MATLAB-7 Simulink仿真系统.ppt

1、Simulink仿真系统,在MATLAB中，Simulink是用来对动态系统进行建模、仿真和综合分析的交互工具。 可使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建的模型库，描述、模拟和精化系统行为。,内 容,简单示例 Simulink仿真环境 仿真模型的创建 动态仿真与结果分析 子系统的创建与封装 连续系统建模,简单示例,示例：用示波器观察正弦波信号,目的：领略Simulink的操作环境； 体验Simulink建模、仿真过程与能力,步骤：(1) 进入Simulink仿真环境； (2) 创建仿真模型 (3) 仿真与结果分析,简单示例,步骤1：进入Simulink仿真环境 单击Matlab命令窗

2、口中的Simulink按钮 选择File New Model命令 在Matlab的命令窗口中输入命令simulink,可打开 “Simulink Libarary Browser”对话框，在该对话框中可查看各种Simulink模块。创建或打开一个模型窗口。,简单示例,步骤2：创建模型 添加Simulink模块; 设置模块的属性； 连接模块。,在模型窗口中，生成了仿真模型。,简单示例,步骤3：运行仿真系统 设置仿真参数; 启动仿真； 修改仿真显示的结果。,双击示波器，生成示波器窗口。运行仿真可观察仿真结果。,简单示例,练习： 使用Simulink来计算“chirp”信号和正弦函数信号叠加后的信号

3、波形。 提示: (1) 模块库中的信号源、宿源、数学操作；,Simulink仿真环境, 工具栏 新建一个Simulink模型； 打开一个已创建的Simulink模型； 将浏览器设置在桌面的最高层； 关键词查找。 菜单栏,模块库浏览器(Simulink Library Brower),Simulink下常用模块,Simulink提供了诸多子模块组,每个子模块组中还包含众多的下一级子模块及模块组.,输入模块组Sources (可用来驱动系统,作为输入信号) 输出池模块组Sinks 连续系统模块组Continuous 离散系统模块组Discrete 非线性模块组Discontinuities 数学函

4、数模块组Math Operations 查表模块组Look-up Tables 用户自定义函数模块组User-defined Functions,Simulink下常用模块,信号模块组Signal Routing 信号属性模块组Signal Attributes,Simulink仿真环境, 单窗口与双窗口(模型框、模型浏览器) 工具栏 菜单栏 状态栏,Simulink 模型窗口界面,创建仿真模型,创建仿真模型就像搭积木一样，打开创建模型窗口，首先从相应的模块库中选出所需要的仿真模块，添加到模型窗口中。然后用信号线把各个模块按照系统要求连接起来，组成所需要的系统仿真模型。 仿真模块是创建仿真模型

5、的基本单元，是进行动态系统仿真的基础,创建仿真模型,鼠标左键法 鼠标右键法,仿真模块操作,(1) 添加一个仿真模块,(2) 模块的选定,单个模块的选定 多个模块的选定,创建仿真模型,仿真模块操作,(3) 模块的复制,(4) 模块的删除,(5) 模块的移动,(6) 模块大小的调整,(7) 模块的旋转,菜单或鼠标右键：Format/Rotate,创建仿真模型,仿真模块操作,(8) 模块标签的操作,更改模块标签名：双击并修改 改变模块标签位置：菜单或鼠标拖拽 隐藏模块标签：菜单或鼠标右键 Format/Hide name,(9) 增加模块阴影,菜单或鼠标右键 Format/Hide drop sha

6、dow,创建仿真模型,仿真模块操作,(10) 模块参数的设置,双击相应模块，在打开的参数设置对话框中，既可查看模块的各项默认参数设置，也可根据需要修改各项参数设置。,创建仿真模型,仿真信号线,(1) 模块间信号线的连接,信号线上传输的信号可以是标量也可以是矢量信号。,(2) 绘制支路信号线,光标指向分支线的起点，按下鼠标右键（或按ctrl键，再按鼠标左键），看光标变为十字，拖动鼠标直至分支线的终点处，释放鼠标按钮。,创建仿真模型,仿真信号线,(3) 在信号线间插入模块操作,选中需要插入的模块，拖动模块到信号线上需要插入模块的地方，释放鼠标即可。要求插入的模块只能由一个输入端和一个输出端。,创建

7、仿真模型,仿真信号线,(4) 分割信号线操作,选中需要分割的信号线，把鼠标移至分割点，同时按下Shift键和鼠标左键，将鼠标拖动分割点至所要求的位置，松开鼠标和Shift键即可。,(5) 移动信号线操作,创建仿真模型,仿真信号线,(6) 设置信号线标签操作,在需要输入标签的信号线上双击鼠标，在编辑框中输入标签，再用鼠标把标签拖到合适的位置。,创建仿真模型,对模型的注释,(1) 模型注释的创建,在将用作注释区的中心位置，双击鼠标左键，出现编辑框，输入完所需的文字后，在框外单击鼠标左键。,(2) 注释位置的移动,仿真参数设置,Solver选项页,设置仿真时间、解算方法、输出选择等。,菜单Simul

8、ation/simulation parameters命令,完成对各项仿真参数的设置。包括Solver、workspace I/O、Diagnostics、Advanced、Real-Time Workshop选项,(1) 仿真时间,Start time 和 Stop time,仿真参数设置,Solver选项页,(2) 仿真解法设置,Simulink模型本质上是一个计算机程序，它定义了描写被仿真系统的一组微分或差分方程。仿真时要选择一种数值解算方法。,变步长解法 定步长解法,变步长解法步长 容差,ode45 ode23 ode113 ode15s,仿真参数设置,Solver选项页,(3) 输出

9、模式设置,细化输出、产生额外输出、只产生指定的输出。一般取缺省设置。,仿真参数设置,Workspace选项页,(1) Load from workspace,仿真数据输入输出设置。,在模型窗中若使用输入摸块In，需选中Input复选框，并在文本框中输入指定的变量名，例如 t u,若输入模块有n个，则u的第1,2,n列分别送往输入模块In1,In2,Inn 外部输入采用的形式可以是输入矩阵，也可以是结构数组。,仿真参数设置,Workspace选项页,(2) Save to workspace,设置保存到工作空间的变量，其中包括时间、状态量和输出。用户可以对保存到工作空间中的变量赋予不同的变量名称

10、。 Time和Output两个复选框默认是被选定的，一般在模型运行后，在工作空间都会增加两个变量tout和yout.,运行仿真,启动仿真：命令、窗口或按下Ctrl+T组合键。,如果在仿真运行过程中有错误发生，Simulink会中断仿真并弹出仿真诊断对话框来显示错误信息。,仿真结果分析,利用输出模块分析或使用函数分析。,利用输出模块显示系统的仿真结果。有以下几种方法： (1) 观察输出轨迹； (2) 以文件形式输出； (3) 直接显示数据输出； (4) 用表盘和量计显示输出； (5) 进行数字信号处理、分析输出,利用输出模块分析,仿真结果分析,利用输出模块分析,(1) 观察输出轨迹,1) 用Sc

11、ope模块或XY Graph模块,2) 将输出信号写入返回变量，并利用MATLAB命令绘图,3) 使用To Workspace模块把输出写入到Matlab工作空间，然后再通过Matlab的绘图命令绘制输出轨迹。,仿真结果分析,利用输出模块分析,(2) 以文件形式输出仿真结果,利用输出模块库中的To file模块可以将仿真结果以Mat文件的格式直接保存到数据文件中。,(3) 直接显示数据输出,输出模块库中提供了一个Display模块，用于直接显示数据。,仿真结果分析,利用输出模块分析,(4) 表盘和量计显示输出,利用Dials 死区非线性模块的死区起止值分别设置为-0.1和0.1,常用的Sour

12、ce库信源,用来向模型提供信号. 没有输入口,而至少有一个输出口.,Clock : (连续)仿真时钟,输出每个仿真步点的时刻. Constant:恒值输出,数值可设置 From File: 从文件读数据,从MAT文件获取信号矩阵,信号以行方式存放,第一行是时间,其余每行存放一个信号序列. From Workspace:从工作内存读矩阵数据,以列方式存放信号的信号矩阵T,U必须存在于MATLAB工作空间. Signal Generator:信号发生器,可产生正弦,方波,锯齿波,随机波.,常用的Source库信源,Sine: 正弦波输出,可设置幅值,相位,频率. Step: 阶跃输出,可设置阶跃时

13、刻,阶跃前后的幅值.,常用的Source库信源,例: 调用MATLAB工作空间中的信号矩阵作为模型输入.输入为,function TU=source1(T0,N0,K) t=linspace(0,K*T0,K*N0+1); N=length(t); U1=t(1:(N0+1).2; U2=(t(N0+2):(2*N0+1)-2*T0).2;,u3(1:(N-(2*N0+2)+1)=0; U=u1,u2,u3; TU=t,u ,常用的Source库信源,例: 调用MATLAB工作空间中的信号矩阵作为模型输入.输入为,(2)构造简单的接收信号用的实验模型: “From Workspace”, ”S

14、cope”并连接 (3)模块的参数设置: “From Workspace”中的data中填写TU (4)在命令窗口运行: TU=source1(1,100,4); (5) 在模型窗口进行仿真.,常用的Sink库信宿,用来接收信号,显示信号.,Display : 数值显示. Scope: 示波器 Stop: 终止仿真,可接受向量输入,任何分量非零时,终止整个仿真.常与关系模块配用. To File: 把数据保存为文件. To Workspace: 把数据写成矩阵. XY Graph: 显示X-Y图形,示波器,显示实时信号,示波器工具栏工具的使用; 示波器纵坐标范围的手工设置; 示波器横坐标的设置; 把示波器数据送入MATLAB工作空间; 多信号显示区设置; 设置为游离示波器.,仿真(参数)的配置,Simulink模型本质上是一个计算机程序,它定义了描写被仿真系统的一组微分或差分方程.,解算器类别: 变步长(Variable-step sol