4数学模型的simulink实现子系统S函数.ppt

1、MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，simulink建模基础知识(介绍，模块)open_system(simulink)%调用格式为：t，x，y=sim(型号名称，模拟终止时间，选项)，其中模拟控制参数可以通过simset()函数设置。调用格式为：options=simset(例如，参数名称1、参数值1、参数名称2、参数值2)，如果要将相对误差限制RelTol从默认值10-3修改为10-7，则options=simset(RelTol，1e-7)或options。RelTol=1E-7。然后，当使用sim()功能时，您可以使用选项来实现修改。MATLAB教程Simulink-

2、电机工程系研究生，框图解非线性微分方程的例子5-2以框图形式给出了方程：使用三个输出端口将仿真数据输出到工作空间，仿真时间为100秒(m51.mdl)，MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，输出端口可以将两个变量tout和yout返回到MATLAB工作空间，其中tout是一个列向量，表示每个仿真时刻，yout是一个列向量(在本例中，使用三个单信号输出端口，然后是三个列电路仿真完成后，可以通过在MATLAB命令窗口中绘制语句来显示波形：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，如果要打开另一个图形窗口来显示第一个输出端口的曲线：MATLAB教程Simulink-电机工程系

3、研究生，系统的相空间表示：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生， 如果你想打开另一个图形窗口来显示第一个输出端口的曲线：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，对于上面的例子，你也可以用矢量化结构来实现。 Simulink的许多模块都支持矢量化输入，所以可以使用Mux模块将几个信号组织成一个信号，这个信号的每个分量都是原始信号。(m52.mdl)三个fcn自上而下的设置为：0.2 (u1-5.7) * u (3) u1 0.2 * U2-U2-u3，MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，运行系统，在命令窗口查看波形，MATLAB教程Simulink-电机

4、工程系研究生，Simulink提供矢量模块的修改方法：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，选择这两项后，原系统发生变化：多通道信号线变粗，显示尺寸MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，多变量时延系统仿真实例5-3，MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，多变量时延系统仿真实例5-3，MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，计算机控制系统仿真实例5-4，假设已给定被控对象和控制器，MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，首先， 在simulink平台上构建系统，并将其保存为c5mcompc.mdl(文件名稍后会调用)，MATLAB

5、教程Simulink-电机工程系研究生，然后在MATLAB命令窗口中完成：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，如果需要更改参数，只需在MATLAB命令窗口中重新输入即可，例如，t表示采样周期变为1，模拟时间变为30s。 然后，电气工程系研究生MATLAB教程simulink，时变系统仿真实例5-5考虑了一个如图所示的PI控制系统模型，其中Kp=200，Ki=10，饱和非线性的宽度为闭环系统的阶跃响应曲线进行试算分析。首先，将被控对象转化为一阶微分方程，得到含有状态变量的一阶微分方程。MATLAB教程simulink-电气工程系研究生，在Simulink中建立模型，MATLAB教

6、程Simulink-电气工程系研究生，然后在MATLAB命令窗口中进行。MATLAB教程simulink -电机工程研究生，多采样率系统仿真示例5-6假设在图中所示的双回路电机控制系统中，内环是电流回路，采样率为T1=0.001s，控制器模型为D1(z)=(0.0967z-0.0965)/(z-1)，外环的采样周期为T2=0.001。控制器型号为D2(z)=(5.2812z-5.2725)/(z-1)。Matlab教程simulink -电气工程系研究生，建立simulink模型：注意：此时，第一个零阶保持器和D1(z)的采样时间应该设置为0.01，第二个零阶保持器和D2 (z)的采样时间应该

7、设置为0.01。MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，在MATLAB命令窗口进行：此时，双击simulink中的示波器，也可以看到波形。如果两个采样周期之间的关系不是整数倍，则需要通过速率转换模块进行转换。MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，系统的脉冲响应分析实例5-7可以计算实例5-5的脉冲响应。MATLAB中没有提供单位脉冲信号模块，可以通过参数设置由步进模块逼近。如果步进时间为a，步进的初始值设置为1/a，结束值为0，可近似为单位脉冲。(c5mtimva.mdl)，MATLAB教程simulink -电机工程系研究生，非线性系统分析与仿真分段线性非线性环

8、节。从simulink提供的非线性模块来看，数量很少，但是任何非线性模块都可以用simulink模块来构建。单值分段线性的非线性环节可以通过查表来建立。如果起点、拐点和终点是x0、y0、x1、y1xn、yn，那么只需要设置向量输入值列中的每个x值和向量输出值列中的每个y值。MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，实际设置模式：双击查找表模块打开参数设置窗口，在输入值向量列中输入输入值序列，在表数据列中输入相应的输出值序列，MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，如果非线性中存在回路或多值属性， 它应该分解成33，360个条件单值属性5-8的情况：在生成中继循环的循环

9、图中有两个查表模块，上面一个指定输入上升时的路径，下面一个指定输入下降时的路径。 使用存储模块记录最后一个计算点的值，并将其与当前输入进行比较。如果当前值大于前一个值，开关将打开上表查找模块，并根据上升路线改变。如果当前值小于上一个值，开关将打开下部查表模块，并根据下降路线(c5mloop.mdl)进行改变，MATLAB教程simulink -电机工程系研究生。两个查表环节的参数为：MATLAB教程simulink -电机工程系研究生，例如，实现饱和继电器回路(c5mloopa.mdl)上下查表模块的参数如下：MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，例5-9使用饱和继电器回路进行如

10、下仿真：正弦波幅值分别为2、4、8时的仿真结果：(c5msin.mdl)，MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生， 非线性系统极限环的研究在没有外界作用的情况下，非线性系统中有时会出现一种称为“自激振荡”的恒幅振荡现象。 例5-10下列带有回路非线性环节的系统(c5mlimcy.mdl)，MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，可以直接在simulink窗口或在MATLAB命令窗口中运行：从相图可以看出相平面最终稳定在一条闭合曲线上。这条闭合曲线成为极限环，这是非线性系统响应的一个特征。MATLAB教程Simulink，电气工程系研究生，非线性系统的线性化在实际系统中

11、往往存在非线性环节，这往往需要对系统进行线性化，以简化系统的分析和设计。系统的线性化实际上是在系统工作点附近的场中提取系统的线性特征，从而对系统进行分析和设计。一般来说，非线性系统的一般形式是：当状态变量的导数趋于零时，所谓工作点就是状态变量的值。即获得的状态变量值。MATLAB提供了Simulink模型的工作点计算功能trim()，其调用格式为：x，u，y，xd=trim(模型名，x0，u0)，其中“模型名”是Simulink模型的文件名，变量x0，u0是数值算法所需的初始搜索点，是用户需要指定的初始状态值和工作点的输入信号。对于没有非线性链路的系统，不需要x0和u0。实际操作点以x、u、y

12、 u和y变量返回，而状态变量的导数值以xd返回(理论上，状态变量在操作点的一阶导数应为0)。MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，在得到x0后，非线性系统就在该工作点附近，在u0输入信号的作用下，可以近似表示为选择一个新的状态变量，这样上述公式就可以写成线性形式：其中，MATLAB教程Simulink-电机工程系研究生，MATLAB给出了linmod2()等函数对Simulink模型进行线性化，提取出工作点附近系统的线性化模型。利用这些函数，可以直接得到系统的状态方程模型。调用格式如下：A，B，C，D=linmod2(型号名称，x0，u0)；一般连续系统线性化A，B，C，D=li

13、nmod(型号名称，x0，u0)；一般连续时滞系统的线性化；具有离散链路的系统的线性化，其中x0和u0是操作点的状态和输入值，可通过trim()函数获得。对于仅由线性模块组成的Simulink模型，这两个参数可以省略。调用这些函数后，输入和输出之间的线性状态方程模型将自动返回。Linmod2()和Linmod()具有相似的功能，但是它们的算法不同。前者可以处理延迟链路的帕德近似，而后者不能。MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，例5-11考虑例5-3的多变量系统模型，此时，其输入被输入端口代替。对于时间延迟模块，Pade阶(用于线性化)列被设置为2，这可以用二阶Pade近似自动

14、替换原始时间延迟链接。(c5mmdly.mdl)，MATLAB教程simulink -电气工程系研究生，在MATLAB命令窗口中保存和执行：MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，续：MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，续：MATLAB教程Simulink-电气工程系研究生，例5-12，对于前面例5-4中的计算机控制系统，在线性化之前，有必要重写Simulink模型，用输入端子替换阶跃输入或在此链接上增加一个输入端子。如果连续输出信号被删除：将其保存为C5 MC comp 2 . MDL，可以用MATLAB命令窗口中的语句进行线性化：MATLAB教程simulink

15、 -电机工程系研究生，即MATLAB教程simulink子系统模块-电机工程系研究生，子系统和模块封装技术子系统的概念和组成方法直接建立子系统：子系统的输入端用in表示，输出端用Out表示。利用现有的simulink系统建立子系统：选择子系统部分，通过“编辑-创建子系统”菜单项建立。此时，simulink自动将流入所选区域的信号设置为输入信号，将输出信号设置为输出信号。MATLAB教程simulink子系统模块-电气工程系研究生，子系统包没有打包，如果要设置参数，需要双击打开子系统，在系统中逐个设置模块的参数。当子系统很复杂时，就很麻烦。在simulink中，所谓的屏蔽是指隐藏其相应子系统的内部结构，以便在访问模块时只出现一个参数设置对话框，模块中所需的参数通过该对话框输入。建立子系统包的第一步是选择子系统模块，然后选择编辑-屏蔽子系统子菜单项，然后打开模块包编辑器界面。在该界面中，设置各子系统的图标和参数：MATLAB教程simulink子系统模块-电机工程