Simulink交互式仿真

1、第 8 章 Simulink交互式仿真Simulink是一個進行動態(tài)系統建模、仿真和綜合分析的集成軟件包。它可以處理的系統包括：線性、非線性系統；離散、連續(xù)及混合系統；單任務、多任務離散事件系統。Simulink有兩大特征：一，建模借助鼠標交互實現；二，模型運作以時間流方式進行。所以即使比較熟悉MATLAB工作環(huán)境和編程模式的讀者，在初入Simulink領地時，也不免感到生疏。為幫助讀者親身跨過Simulink門檻，本章第2節(jié)以算例形式對建模的數學基礎、基本器件、操作手法、工作平臺進行了細節(jié)性的描述。就詳細程度而言，尤以本章第一個算例為最，初學者切莫跳過。像MATLAB編程需要函數、子函數、條

2、件分支、循環(huán)控制一樣，Simulink建模，尤其是創(chuàng)建較復雜的模型，就必須有簡裝子系統、精裝子系統、使能子系統、觸發(fā)子系統、循環(huán)子系統。本章的第3、4、5節(jié)就專門闡述這些子系統創(chuàng)建、工作機理、以及應用示例。從時間角度分，Simulink模型有連續(xù)和離散之分。本章除第6節(jié)用于專述純離散系統和采樣離散系統建模外，其余章節(jié)所涉的內容對連續(xù)、離散兩種系統都適用。已建Simulink模型的運行、仿真分析，即可以通過鼠標手工操縱 ，也可以借助一組指令自動操控。鼠標操縱法的特點是：該法只能在Simulink模型窗中實施，參數的設置必須由“人”通過對話窗進行。而指令自動操控法可以擺脫Simulink模型窗，在

3、執(zhí)行過程中無須人工參與。本章第7節(jié)的內容就是為Simulink模型的指令自動操控而設計的。本章第8節(jié)是出于Simulink模型解算的數值問題而編寫的。該節(jié)還給出了消減仿真模型中“代數環(huán)困擾”的具體方法。就像MATLAB編程中用戶常常需要編寫“供自己專用的模塊化函數”那樣，在Simulink建模中，用戶也會需要創(chuàng)建一些“供自己專用的模塊”，即S函數模塊。有關S函數模塊的創(chuàng)建在本章的最后一節(jié)介紹。在這引言結束之前，本書讀者再次誠懇地建議讀者：對待本章的算例，一定要“眼、腦、手”并用，一定要在機器具體運作，切忌停留于“翻閱”。為讀者參照需要，本章所有算例中帶exm前綴的MDL模型文件和相關的M文件都

4、存放在隨書光盤的mfile目錄上。8.1 引導8.1.1 Simulink模型本質和一般結構（1）Simulink塊圖模型的本質（2） Simulink模型的一般結構8.1.2 創(chuàng)建塊圖模型的方法和基本環(huán)境（1）（2）（3）圖 8.1-2 Simulink庫瀏覽器的組成（4）（5）8.2 連續(xù)系統建模8.2.1 微分方程建模和積分模塊 1 微分方程塊圖模型的創(chuàng)建和操作細節(jié)【例8.2-1】在圖8.2-1所示的系統中，已知質量kg，阻尼N.sec/m，彈簧系數N/m，且質量塊的初始位移m，其初始速度m/sec，要求創(chuàng)建該系統的Simulink模型，并進行仿真運行。圖8.2-1 彈簧質量阻尼系統（1

5、）（2）（3）圖8.2-2 復制進建模所需的各種庫模塊后的模型編輯器圖 8.2-3 常用模塊子庫的庫藏（4）（5）圖8.2-4 經模型窗內模塊再復制后的模型編輯器（6）（7）圖 8.2-5 經布局和增益模塊方向反轉的模型草圖（8）圖 8.2-6 完成前饋通路連接的模型草圖圖 8.2-7 完成<Gian>模塊的輸入輸出口信號線的連接（9）圖8.2-8 改變<Gain>模塊的增益圖8.2-9 完成連線和增益設置后的模型窗（10）圖 8.2-10 實現初始位移0.05設置的<Integrator1>設置窗（11）（12）圖8.2-11 完全符合題給要求的系統仿真模型圖8.2-12 默認設置下示波器顯示的信號曲線（13）圖8.2-13 經縱軸范圍自動調整后顯示的信號曲線 2 創(chuàng)建微分方程的向量化塊圖模型【例8.2-2】利用模塊的向量處理能力，建立例8.2-1系統的Simulink仿真模型。（1）（2）圖8.2-13 示波器參數設置對話框圖8.2-14 上顯示窗的縱坐標范圍設置（3）（4）圖8.2-15 利用庫模塊處理向量信號的能力構件的仿真模型圖8.2-16 exm080202