靖口数堀的类型Storage chss显示存储类型ToolsDttae?q)lflrer.数州測览器Smolbk debwgger.Dttackss desigierLmetr AxxifyosSmmhhk训试器用户定义数据次型设计番线性化分析匚貝7.3模型的创建731模块

10、的操作1.对箴的选定 选定单个对象选定对象只耍在对象上单击畝标.被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。 选定多个对象如果选定多个对象.可以按下sh键.然后再单击所需选定的模块：或者用畝标拉出矩形虚m.将所有待选模块框在其中.则矩形框中所有的对象均披选中.如图7.7所示.图7.7 1M裳个对魚选定所有对象如果要选定所有对象.可以选择菜单“Edit” T defect an M 2模块的复制（1）不同模型窗口（包括模型库窗口）之间的模块复制 选定模块用亂标将其拖到刃一橫型窗口。选定模块.使用菜单的“Copy”和Paste M命令。选定模块.使用匸具栏的“Copy和“Paste”按钮。 在同一模型

11、窗口内的复制模块（如图7所示）选定模块.按下鼠标右键.拖动模块到合适的地方.释放就标.选定模块.按住Ctrl進再用畝标拖动对象到合适的地方释肢鼠标。 使用菜单和匸具栏中的“Copy”和PasteM按钮。图丁$在R-WBW口复1对魚3臧W#动在同一模型窗口移动模块选定需耍移动模块.用馭标将模块拖到合适的地方。在不同模型窗Z间移动模块在不同模型窗Z间移动模块.在用就标移动的同时按下Shift键。当模块移动时.与之相连的连纽也随Z移动.4. 模块的剧除耍删除模块.应选定待卿除模块按Delete键:或者用菜单“Edit” 9 “Clear或“Cut:或者用工具栏的“Cut”按钮.5. 小选定需耍改变大

12、小的模块.出现小黑块編辑框后.用鼠标拖动编弭框.可以实现放大或缩小模块翻转180度选定模块.选择菜单“Fomwt T -FlipBlock可以将模块旋转180度.如同7 9中间为翎转180度示波器模块，模块翻转90度选定模块.选择菜单Format Rotate Block可以将模块旋转90度.如图7.9右边示波器所示.如果一次翻转不能达到要求.可以多次翻转来实现。Scape：BScspaf7模块名的彬 修改模块名单击模块下面或旁边的模块名.出现虚线編辑框就可对模块名进行修改。 模块名字体设进选定模块.选择菜单“Fonn处T -Font 打开字体对话框设迸字体. 模块名的显示和隐液选定模块选择菜

13、单“Fonnat” T Hide/Showname” .可以隐液或显示模块名。 模块名的翻转选定模块.选择菜单_Fonn屮9 Flip name H 可以翻转模块名。732信翳的操作1.模块间连找先将光标指向一个模块的输出端.待光标变为十字符后.按下鼠标键并拖动.直到刃一模块的输入端.2信号找的分支和折曲(1)分支的产生将光标抬向佶弓线的分支点上.按就标右键.光标变为十字符.拖动畝标直到分支线的终点释放亂标：或者按住Ctrl键.同时按下鼠标左键拖动馭标到 分支线的终点.如图7.10所示。B7M伯号銭的分支(2)倍号线的折线选中己存在的佶号线.将光标指向折点处.按住Shift键.同时按下鼠标左键

14、.当光标变成小関圈时用就标拖动小侧1料将折点拉至合适处.释放馭标.如 图？.11所示。3.信号钱文本注释geD添加文本注释双击需耍添加文本注释的倍号纽.則出现一个空的文字填框.在其屮输入文本。修改文本注释单击需翌修改的文本注释.出现虚线編轲框即可修改文本。移动文本注释单击标识.出现编辑框后.就可以移动編辑框.复制文本注释单击需要复制的文本注释.按下Ctrl键同时移动文本注释.或者用菜单和匸具栏的复制操作.4在宿号找中插入模块如果模块只有一个输入端口和一个输岀端口.則该模块可以直接被插入到一条倍号纽中。7.33给昨添加姑注释(1) 添加模型的文本注释在需耍当作注释区的中心位置.XX击駁标左键.就

15、会出现編辑框.在编辑框中就可以输入文字注释,(2) 注释的移动在注释文字处单击鼠标左键.当出现文本編轲框后.用鼠标就可以拖动该文本编辑松。7.4 Simuliiik的基本模块7.4.1 基*Smiulink的歴本模块包括9个子模块帰。1-输入信号WKfea)iircE输入信号源模块经用來向模型提供输入信乩 常用的输入佶：；源模块源如表7.2所示。I常用的号濃块表名稼Const ixt| | C*wrt恒值帘数可设StepETI曲阶跃估号RanzpZ T线性增加或被小的佶号Sine VAve正弦波输出SigMl GwurttarSqiaJQewiM-信号发生8可以产生正弦、方波.锯齿波和fifi

16、机波佶号FYomFikref prem fife从文件获取数据FYorn Ufoifcspace| xrr Ftcrri 7Aikjpacw从当前工作空间定义的矩阵逮数据ode0 Clock仿真时仰,输I1J每个仿真步点的时间InGD Iril输入楔块2接收樓块庫(A)接收模块是用来接收模块信号的.常用的接收模块如表7.3所示。名粽功说男Scope3ciie示液器显示实时估号Disphy实时数伯显示XYGriph冋x/c显示XY两个估号的关系图To Fite”，w|ToFJe把数能保存为文件To UAoic印ace| s，|To V/ortpacw把数搏写成矩阵输出到工作空间Stop Sniu

17、htion依6) x sgx入不为毎时终止仿真，常与关系模块配合使用OutCD outi购出模块3.连断统模块敵CoBtimoiis)连续系统模块是构成连续系统的环节.常用的连续系统税块如表7.4所示.名称功明htteitor| j I gx枳分环节Derivative微分环节State-ace|：就卜CSpo状态方程模型Dtnsfer Fax1 去传递函数模型Zero-PoteHfl零一极点增益模型mnspat Delay|做 | TmrapcrtOfiiay把输入信号按给定的时何做延时4叫ete)离散系统模块是用来构成离做系统的环节.常用的离散系统模块如表7.5所示.常用的前MtMR块表名

18、粽功1鎭明Discrete Ttaiwfer Fax|dkcw TramiM Ta离散传递函数锲型Discrete Zero-Pole| aaw w离散率极点增益模型Discrete State-%)ace离散状态方程锲型Discrete FlierI . IukKw1 z I禹做泄波器Zao- Order HoldK|FrsvCtder Hold/v rroOMbtaU一阶保持器Uni Delay采样保持.延迟一个冏期7.4.2常用模块的参数和属性设置1-棋块参效ft*(1) 正弦信号源(SmeWwe)双击正弦佶号源模块.会出现如图7.13所示 图7.13的上部分为参数说明仔細阅读可以 Sa

19、mple-based： Aniphtude 为正弦幅(ft： Bias 为幅 为釆样时间。(2) 阶跃倍号源(Step)L卅如图7.14所小、B7H議块的”设*的参数设迸对话框。帮助用户设迸参数。Sine type为正弦类型包括Tinie-based和 值偏移值；Frequency为iF弦频率；Phrase为初始相角：Sanipk time阶跃信号模块是输入信号源其模块参数对其中：Step time为阶跃佶弓的变化时亥ijnutialvalue为初始值Final value为终止徐Sample tune为釆样时间。 从匸作空间获取数据(From workspace)从丄:作空间获取数据模块的输

20、入信号源为匸作空间。BTK BW谄号横块的”【例7.2】在工作空间计算变址t和y.将其运算的结果作为系统的输入。T=xn(t);t-t1；然后将FromWorkspace模块的参数设置对话框打开,如图7.15(a)所示,在“Data”栏填写 伽” 单击OKW按钮完成.则在模型窗口中该模块就 疑示为图7.15(b),用示波器作为接收模块.可以査看输出波形为正弦波。Wed moM 比?eccec g am u mcvT CE 5 mm y wrwCV*kdiTfl!34UU“MUa*5ta W一3 a ooGa dferw Kapato W*Ji(Jcac “os FOfaiwr.r*VHCA9

21、(gEx0702.mat* 文件中框打开.如图7.16所示.在“Filename栏填?3 Ex0702.mat 可以査看输出波形。I Z FFrom Worttfp-jcc灯作空“Data的输入有儿种.可以是矩阵.包含时间数抵的结构数组.FromWorkspaceM模块的接收模块必须有输入瑞口. Data矩阵的列数应等丁输入端 口的个数+1第一列口动当成时间向址.后面几列依次对感各端口。=.丄立忖；y=;yi=f3i;sswBxrmiyl%保存在“EM)702mt文件中 从文件获取数据(From file)从文件获取敌据模块绘指从mat数据文件中获取数据为系统的输入。将【例7.2】中的数据保存

22、到mat文件：T=in(t);yl-It;y;sacre Ext702 yl%保存在然后将FromFile “模块的参数设迸对话 单击“OK”按钮完成。用示波器作为接收模块.传递说数(Transfer function)传递函数模块是用来构成连续系统结构的模块其模块参数对话框如图7.17所示。B7W传邃蹲敷棋块參徽设si q-i4s*iTranrfa: Fn图ns在上图中设置Denommator为“11.4141则在模型窗口中显示为如图7.18所示。(4) 示波器(Scope)示波器模块是用来接收输入佶号并实时W：示倍号波形曲线.示波器窗口的I：具栏可以调整显示的波形显示正弓玄倍:;的示波器如

23、图7.19所示。Tirre onset 01樓块n性设*每个模块的屈性对话框的内容都相同.如图7 22所示。B711漱的H性设说 RJJ(Desciyhon)对模块在模型中用法的注释。Q)优先级(Pnori0规定该模块在模型屮相对丁其它模块执行的优先顺也 标记(Tag)ESine Wd/c15 = 12B TH w可以看出当T=Tk=0.1时系统的输岀响应较平稳。(7) 修改参数.将DiscreteFilter块的Sanipfe time ”设迸为 0 6s. Zeio-Oider Hold” 模块的 “Sample time M 不变：选择菜单 “Edit T “Update djagran

24、i* 命令修改颇色.就可以看到DKCiete Filter 块的颜色变化了：然后开始仿真則示波器显示如图7.33所示。可以看出当T=06而Tk=O.l时.系统出现振荡。(S)修改参数.将DiscreteFilterM和-Zeio-OideiHoldM模块的“Sample time”都设进为0.6s更新框图颇色.开始仿真.则示波器显示如图7.34所示。B TH w511T=H=0.6时.系统出现强烈的振荡7.54仿真结构参数化当系统参敌需耍经常改变或由函数得出时可以使用变址来作为模块的参数。【例7.5】将【例7.4】中的模块结构参数用变址表示.结构图如图7.35所示。H3zn 竝 iWpetG?

25、r*W73tC1将参数设置放在ExO7O5J.m文件中:% Ek0705_1歩散设Zl%控制环节采样时间1W4;%導阶保待番采样时间kMM；za=144=4; tm=l|Q2=3jtf21=l在MRTLAB工作空间运行该文件:Em70S 17.6子系统与封装761建立子系统子系统类似丁编程语言中的子函数；建立子系统有两种方法：在模型中新建子系统和在己有的子系统基础上建立。t在已建立的羯I中子系统【例7上】打开【例7.4】建立的模型.将控制对象中的第一个连续环节屮的反馈环建立为一个子系统在模型窗口中.将控制对象中的第一个连续环节的反馈环用鼠标拖出的虚线框框住.选择菜单-Edit Create s

26、ubsytemM 則系统如图7.36所示。图皿子iwm立双击子系统.则会出现“Subsyrtem“模型窗口如图7.37所示。可以看到子系统模型除了用亂标框住的两个环节还口动添加了一个输入模块Tnl”和 -个输出模块Outl。2. 在已有的子蔡统基穂上建立【钏7.7】在【例7.6的基础上建立新子系统.将【例7.6模型的控制对象中的第一个对象环节整个作为一个子系统。将图7.36中的所有对象都复制到新的空白模型窗口中.双击打开子系统“Subsystem”则出现如图7.37所示的子系统模型窗口.添加模型沟成反馈环形成 闭环系统.如图7.38所示.BB子 瞅口-! x|Efc 6t Mew 3rnJc*

27、:n Ferm贰Iwte 时D 3 口厶弘耳|- 旧*F100%o(te4S然后将系统模型修改为如图7.39所示的系统U(0 .呎 1 44.1 Cfixd |1 |_sup1-x1*o ice&jVrpifn3小Scopel图7豹包倉子篥第的棚a创建的子系统可以打开和修改.但不能再解除子系统设逬762条件执行子系统1.使能子系统(Embtei Svbfyitem)BB7Q口y rxanar*dsystemM的控制为Puke GeneratorM模块的输出.示波器输出如图7 43(b)所示。1使瞬发子養锹EntblBduiTMitmd使能触发子系统就堆触发子系统和使能子系统的组合.含有触发信号

28、和使能倍号两个控制信弓输入瑞.触发事件发生后.Smiulink检査使能倍号是否大T0 大F0激开始执行。763子系统的封装1.封装子寮簾的步課(1) 选中子系统戏击打开给需耍进行賦值的参数抬定一个变址名： 选择菜单“Edit” T 伽ksubsystem.出现封装对话框：在封装对话框中的设迸参数.主要有Tcon” . “Parameters”. IiutializationM和 Focumentahod四个选项卡。2Is細卡Icon选项卡用J设定时装模块的名7和外观.如图7.44所示.(1) Drawing commands 栏用來建芷用八化的图标可以在图标中品示文本、图像.图形或传递函敌竿。

29、在Drawing commemck栏中的命令如上图中“Examples of drawing commands 的下拉列表所示.包括plot、disp、text. port_label、image . patch、cob、droots. dpby 和fprmtf.(2) Icon Optuns 栏用设置封装槐块的外观。3. PuUMteB选項卡Parameters选项卡用丁输入变址名称和相应的提示.如图7.45所示。!PrnBTs nnafeatoi | Dotuntrtaflcn |0lb*ckOK | Cirol |Hrtr A(rr(1) Add巨Delete区L Nfcve up巨J和

30、 Mvedown国按钮用丁添加、删除.上移和下移输入变址。(2) Diabg ParametersPrompt：输入变址的含义.其内容会显示在输入提示中。Vanable：输入变址的名称.type：给用户提供设计编辑区的选择，“Edit提供一个编辑框：Checkbox”捉供一个复选框厂Popup提供一个弹岀式菜单。Evaluate：用丁配合“type”的不同选项捉供不同的变址值有两个选项Evaluate M和Literal.其含义如表7.6所示。 74 Afdpmflt堆項的不囲含义Edi输入的文字是程序执行时所用的变IMft将输入的内容作为字符申Checkbox输till和0输出为an或off

31、Popq)将选择的序号作为数值第项則为1椅选择的内容当作字符冷(3) Options for selected parameterPops：当type -选择-Popup”时.用T输入下拉菜单项。Callback：用于输入回调函数。4. 卡Iiutialization选项卡用初J始化封装子系统。5. DocwakotfatiB 选項卡Docunientaton选项卡用丁编写与该封装模块对应的Help和说明文字.分别有Mask type . MaskDesertionM和“bfeskhelp”栏。血k type栏用丁设置模块显示的封装类型。 Kfesk Description 栏用丁输入描述文本

32、。(3) Mask help 栏用丁输入帮助文本。设进参数设置对话框中的“Apply”按钮用T将修改的设置应用丁封装模块：“Unmask按钮用丁将封装撤断 則双击该模块就不会出现定制的对话框。【例7.11创建一个二阶系统.并将子系统进行封装。创建一个二阶系统.将其闭环系统构成子系统.并封装将阻尼系数ze怡和无阻尼频率wn作为输入参数。(1)创建模型.并将系统的阴尼系数用变址zeta表示.无阻尼频率用变址wn表示.如图7 46所示。 744二财御g(2) 用虚线框框住反馈环.选择菜单“Edit” T CreateSubsystem 则产生子系统如图7.47所示。图子xttaa(3) 封装子系统.

33、选择菜单“Edit T Ffasksubsystem” 出现封装对话框.将zeta和wn作为输入参数。在Iccm选项卡中设进的Drawing conmand刖 栏中场文字并画曲线.命令如下：1MQ0123U.-c9(-|012 3M在Parameters选项卡中.单击“Add”列按钮添加两个输入参数.设21 *Prompt分别为“阻尼系T和“无阻尼振荡频率”.并设皆type栏分别为“Popup， 和*editM 对应的Vanable 为 “zeteT 和“啦.设逆 “Popup? u00 30.50 707 1 2W 如图 7.48(a)所示。Initialization选项卡初始化输入参数.

34、如图7.48(b)所示；CfcPw*uiw I 5ms212J;89*(53”#町 ”0-Q 细。締b:HC4bKhMYlM 43亠皿 I Dvu*UkS |，utawti*mimo cMfcrttrdfiX TfT图jm(M mttai堆頊卡(H 8&4堆理卡在Documentation选项卡中输入捉示和帮助信息.如图7.48(c)所示。BB 7 钦0单击9K”按钮.完成参数设乱然后戏击该封装子系统.则出现如图7.49所示的封装子系统.双击该子系统出现图7.49(b)所示的输入参数对话框在 对话框中输入“阻尼系敌zeta和“无阻尼振荡频率” wn的值再不需翌为子系统屮的每个模块分别打开参数设

35、迸对话枢了。7.7用MATLAB命令创建和运行Simuliiik模型7.7.1用MATLAB命令创建SimuHnk模型1. ShZk模盘与文件(1) 创建新模型new_system命令用來在卜仏TLAB的I：作空间创建一个空的Simulink模型。语止new_system(newmodel,op6on)的创建新模型说明：心wmodel为模型 option选项可以是Linary和bdel两种.也可以省略.默认为Nbdel。(2) 打开模型opensystem命令用來打开逻辑模型.在Simulink模型窗口显示该模型。语法：open_system( * model)M 打开模38说明:4nwder

36、为模型名.(3) 保存模型save_system命令用来保存模型为模型文件.扩展名为mdl。语法：save_system( model；文件名)M保存模型说明：model为模型名可省略.如果不给出模型名.则口动保存当前的模型：文件名指保存的文件名.堤字符冷也可省珞.如果不省略则保存为新文件。 (M7.ll用MATLAB命令创建新模型。iMsystOB(Exfi711mfiML%创建逻紺楔型%打开模型imJKystanbMl1Kxt7U7%保存快型文件2.和信孔（1）添加模块使用add_block命令在打开的模型窗口中添加新模块。语法：8dd_bbck（源模块名S 目标模块名了属性名:属性值1属性名2；属性值2,）说明：源模块名为一个己知的库