第三部分simulink基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)課件

1、第三部分前言前言一、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真一、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真1、系統(tǒng)與模型、系統(tǒng)與模型(1)系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)只指具有某些特定功能、相互聯(lián)系、相互作用的系統(tǒng)只指具有某些特定功能、相互聯(lián)系、相互作用的元素的元素的集合集合。這里的系統(tǒng)是指廣義上的系統(tǒng)，泛指自然界。這里的系統(tǒng)是指廣義上的系統(tǒng)，泛指自然界的一切現(xiàn)象與過(guò)程，例如工程系統(tǒng)如控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的一切現(xiàn)象與過(guò)程，例如工程系統(tǒng)如控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，非工程系統(tǒng)如股市系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等。等，非工程系統(tǒng)如股市系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等。(2)系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型 系統(tǒng)模型是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的一種抽象，是對(duì)系統(tǒng)本質(zhì)（或系統(tǒng)模型是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的一種抽象，是

2、對(duì)系統(tǒng)本質(zhì)（或是系統(tǒng)的某種特性）的一種描述。模型具有與系統(tǒng)相似的特是系統(tǒng)的某種特性）的一種描述。模型具有與系統(tǒng)相似的特性。好的模型能夠反映實(shí)際系統(tǒng)的性。好的模型能夠反映實(shí)際系統(tǒng)的主要特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。模型可以分為模型可以分為實(shí)體模型和數(shù)學(xué)模型實(shí)體模型和數(shù)學(xué)模型。實(shí)體模型又稱(chēng)物理效應(yīng)模型，是根據(jù)系統(tǒng)之間的相似性而建實(shí)體模型又稱(chēng)物理效應(yīng)模型，是根據(jù)系統(tǒng)之間的相似性而建立起來(lái)的物理模型，如建筑模型等。立起來(lái)的物理模型，如建筑模型等。數(shù)學(xué)模型包括數(shù)學(xué)模型包括原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和和仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。原始原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是對(duì)系統(tǒng)的原始數(shù)學(xué)描述。是對(duì)

3、系統(tǒng)的原始數(shù)學(xué)描述。仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是一種適合于在計(jì)算機(jī)上演算的模型，主要是指根據(jù)計(jì)算機(jī)是一種適合于在計(jì)算機(jī)上演算的模型，主要是指根據(jù)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算特點(diǎn)、仿真方式、計(jì)算方法、精度要求將原始系統(tǒng)數(shù)的運(yùn)算特點(diǎn)、仿真方式、計(jì)算方法、精度要求將原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序。學(xué)模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序。靜態(tài)系統(tǒng)模型靜態(tài)系統(tǒng)模型動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型代數(shù)方程代數(shù)方程連續(xù)系統(tǒng)模型連續(xù)系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)模型集中參數(shù)集中參數(shù)分布參數(shù)分布參數(shù)差分方程差分方程微分方程微分方程偏微分方程偏微分方程2、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)仿真(1)仿真的概念仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制論、信息技術(shù)及相關(guān)

4、領(lǐng)域的仿真是以相似性原理、控制論、信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專(zhuān)用物理設(shè)備為工具，借有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專(zhuān)用物理設(shè)備為工具，借助助系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)的一門(mén)綜合性技術(shù)。的一門(mén)綜合性技術(shù)。(2)仿真分類(lèi)仿真分類(lèi)a: 實(shí)物仿真：又稱(chēng)物理仿真。是指研制某些實(shí)體模型，使之實(shí)物仿真：又稱(chēng)物理仿真。是指研制某些實(shí)體模型，使之能夠重現(xiàn)原系統(tǒng)的各種狀態(tài)。早期的仿真大多屬于這一類(lèi)能夠重現(xiàn)原系統(tǒng)的各種狀態(tài)。早期的仿真大多屬于這一類(lèi)優(yōu)點(diǎn)：直觀，形象，至今仍然廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：直觀，形象，至今仍然廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：投資巨大、周期長(zhǎng)，難于改變參數(shù)，靈活性差。缺

5、點(diǎn)：投資巨大、周期長(zhǎng)，難于改變參數(shù)，靈活性差。b: 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真：是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言去描述一個(gè)系統(tǒng)，并編制程序是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言去描述一個(gè)系統(tǒng)，并編制程序 在計(jì)算機(jī)上對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)程。在計(jì)算機(jī)上對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 靈活性高，便于改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，效率高（可以靈活性高，便于改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，效率高（可以 在很短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)際系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程在很短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)際系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程 ) 重復(fù)性好。重復(fù)性好。缺點(diǎn)缺點(diǎn): 對(duì)某些復(fù)雜系統(tǒng)可能很難用數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)，或者難以對(duì)某些復(fù)雜系統(tǒng)可能很難用數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)，或者難以 建立其精確模型建立其精確模型,或者由于數(shù)學(xué)模型

6、過(guò)于復(fù)雜而難以求解或者由于數(shù)學(xué)模型過(guò)于復(fù)雜而難以求解C: 半實(shí)物仿真：半實(shí)物仿真：又稱(chēng)又稱(chēng)數(shù)學(xué)物理仿真數(shù)學(xué)物理仿真或者混合仿真。為了提高或者混合仿真。為了提高仿真的可信度或者針對(duì)一些難以建模的實(shí)體，在系統(tǒng)研究中仿真的可信度或者針對(duì)一些難以建模的實(shí)體，在系統(tǒng)研究中往往把數(shù)學(xué)模型、物理模型和實(shí)體結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)復(fù)雜的往往把數(shù)學(xué)模型、物理模型和實(shí)體結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)，這種在仿真環(huán)節(jié)中存在實(shí)體的仿真稱(chēng)為半物理仿仿真系統(tǒng)，這種在仿真環(huán)節(jié)中存在實(shí)體的仿真稱(chēng)為半物理仿真或者半物理仿真，如飛機(jī)半實(shí)物仿真等。真或者半物理仿真，如飛機(jī)半實(shí)物仿真等。(3) 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真是在研究系統(tǒng)過(guò)

7、程中根據(jù)相似性原理，利用計(jì)算機(jī)仿真是在研究系統(tǒng)過(guò)程中根據(jù)相似性原理，利用計(jì)算機(jī)來(lái)逼真模擬研究系統(tǒng)。研究對(duì)象可以是實(shí)際的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)逼真模擬研究系統(tǒng)。研究對(duì)象可以是實(shí)際的系統(tǒng)，也可以是設(shè)想中的系統(tǒng)。在沒(méi)有計(jì)算機(jī)以前，仿真都是，也可以是設(shè)想中的系統(tǒng)。在沒(méi)有計(jì)算機(jī)以前，仿真都是利用實(shí)物或者它的物理模型來(lái)進(jìn)行研究的，即物理仿真。利用實(shí)物或者它的物理模型來(lái)進(jìn)行研究的，即物理仿真。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、可信，缺點(diǎn)是模型受限、物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、可信，缺點(diǎn)是模型受限、易破壞、難以重用。易破壞、難以重用。計(jì)算機(jī)仿真可以用于研制產(chǎn)品或設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真可以用于研制產(chǎn)品或設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全過(guò)程，包括方案論證、

8、技術(shù)指標(biāo)確定、設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的全過(guò)程，包括方案論證、技術(shù)指標(biāo)確定、設(shè)計(jì)分析、故障處理等各個(gè)階段。、故障處理等各個(gè)階段。如訓(xùn)練飛行員、宇航員的方針工如訓(xùn)練飛行員、宇航員的方針工作臺(tái)和仿真機(jī)艙等。作臺(tái)和仿真機(jī)艙等。二、仿真的三要素二、仿真的三要素 計(jì)算機(jī)仿真的三個(gè)基本計(jì)算機(jī)仿真的三個(gè)基本要素要素是是系統(tǒng)、模型和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、模型和計(jì)算機(jī)，聯(lián)，聯(lián)系著它們的三項(xiàng)基本系著它們的三項(xiàng)基本活動(dòng)活動(dòng)是是模型建立、仿真模型建立（又稱(chēng)模型建立、仿真模型建立（又稱(chēng)二次建模）和仿真試驗(yàn)。二次建模）和仿真試驗(yàn)。 數(shù)學(xué)仿真采用數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真采用數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行描述，其工作過(guò)程

9、是：描述，其工作過(guò)程是： 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； 建立系統(tǒng)仿真模型，即設(shè)計(jì)算法，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序，建立系統(tǒng)仿真模型，即設(shè)計(jì)算法，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序，使系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能為計(jì)算機(jī)所接受并能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行使系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能為計(jì)算機(jī)所接受并能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 運(yùn)行仿真模型，進(jìn)行仿真試驗(yàn)，再根據(jù)仿真試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)運(yùn)行仿真模型，進(jìn)行仿真試驗(yàn)，再根據(jù)仿真試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)一步修正系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模型。一步修正系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模型。主要內(nèi)容主要內(nèi)容 SIMILINK與建模仿真與建模仿真模塊的基本操作模塊的基本操作運(yùn)行仿真運(yùn)行仿真基本模塊介紹基本模塊介紹連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)子系統(tǒng)及其封裝技術(shù)子系統(tǒng)

10、及其封裝技術(shù)10.1 SIMULINK與建模仿真與建模仿真10.1.1 SIMULINK1. SIMULINKSIMULINK是是MATLABMATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLABMATLAB語(yǔ)言的語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶(hù)交互接口是基于主要區(qū)別在于，其與用戶(hù)交互接口是基于WindowsWindows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶(hù)可以把更的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶(hù)可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。程上。2.2.所謂模型化

11、圖形輸入是指所謂模型化圖形輸入是指SIMULINKSIMULINK提供了一些按提供了一些按功能分類(lèi)的基本的系統(tǒng)模塊，用戶(hù)只需要知道這功能分類(lèi)的基本的系統(tǒng)模塊，用戶(hù)只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以模型（以.mdl.mdl文件進(jìn)行存?。?，進(jìn)而進(jìn)行仿真與文件進(jìn)行存?。M(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。分析。10.1.2 SIMULNK應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域1 1. . 通訊與衛(wèi)星系

12、統(tǒng)通訊與衛(wèi)星系統(tǒng)；2 2. . 航空航天系統(tǒng)航空航天系統(tǒng)；3 3. . 生物系統(tǒng)；生物系統(tǒng)；4 4. . 船舶系統(tǒng)船舶系統(tǒng)；5 5. . 汽車(chē)系統(tǒng)汽車(chē)系統(tǒng)；6 6. . 金融系統(tǒng)；金融系統(tǒng)；7 7. . 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)。10.1.3 SIMULINK的基本使用基本使用1. 安裝安裝 隨隨MATLAB安裝或單獨(dú)安裝安裝或單獨(dú)安裝。2. 啟動(dòng)啟動(dòng) (1) 命令窗口中鍵入命令窗口中鍵入Simulink (2) 工具欄中工具欄中，點(diǎn)擊快捷按鈕來(lái)打開(kāi)點(diǎn)擊快捷按鈕來(lái)打開(kāi)Simulink 窗口窗口。 出現(xiàn)出現(xiàn) Simulink Library Browser的窗口，的窗口，在這個(gè)窗口中列在這個(gè)窗口中列出了

13、按功能分類(lèi)出了按功能分類(lèi)的各種模塊的名的各種模塊的名稱(chēng)稱(chēng)。 注注：在在MATLAB命令窗口中輸入命令窗口中輸入Simulink3 出現(xiàn)用圖標(biāo)形式顯示的出現(xiàn)用圖標(biāo)形式顯示的Library :Simulink3的的Simulink模塊庫(kù)窗口。模塊庫(kù)窗口。 兩種模塊庫(kù)窗口界面只是不同的顯示形式，用戶(hù)兩種模塊庫(kù)窗口界面只是不同的顯示形式，用戶(hù)可以根據(jù)各人喜好進(jìn)行選用，一般說(shuō)來(lái)第二種窗可以根據(jù)各人喜好進(jìn)行選用，一般說(shuō)來(lái)第二種窗口直觀、形象，易于初學(xué)者，但使用時(shí)會(huì)打開(kāi)太口直觀、形象，易于初學(xué)者，但使用時(shí)會(huì)打開(kāi)太多的子窗口。多的子窗口。3. 創(chuàng)建模型窗口創(chuàng)建模型窗口(1) 在在Matlab窗口窗口file菜

14、單下選擇菜單下選擇new命令命令 的的model；(2) Simulink窗口窗口file菜單下選擇菜單下選擇new命令命令 的的model；(3) 單擊單擊Simulink 窗口工具欄按窗口工具欄按 鈕。鈕。10.1.4 建模仿真建模仿真1.1.建模仿真的一般過(guò)程建模仿真的一般過(guò)程: : (1) (1)打開(kāi)一個(gè)空白的編輯窗口；打開(kāi)一個(gè)空白的編輯窗口； (2)(2)將模塊庫(kù)中模塊復(fù)制到編輯窗口里，并依照將模塊庫(kù)中模塊復(fù)制到編輯窗口里，并依照 給定的框圖修改編輯窗口中模塊的參數(shù)；給定的框圖修改編輯窗口中模塊的參數(shù)； (3)(3)將各個(gè)模塊按給定的框圖連接起來(lái)；將各個(gè)模塊按給定的框圖連接起來(lái)； (

15、4)(4)用菜單選擇或命令窗口鍵入命令進(jìn)行仿真分用菜單選擇或命令窗口鍵入命令進(jìn)行仿真分 析，在仿真的同時(shí)，可以觀察仿真結(jié)果，如析，在仿真的同時(shí)，可以觀察仿真結(jié)果，如 果發(fā)現(xiàn)有不正確的地方，可以停止仿真，對(duì)果發(fā)現(xiàn)有不正確的地方，可以停止仿真，對(duì) 參數(shù)進(jìn)行修正；參數(shù)進(jìn)行修正； (5)(5)如果對(duì)結(jié)果滿(mǎn)意，可以將模型保存。如果對(duì)結(jié)果滿(mǎn)意，可以將模型保存。2.2. Simulink模型基本結(jié)構(gòu)模型基本結(jié)構(gòu)(1) (1) 一個(gè)典型的一個(gè)典型的SimulinkSimulink模型包括如下三種類(lèi)型模型包括如下三種類(lèi)型 的元素：的元素： 信號(hào)源模塊信號(hào)源模塊 被模擬的系統(tǒng)模塊被模擬的系統(tǒng)模塊 輸出顯示模塊輸出

16、顯示模塊(2) (2) Simulink模型元素關(guān)聯(lián)圖模型元素關(guān)聯(lián)圖源模塊源模塊系統(tǒng)模塊系統(tǒng)模塊顯示模塊顯示模塊信號(hào)源為系統(tǒng)的輸入，它包括常數(shù)信號(hào)源、信號(hào)源為系統(tǒng)的輸入，它包括常數(shù)信號(hào)源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（如正弦波和階躍函數(shù)波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（如正弦波和階躍函數(shù)波等）和用戶(hù)自己在等）和用戶(hù)自己在MATLAB MATLAB 中創(chuàng)建的自定義中創(chuàng)建的自定義信號(hào)。信號(hào)。系統(tǒng)模塊作為中心模塊是系統(tǒng)模塊作為中心模塊是SimulinkSimulink仿真建仿真建模所要解決的主要部分。模所要解決的主要部分。系統(tǒng)的輸出由顯示模塊接收。輸出顯示的系統(tǒng)的輸出由顯示模塊接收。輸出顯示的形式包括形式包括圖形顯示圖形顯示、示

17、波器顯示示波器顯示和和輸出到文件輸出到文件或或MATLAB 工作空間工作空間中三種。輸出模塊主要中三種。輸出模塊主要在在Sinks Sinks 庫(kù)中。庫(kù)中。例例1：10.1.5 仿真簡(jiǎn)單模型C=1sin( )(0)0( )txx t( )cos( )x ttC ( )cos( ) 1x tt C為常數(shù)為常數(shù)利用初始條件利用初始條件創(chuàng)建模型步驟創(chuàng)建模型步驟1. 添加模塊添加模塊 從從源模塊庫(kù)源模塊庫(kù)(Sources)中復(fù)制正弦波模塊中復(fù)制正弦波模塊(Sine Wave)。 連續(xù)模塊庫(kù)連續(xù)模塊庫(kù)(Continuous)復(fù)制積分模塊復(fù)制積分模塊(Integrator)。 輸出輸出顯示模塊庫(kù)顯示模塊庫(kù)

18、(Sinks)復(fù)制示波器模塊復(fù)制示波器模塊(Scope)。2. 連接模塊連接模塊3. 運(yùn)行仿真運(yùn)行仿真 雙擊示波器模塊雙擊示波器模塊,打開(kāi)打開(kāi)Scope窗口。雙擊模窗口。雙擊模型窗口菜單中型窗口菜單中的的SimulationStart,仿真仿真執(zhí)行執(zhí)行,結(jié)果如圖所示結(jié)果如圖所示。sin( )(0)1( )txx tC=0利用初始條件利用初始條件系統(tǒng)的解析解為系統(tǒng)的解析解為( )cos( )x tt Simulink模型：模型： 在仿真時(shí)需要在仿真時(shí)需要將積分模塊的將積分模塊的初始值設(shè)置為初始值設(shè)置為 -1，最終可以，最終可以得到標(biāo)準(zhǔn)的余得到標(biāo)準(zhǔn)的余弦曲線(xiàn)弦曲線(xiàn)。例例2：利用利用simulink

19、來(lái)計(jì)算來(lái)計(jì)算“chirp”信號(hào)和正弦函信號(hào)和正弦函 數(shù)信號(hào)疊加后的信號(hào)波數(shù)信號(hào)疊加后的信號(hào)波(examp10_1_2.mdl)例例3：?jiǎn)巫杂啥认到y(tǒng)：?jiǎn)巫杂啥认到y(tǒng)：0mx cx kx00(0)1,(0)0 xxxx初始條件：初始條件：要求：采用要求：采用Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。已知參數(shù)已知參數(shù): m=1, c=1, k=1(examp10_1_3.mdl)0ckxxxmm解：解：注：注：如果系統(tǒng)中沒(méi)有阻尼，則動(dòng)力方程為：如果系統(tǒng)中沒(méi)有阻尼，則動(dòng)力方程為： (examp10_1_3_0.mdl), 0mx kx已知參數(shù)：m=1,k=101,(0)0 xx0初始條件： x(0

20、)=x解：解：0kxxm主要內(nèi)容 SIMILINK與建模仿真與建模仿真模塊的基本操作模塊的基本操作運(yùn)行仿真運(yùn)行仿真基本模塊介紹基本模塊介紹連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)子系統(tǒng)及其封裝技術(shù)子系統(tǒng)及其封裝技術(shù)10.2 模塊的基本操作模塊的基本操作10.2.1 打開(kāi)模型打開(kāi)模型 1. 新建模型新建模型 2. 打開(kāi)一個(gè)已存在的模型打開(kāi)一個(gè)已存在的模型 方法方法1：通過(guò)：通過(guò)FileOpen命令；命令； 方法方法2：在：在MATLAB命令窗口中直接鍵命令窗口中直接鍵 入模型名。入模型名。10.2.2 模塊操作模塊操作 調(diào)整模塊的大小調(diào)整模塊的大小 選中模塊，模塊四角出現(xiàn)小方塊，然后按住鼠選中模塊，模塊四角出現(xiàn)小方塊，

21、然后按住鼠 標(biāo)拖曳。標(biāo)拖曳。2. 旋轉(zhuǎn)模塊旋轉(zhuǎn)模塊 選中模塊，然后選擇菜單命令選中模塊，然后選擇菜單命令FormatRotate 模塊將順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)模塊將順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度。度。3. 模塊內(nèi)部復(fù)制模塊內(nèi)部復(fù)制 方法方法1：先按：先按Ctrl鍵，再單擊模塊鍵，再單擊模塊 方法方法2：右鍵拖曳模塊：右鍵拖曳模塊 方法方法3：EditCopy和和EditPaste 方法方法4：選中模塊，：選中模塊，Ctrl+C復(fù)制，復(fù)制，Ctrl+V粘貼粘貼 方法方法5：右鍵快捷菜單：右鍵快捷菜單4. 刪除模塊刪除模塊 方法方法1：選中模塊，按：選中模塊，按Delete鍵鍵 方法方法2：選中模塊，然后從模型窗口

22、中選擇：選中模塊，然后從模型窗口中選擇 EditDelete 方法方法3：選中模塊，然后選擇菜單：選中模塊，然后選擇菜單EditCut刪刪 至剪貼板至剪貼板5. 選中多個(gè)模塊選中多個(gè)模塊 方法方法1：按?。喊醋hift鍵，同時(shí)用鼠標(biāo)單擊想要選中鍵，同時(shí)用鼠標(biāo)單擊想要選中 的模塊的模塊 方法方法2：使用：使用“范圍框范圍框”，在使用，在使用“范圍框范圍框”后，后， 若若 想繼續(xù)選擇模塊，可按住想繼續(xù)選擇模塊，可按住Shift鍵，再鍵，再 單擊要選的模塊即可單擊要選的模塊即可注注:若多個(gè)模塊被選中若多個(gè)模塊被選中，則這些模塊可以被則這些模塊可以被 當(dāng)作一個(gè)整體進(jìn)行操作，如移動(dòng)、復(fù)制和當(dāng)作一個(gè)整體

23、進(jìn)行操作，如移動(dòng)、復(fù)制和刪除等，操作方法和單個(gè)模塊的操作方法刪除等，操作方法和單個(gè)模塊的操作方法相同。相同。6. 修改模塊名修改模塊名 鼠標(biāo)左鍵雙擊模塊名，則模塊名進(jìn)行編輯鼠標(biāo)左鍵雙擊模塊名，則模塊名進(jìn)行編輯狀態(tài)。編輯完標(biāo)簽后，在模塊名外的任意狀態(tài)。編輯完標(biāo)簽后，在模塊名外的任意位置上單擊鼠標(biāo)，則新的模塊名將被承認(rèn)。位置上單擊鼠標(biāo)，則新的模塊名將被承認(rèn)。7. 改變模塊名位置改變模塊名位置 選擇菜單命令選擇菜單命令FormatFlip Name,模塊名將發(fā)模塊名將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。若原模塊名位置在模塊的左邊，則翻轉(zhuǎn)生翻轉(zhuǎn)。若原模塊名位置在模塊的左邊，則翻轉(zhuǎn)到右邊。若原模塊名位置在模塊的下方，則翻轉(zhuǎn)到右邊

24、。若原模塊名位置在模塊的下方，則翻轉(zhuǎn)到上方。到上方。8. 模塊名顯示與否模塊名顯示與否 選中模塊，然后通過(guò)選擇菜單命令選中模塊，然后通過(guò)選擇菜單命令FormatHide Name,則模塊的標(biāo)簽從屏幕上消則模塊的標(biāo)簽從屏幕上消失。此時(shí)失。此時(shí)Hide Name變成為變成為Show Name，選，選中它可以重新顯示標(biāo)簽。中它可以重新顯示標(biāo)簽。9. 增加陰影增加陰影 選擇菜單命令選擇菜單命令FormatShow Drop Shadow 則模塊增加陰影。此時(shí)則模塊增加陰影。此時(shí)Show Drop Shadow變變成為成為Hide Drop Shadow，選中它可以隱藏陰，選中它可以隱藏陰影。影。10.

25、2.3 信號(hào)線(xiàn)操作信號(hào)線(xiàn)操作1. 繪制信號(hào)線(xiàn)繪制信號(hào)線(xiàn) 方法方法1: 由輸出端口拖曳鼠標(biāo)到輸入端口，或拖曳鼠由輸出端口拖曳鼠標(biāo)到輸入端口，或拖曳鼠 標(biāo)由輸入端口到輸出端口。標(biāo)由輸入端口到輸出端口。 方法方法2: 先選中模塊，然后按住先選中模塊，然后按住Ctrl并用鼠標(biāo)左鍵單并用鼠標(biāo)左鍵單 擊目標(biāo)模塊。擊目標(biāo)模塊。2. 斷開(kāi)模塊間的連線(xiàn)斷開(kāi)模塊間的連線(xiàn) 方法方法1: 先按下先按下Shift鍵，然后用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)模塊到鍵，然后用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)模塊到 另一個(gè)位置。另一個(gè)位置。 方法方法2: 將鼠標(biāo)指向連線(xiàn)的箭頭處，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)小圓將鼠標(biāo)指向連線(xiàn)的箭頭處，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)小圓 圈圈住箭頭時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵并移動(dòng)連線(xiàn)

26、。圈圈住箭頭時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵并移動(dòng)連線(xiàn)。3. 在信號(hào)線(xiàn)之間插入模塊在信號(hào)線(xiàn)之間插入模塊 用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到信號(hào)線(xiàn)上，使得模塊的輸入用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到信號(hào)線(xiàn)上，使得模塊的輸入/輸輸出端口對(duì)準(zhǔn)信號(hào)線(xiàn)。出端口對(duì)準(zhǔn)信號(hào)線(xiàn)。4. 移動(dòng)線(xiàn)段移動(dòng)線(xiàn)段 按下鼠標(biāo)左鍵直接拖動(dòng)信號(hào)線(xiàn)。按下鼠標(biāo)左鍵直接拖動(dòng)信號(hào)線(xiàn)。5. 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 選中信號(hào)線(xiàn)某段，單擊選中此段，移動(dòng)鼠標(biāo)到黑選中信號(hào)線(xiàn)某段，單擊選中此段，移動(dòng)鼠標(biāo)到黑色小方框上，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)小圓圈時(shí)按下鼠標(biāo)左色小方框上，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)小圓圈時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)信號(hào)線(xiàn)。鍵移動(dòng)信號(hào)線(xiàn)。6. 刪除信號(hào)線(xiàn)刪除信號(hào)線(xiàn) 同刪除模塊一樣。同刪除模塊一樣。7. 信號(hào)線(xiàn)調(diào)整為斜線(xiàn)段信號(hào)線(xiàn)調(diào)整為

27、斜線(xiàn)段 先單擊先單擊Shift按鈕，將鼠標(biāo)指向需要移動(dòng)的按鈕，將鼠標(biāo)指向需要移動(dòng)的 直線(xiàn)上的一點(diǎn)并按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)直線(xiàn)。直線(xiàn)上的一點(diǎn)并按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)直線(xiàn)。8. 信號(hào)線(xiàn)調(diào)整為折線(xiàn)段信號(hào)線(xiàn)調(diào)整為折線(xiàn)段 按住鼠標(biāo)左鍵不放直接拖動(dòng)直線(xiàn)。按住鼠標(biāo)左鍵不放直接拖動(dòng)直線(xiàn)。Sine WaveScope1/sIntegrator9. 信號(hào)線(xiàn)標(biāo)簽信號(hào)線(xiàn)標(biāo)簽 (1) 建立信號(hào)標(biāo)簽建立信號(hào)標(biāo)簽 在直線(xiàn)上直接用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后輸入。在直線(xiàn)上直接用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后輸入。 (2) 復(fù)制信號(hào)標(biāo)簽復(fù)制信號(hào)標(biāo)簽 按下按下Ctrl鍵，然后按住鼠標(biāo)左鍵選中標(biāo)簽并拖動(dòng)鍵，然后按住鼠標(biāo)左鍵選中標(biāo)簽并拖動(dòng) 。 (3) 移動(dòng)信號(hào)標(biāo)簽移

28、動(dòng)信號(hào)標(biāo)簽 按住鼠標(biāo)左鍵選中標(biāo)簽并拖動(dòng)按住鼠標(biāo)左鍵選中標(biāo)簽并拖動(dòng) (4) 編輯信號(hào)標(biāo)簽編輯信號(hào)標(biāo)簽 在標(biāo)簽框內(nèi)用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后編輯在標(biāo)簽框內(nèi)用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后編輯 (5) 刪除信號(hào)標(biāo)簽刪除信號(hào)標(biāo)簽 按下按下 Shift鍵，然后用鼠標(biāo)左鍵單擊選中標(biāo)簽鍵，然后用鼠標(biāo)左鍵單擊選中標(biāo)簽,再再 按按Delete鍵鍵 10.2.4 模型注釋模型注釋 使用模型注釋可以使模型更易讀懂，其效果如使用模型注釋可以使模型更易讀懂，其效果如同同MATLAB 程序中的注釋行一樣。對(duì)于經(jīng)常使程序中的注釋行一樣。對(duì)于經(jīng)常使用用Simulink的用戶(hù)，養(yǎng)成經(jīng)常使用注釋的習(xí)慣的用戶(hù)，養(yǎng)成經(jīng)常使用注釋的習(xí)慣是非常重要的。是

29、非常重要的。1. 建立注釋建立注釋 在模型圖標(biāo)中用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后輸入文字。在模型圖標(biāo)中用鼠標(biāo)左鍵雙擊，然后輸入文字。2. 復(fù)制注釋復(fù)制注釋 按下按下Ctrl鍵，然后按下鼠標(biāo)左鍵選中注釋文字并鍵，然后按下鼠標(biāo)左鍵選中注釋文字并 拖動(dòng)。拖動(dòng)。3. 移動(dòng)注釋移動(dòng)注釋 按下鼠標(biāo)左鍵選中注釋并拖動(dòng)。按下鼠標(biāo)左鍵選中注釋并拖動(dòng)。4. 編輯注釋編輯注釋 單擊注釋文字，然后編輯。單擊注釋文字，然后編輯。5. 刪除注釋刪除注釋 按下按下Shift鍵，然后用鼠標(biāo)選中注釋文字，再按鍵，然后用鼠標(biāo)選中注釋文字，再按Delete鍵。鍵。6. 改變注釋字體改變注釋字體 要改變注釋內(nèi)容的字體，先選中注釋?zhuān)x擇模型要改變

30、注釋內(nèi)容的字體，先選中注釋?zhuān)x擇模型窗口菜單中的窗口菜單中的【Format Font】選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)字體選擇的對(duì)話(huà)框，選中認(rèn)為合適的字體，一個(gè)字體選擇的對(duì)話(huà)框，選中認(rèn)為合適的字體，然后按然后按【OK】。10.2.5 創(chuàng)建復(fù)雜模型創(chuàng)建復(fù)雜模型 通過(guò)兩個(gè)算例來(lái)說(shuō)明建模中的其他一些技巧。通過(guò)兩個(gè)算例來(lái)說(shuō)明建模中的其他一些技巧。例例1: 一個(gè)生長(zhǎng)在罐中的細(xì)菌的簡(jiǎn)單模型。假定細(xì)一個(gè)生長(zhǎng)在罐中的細(xì)菌的簡(jiǎn)單模型。假定細(xì)菌的出生率和當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)成正比，死亡率菌的出生率和當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)成正比，死亡率和當(dāng)前的總數(shù)的平方成正比。若以和當(dāng)前的總數(shù)的平方成正比。若以x 代表當(dāng)前代表當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)，則

31、細(xì)菌的出生率可表示為細(xì)菌的總數(shù)，則細(xì)菌的出生率可表示為: 細(xì)菌的死亡率可表示為細(xì)菌的死亡率可表示為: 細(xì)菌總數(shù)的總變化率可表示為出生率與死亡率細(xì)菌總數(shù)的總變化率可表示為出生率與死亡率之差。因此系統(tǒng)可表示為如下的微分方程形式之差。因此系統(tǒng)可表示為如下的微分方程形式：_birthratebx2_deathratepx2xbxpx 假定假定b=1/h，p=0.5/h，當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)為，當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)為100，計(jì)，計(jì)算一個(gè)小時(shí)后罐中的細(xì)菌總數(shù)。算一個(gè)小時(shí)后罐中的細(xì)菌總數(shù)。 步驟一：添加模塊步驟一：添加模塊 這是一個(gè)一階系統(tǒng)，因此一個(gè)用來(lái)解微分方程的這是一個(gè)一階系統(tǒng)，因此一個(gè)用來(lái)解微分方程的積分模塊是必

32、要的。積分模塊的輸入為積分模塊是必要的。積分模塊的輸入為 ，輸出，輸出為為 。2xbxpxxx 模型的起始時(shí)間默認(rèn)為模型的起始時(shí)間默認(rèn)為0，終止時(shí)間默認(rèn)為，終止時(shí)間默認(rèn)為10.0。需要改變終止時(shí)間時(shí)，。需要改變終止時(shí)間時(shí)，【SimulationConfiguration Parameters】，打開(kāi)模型參數(shù)對(duì)話(huà)框，設(shè)置打開(kāi)模型參數(shù)對(duì)話(huà)框，設(shè)置【Stop time】為為10.0。 現(xiàn)在模型就全部完成了，選擇現(xiàn)在模型就全部完成了，選擇【FileSave】命令保存模型為命令保存模型為bio_example，Simulink將以將以bio_example.mdl為文件名保存到指定的位置。為文件名保存到

33、指定的位置。步驟四：運(yùn)行模型步驟四：運(yùn)行模型 雙擊示波器模塊，并選擇雙擊示波器模塊，并選擇【SimulinkStart】命令運(yùn)行模型，示波器將繪制出仿真結(jié)果。命令運(yùn)行模型，示波器將繪制出仿真結(jié)果。例例2: 三自由度結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫振動(dòng)三自由度結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫振動(dòng)(examp10_2_2.mdl) 已知參數(shù)：已知參數(shù)：m=1，k=1，p0=1，w=0.5 要求：采用要求：采用Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真， 計(jì)算時(shí)間計(jì)算時(shí)間050 解：解：1-1( )XKXP tMM 10.2.6 模型拷貝到模型拷貝到Word文檔中文檔中1. 模型拷貝到模型拷貝到Word文檔文檔 使用使用【EditCo

34、py Model】命令，然后在命令，然后在Word 中粘貼中粘貼.2. 模型在模型在Word文檔中編輯文檔中編輯 使用取消組合命令。使用取消組合命令。主要內(nèi)容 SIMILINK與建模仿真與建模仿真模塊的基本操作模塊的基本操作運(yùn)行仿真運(yùn)行仿真基本模塊介紹基本模塊介紹連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)子系統(tǒng)及其封裝技術(shù)子系統(tǒng)及其封裝技術(shù)10.3 運(yùn)行仿真運(yùn)行仿真 使用窗口仿真使用窗口仿真 使用使用MATLAB命令運(yùn)行仿真命令運(yùn)行仿真10.3.1 使用窗口運(yùn)行仿真使用窗口運(yùn)行仿真 優(yōu)點(diǎn)：人機(jī)交互性強(qiáng)，不必記住繁瑣的命優(yōu)點(diǎn)：人機(jī)交互性強(qiáng)，不必記住繁瑣的命 令語(yǔ)句即可進(jìn)行操作。令語(yǔ)句即可進(jìn)行操作。 設(shè)置仿真參數(shù)設(shè)置仿真參

35、數(shù) 選擇菜單選項(xiàng)選擇菜單選項(xiàng)【SimulationConfiguration Parameters】,可以對(duì)仿真參數(shù)及算法進(jìn)行可以對(duì)仿真參數(shù)及算法進(jìn)行 設(shè)置。設(shè)置。1. 解法設(shè)置頁(yè)（解法設(shè)置頁(yè)（Solver） 當(dāng)選中菜單選項(xiàng)當(dāng)選中菜單選項(xiàng) 【SimulationConfiguration Parameters】 后，出現(xiàn)參數(shù)及算法等設(shè)置頁(yè)，再點(diǎn)擊后，出現(xiàn)參數(shù)及算法等設(shè)置頁(yè)，再點(diǎn)擊 【Solver】,則出現(xiàn)解法設(shè)置頁(yè)則出現(xiàn)解法設(shè)置頁(yè),如圖所示。如圖所示。各種ode命令地說(shuō)明2. Data Import/Export面板面板 該面板主要用于向該面板主要用于向Matlab7.0工作空間輸出工作空間輸

36、出模型仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，或從模型仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，或從Matlab7.0工作空工作空間讀入數(shù)據(jù)到模型，如圖所示間讀入數(shù)據(jù)到模型，如圖所示。(1) 從從MATLAB工作空間加載工作空間加載 (Load from workspace) 雖然雖然Simulink提供了多種系統(tǒng)輸入信號(hào)，但提供了多種系統(tǒng)輸入信號(hào)，但并不能完全滿(mǎn)足需要。并不能完全滿(mǎn)足需要。Simulink允許使用用允許使用用戶(hù)自定義的信號(hào)作為系統(tǒng)輸入信號(hào)。在戶(hù)自定義的信號(hào)作為系統(tǒng)輸入信號(hào)。在Load from workspace框中，用戶(hù)可以設(shè)置框中，用戶(hù)可以設(shè)置MATLAB中的變量作為系統(tǒng)輸入信號(hào)或系統(tǒng)中的變量作為系統(tǒng)輸入信號(hào)或系統(tǒng)狀態(tài)初值，

37、如下所述狀態(tài)初值，如下所述. Input：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)輸入信號(hào)，其格式為用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)輸入信號(hào)，其格式為t, u，其中，其中t、u 均為均為列向量列向量，t 為輸入信為輸入信號(hào)的時(shí)間向量，號(hào)的時(shí)間向量，u 為相應(yīng)時(shí)刻的信號(hào)取值。為相應(yīng)時(shí)刻的信號(hào)取值。可以使用多個(gè)信號(hào)輸入，如可以使用多個(gè)信號(hào)輸入，如t, u1, u2。輸。輸入信號(hào)與入信號(hào)與Simulink的接口由的接口由Inport模塊模塊（In1模塊）實(shí)現(xiàn)。模塊）實(shí)現(xiàn)。 Initial state：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量的初用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量的初始值。初始值始值。初始值可為列向量可為列向量。(2) 仿真結(jié)果輸出到仿真結(jié)果輸出到MATLAB的工作

38、空間的工作空間 (Save to workspace) 可以將系統(tǒng)的仿真結(jié)果、系統(tǒng)仿真時(shí)刻、系統(tǒng)中可以將系統(tǒng)的仿真結(jié)果、系統(tǒng)仿真時(shí)刻、系統(tǒng)中的狀態(tài)或指定的信號(hào)輸出到的狀態(tài)或指定的信號(hào)輸出到MATLAB的工作空間的工作空間中，以便用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行定量分析，如下所述。中，以便用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行定量分析，如下所述。 Time：輸出系統(tǒng)仿真時(shí)刻。：輸出系統(tǒng)仿真時(shí)刻。 States：輸出系統(tǒng)模型中的所有狀態(tài)變量。：輸出系統(tǒng)模型中的所有狀態(tài)變量。 Output：輸出系統(tǒng)模型中的所有由：輸出系統(tǒng)模型中的所有由Output 模塊模塊（即（即Out1 模塊）表示的信號(hào)。模塊）表示的信號(hào)。 Final state：輸出系統(tǒng)

39、模型中的最終狀態(tài)變量?。狠敵鱿到y(tǒng)模型中的最終狀態(tài)變量取值，即最后仿真時(shí)刻處的狀態(tài)值。值，即最后仿真時(shí)刻處的狀態(tài)值。(3) 輸出選項(xiàng)（輸出選項(xiàng)（Save options） Limit data points to last：表示輸出數(shù)據(jù)：表示輸出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度（從信號(hào)的最后數(shù)據(jù)點(diǎn)記起）。的長(zhǎng)度（從信號(hào)的最后數(shù)據(jù)點(diǎn)記起）。 Format：表示輸出數(shù)據(jù)類(lèi)型。共有三種形：表示輸出數(shù)據(jù)類(lèi)型。共有三種形式：式：Structure with Time(帶有仿真時(shí)間變帶有仿真時(shí)間變量的結(jié)構(gòu)體量的結(jié)構(gòu)體)、Structure(不帶仿真時(shí)間變不帶仿真時(shí)間變量的結(jié)構(gòu)體量的結(jié)構(gòu)體)、Array(信號(hào)數(shù)組信號(hào)數(shù)組)。例：例

40、：假定兩個(gè)輸入信號(hào)都為正弦信號(hào)假定兩個(gè)輸入信號(hào)都為正弦信號(hào)sin(t), 并且假定初始值為并且假定初始值為0，1(examp10_3_1)y= sin(t)=-cos(t)+Cy1=-cos(t)+1y2=-cos(t)+2則(1)將將Load from workspace欄的兩項(xiàng)全部選上，并欄的兩項(xiàng)全部選上，并且將且將Input欄改寫(xiě)為欄改寫(xiě)為t, u, u; Initial state欄改寫(xiě)為欄改寫(xiě)為0,1(2)將將Save to workspace欄的四項(xiàng)全部選上。欄的四項(xiàng)全部選上。(3)Save option欄的三項(xiàng)分別為：欄的三項(xiàng)分別為：1000，1，Array(4)運(yùn)行仿真前，首先

41、需要生成系統(tǒng)輸入信號(hào)，在運(yùn)行仿真前，首先需要生成系統(tǒng)輸入信號(hào)，在MATLAB命令窗口命令窗口中鍵入如下命令：中鍵入如下命令： t=0:0.1:10;t=t; u=sin(t);示波器顯示圖形示波器顯示圖形01234567891000.511.522.53MATLAB命令窗口使用命令窗口使用Plot畫(huà)出圖形畫(huà)出圖形運(yùn)行運(yùn)行whos的結(jié)果：的結(jié)果： Name Size Bytes Class t 101x1 808 double array tout 51x1 408 double array u 101x1 808 double array xFinal 1x2 16 double array

42、xout 51x2 816 double array yout 51x2 816 double array 上面上面t和和tout的維數(shù)不相同，這是因?yàn)樵诘木S數(shù)不相同，這是因?yàn)樵赟olver中中采用了變步長(zhǎng)解法，若采用定步長(zhǎng)法（步長(zhǎng)取采用了變步長(zhǎng)解法，若采用定步長(zhǎng)法（步長(zhǎng)取0.1）則維數(shù)相同。則維數(shù)相同。10.3.2 使用使用MATLAB命令運(yùn)行仿真命令運(yùn)行仿真 MATLAB提供了提供了sim命令，用戶(hù)可以在命令，用戶(hù)可以在MATLAB 的環(huán)境下以的環(huán)境下以命令行命令行或或M 文件文件的形式的形式運(yùn)行運(yùn)行Simulink模型。模型。 使用命令行方式，用戶(hù)可以在腳本文件中重復(fù)使用命令行方式，用戶(hù)

43、可以在腳本文件中重復(fù)地對(duì)同一系統(tǒng)在不同的仿真參數(shù)或不同的系統(tǒng)地對(duì)同一系統(tǒng)在不同的仿真參數(shù)或不同的系統(tǒng)模塊參數(shù)下進(jìn)行仿真，而無(wú)需一次又一次啟動(dòng)模塊參數(shù)下進(jìn)行仿真，而無(wú)需一次又一次啟動(dòng)Simulink圖形窗口中的圖形窗口中的Start Simulink。注：注：下面對(duì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的命令逐一介紹。下面對(duì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的命令逐一介紹。 首先看一個(gè)例子。首先看一個(gè)例子。 例：建立一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其功能如下：例：建立一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其功能如下： （1）系統(tǒng)的輸入為一單位幅值、單位頻率的正）系統(tǒng)的輸入為一單位幅值、單位頻率的正 弦信號(hào)；弦信號(hào)； （2）系統(tǒng)的輸出信號(hào)為輸入信號(hào)的積分。）系統(tǒng)的輸

44、出信號(hào)為輸入信號(hào)的積分。 要求如下：要求如下： （1）系統(tǒng)的輸入信號(hào)由）系統(tǒng)的輸入信號(hào)由MATLAB 工作空間中的工作空間中的 變量提供，時(shí)間變量提供，時(shí)間010s； （2）使用）使用MATLAB繪制原始輸入信號(hào)與系統(tǒng)運(yùn)繪制原始輸入信號(hào)與系統(tǒng)運(yùn) 算結(jié)果的曲線(xiàn)。算結(jié)果的曲線(xiàn)。問(wèn)題描述：?jiǎn)栴}描述：原函數(shù)：原函數(shù)：sin(t) 時(shí)間區(qū)域：時(shí)間區(qū)域：t=010s原函數(shù)的積分為：原函數(shù)的積分為：若取零初始條件，則有：若取零初始條件，則有：C=1因此得到因此得到：x(t)= sin(t)dt=-cos(t)+Cx(t)=-cos(t)+1Simulink模型模型(保存文件名為保存文件名為：command_

45、in_out)1Out11/sIntegrator1In1 對(duì)對(duì)Data Impot/Export進(jìn)行如下設(shè)置：進(jìn)行如下設(shè)置： （1）Load from workspace 欄：欄：Input 打勾，打勾， 并填入并填入sim_input（由（由MATLAB 工作空間工作空間 輸入的輸入名）。輸入的輸入名）。Initial state 不選。不選。 （2）Save to workspace 欄：欄：Time 和和Output 項(xiàng)勾上，項(xiàng)勾上，State 和和Final state 項(xiàng)不勾。項(xiàng)不勾。 （3）Save options 欄依次為：欄依次為：1000, 1, Array 在在MATLA

46、B工作空間中定義輸入變量工作空間中定義輸入變量sim_input如下：如下： t = 0: 0.1: 10; t = t; % 表示輸入信號(hào)的時(shí)表示輸入信號(hào)的時(shí) 間范圍間范圍 u = sin( t ); % 產(chǎn)生輸入正弦信號(hào)產(chǎn)生輸入正弦信號(hào) sim_input= t, u ; % 傳遞給傳遞給Simulink系系 統(tǒng)模型的變量統(tǒng)模型的變量 然后運(yùn)行然后運(yùn)行Simulink仿真。最后在仿真。最后在MATLAB工作空工作空間運(yùn)行以下命令：間運(yùn)行以下命令： plot(t,u,tout,yout,-);grid012345678910-1-0.500.511.52sin( )cos() 1utyout

47、tout10.3.2.1 使用使用sim命令進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真命令進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真1. 使用語(yǔ)法使用語(yǔ)法 sim命令的格式為：命令的格式為： t, x, y = sim( model, timespan, options, ut) t, x, y1, y2, , yn = sim( model, timespan, options, ut) 以上是完整的語(yǔ)法格式，實(shí)際使用時(shí)可以省略其中以上是完整的語(yǔ)法格式，實(shí)際使用時(shí)可以省略其中的某些參數(shù)設(shè)置而采用默認(rèn)參數(shù)。除了參數(shù)的某些參數(shù)設(shè)置而采用默認(rèn)參數(shù)。除了參數(shù)“model”外，其它的仿真參數(shù)設(shè)置均可以取值為外，其它的仿真參數(shù)設(shè)置均可以取值為空空矩陣矩陣

48、，此時(shí)，此時(shí)sim命令對(duì)沒(méi)有設(shè)置的仿真參數(shù)使用默命令對(duì)沒(méi)有設(shè)置的仿真參數(shù)使用默認(rèn)的參數(shù)值進(jìn)行仿真，默認(rèn)的參數(shù)值由系統(tǒng)模型框認(rèn)的參數(shù)值進(jìn)行仿真，默認(rèn)的參數(shù)值由系統(tǒng)模型框圖決定。用戶(hù)可以使用圖決定。用戶(hù)可以使用sim命令的命令的options 參數(shù)對(duì)可參數(shù)對(duì)可選參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這樣設(shè)置的仿真參數(shù)將覆蓋模型選參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這樣設(shè)置的仿真參數(shù)將覆蓋模型默認(rèn)的參數(shù)。默認(rèn)的參數(shù)。2. 參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明(1) model：需要進(jìn)行仿真的系統(tǒng)模型框圖名稱(chēng)；：需要進(jìn)行仿真的系統(tǒng)模型框圖名稱(chēng)；(2) timespan：系統(tǒng)仿真的時(shí)間范圍（起始至終止系統(tǒng)仿真的時(shí)間范圍（起始至終止時(shí)間），可有如下形式：時(shí)間），可有如下

49、形式： tFinal：設(shè)置仿真終止時(shí)間。仿真起始時(shí)間默認(rèn)設(shè)置仿真終止時(shí)間。仿真起始時(shí)間默認(rèn)為為0； tStart tFinal：設(shè)置起始時(shí)間設(shè)置起始時(shí)間(tStart)與終止時(shí)與終止時(shí)間（間（tFinal）；）； tStart OutputTimes tFinal：設(shè)置起始時(shí)間：設(shè)置起始時(shí)間（tStart）與終止時(shí)間（）與終止時(shí)間（tFinal），并且設(shè)置仿真），并且設(shè)置仿真返回的時(shí)間向量返回的時(shí)間向量tStart OutputTimes tFinal，其中其中tStart、OutputTimes、tFinal必須按照升序必須按照升序排列。排列。(3) options：由由simset命令所設(shè)

50、置的除仿真時(shí)間外命令所設(shè)置的除仿真時(shí)間外的的 仿真參數(shù)；仿真參數(shù)；(4) ut：表示系統(tǒng)模型頂層的外部可選輸入。表示系統(tǒng)模型頂層的外部可選輸入。ut可以可以是是MATLAB 函數(shù)?？梢允褂枚鄠€(gè)外部輸入函數(shù)。可以使用多個(gè)外部輸入ut1、ut2、。(5) t：返回系統(tǒng)仿真的時(shí)間向量。返回系統(tǒng)仿真的時(shí)間向量。(6) x：返回系統(tǒng)仿真的狀態(tài)變量矩陣。返回系統(tǒng)仿真的狀態(tài)變量矩陣。(7) y：返回系統(tǒng)仿真的輸出矩陣。按照頂層輸出返回系統(tǒng)仿真的輸出矩陣。按照頂層輸出Outport模塊的順序輸出。如果輸出信號(hào)為向量模塊的順序輸出。如果輸出信號(hào)為向量輸出，則輸出信號(hào)具有與此向量相同的維數(shù)。輸出，則輸出信號(hào)具有與

51、此向量相同的維數(shù)。(8) y1，yn：返回多個(gè)系統(tǒng)仿真的輸出。返回多個(gè)系統(tǒng)仿真的輸出。3 . 舉例說(shuō)明舉例說(shuō)明例例1：簡(jiǎn)單仿真簡(jiǎn)單仿真(examp10_3_3.m) 輸入輸入sin(t) 對(duì)于前面的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)對(duì)于前面的動(dòng)態(tài)系統(tǒng) command_in_out，在，在前面進(jìn)行仿真時(shí)沒(méi)有使用命令行方式，在此采用命前面進(jìn)行仿真時(shí)沒(méi)有使用命令行方式，在此采用命令行語(yǔ)句進(jìn)行仿真。在仿真之前，首先使用仿真參令行語(yǔ)句進(jìn)行仿真。在仿真之前，首先使用仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框設(shè)置參數(shù)，然后在數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框設(shè)置參數(shù)，然后在MATLAB命令窗口命令窗口中鍵入如下命令：中鍵入如下命令：( )cos( ) 1x ttclear, t

52、=0:0.1:10; t=t; %表示輸入信號(hào)的表示輸入信號(hào)的時(shí)間范圍時(shí)間范圍u=sin(t);sim_input=t,u; %傳遞給傳遞給Simulin系統(tǒng)模系統(tǒng)模 型的變量型的變量tout,x,yout=sim(command_in_out); %使用使用sim進(jìn)行系統(tǒng)仿真，仿真參數(shù)取與前面進(jìn)行系統(tǒng)仿真，仿真參數(shù)取與前面相同相同plot(t,u,tout,yout,-); grid0246810-1-0.500.511.52例例2：仿真時(shí)間設(shè)置仿真時(shí)間設(shè)置 在前面已經(jīng)對(duì)在前面已經(jīng)對(duì)sim命令中的仿真時(shí)間參數(shù)命令中的仿真時(shí)間參數(shù)timespan設(shè)置做了介紹。設(shè)置做了介紹。timespan具有

53、三種使具有三種使用形式，根據(jù)不同動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的不同要求，用戶(hù)可用形式，根據(jù)不同動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的不同要求，用戶(hù)可以選擇使用如下所示的三種形式進(jìn)行系統(tǒng)仿真：以選擇使用如下所示的三種形式進(jìn)行系統(tǒng)仿真： t, x, y =sim(model, tFinal) t, x, y = sim(model, tStart, tFinal) t, x, y =sim( model, tStart outputTimes tFinal) 此外在默認(rèn)情況下，系統(tǒng)仿真的輸出結(jié)果此外在默認(rèn)情況下，系統(tǒng)仿真的輸出結(jié)果（輸出時(shí)間、狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果）受到（輸出時(shí)間、狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果）受到Simulink求求解器仿真步長(zhǎng)的控制，因而系統(tǒng)仿真

54、輸出結(jié)果也受解器仿真步長(zhǎng)的控制，因而系統(tǒng)仿真輸出結(jié)果也受到求解器步長(zhǎng)的控制。到求解器步長(zhǎng)的控制。 如果需要在指定的時(shí)刻輸出系統(tǒng)仿真結(jié)果，如果需要在指定的時(shí)刻輸出系統(tǒng)仿真結(jié)果，則需要使用仿真時(shí)間設(shè)置的第三種方式，其中則需要使用仿真時(shí)間設(shè)置的第三種方式，其中tStart outputTimes tFinal表示輸出時(shí)間向量，表示輸出時(shí)間向量，此向量為一遞增行向量。在此向量為一遞增行向量。在sim命令中使用命令中使用timespan設(shè)置系統(tǒng)仿真時(shí)間范圍，會(huì)覆蓋設(shè)置系統(tǒng)仿真時(shí)間范圍，會(huì)覆蓋Simulink原來(lái)的仿真時(shí)間設(shè)置，但是并不會(huì)影響原來(lái)的仿真時(shí)間設(shè)置，但是并不會(huì)影響到系統(tǒng)模型。到系統(tǒng)模型。 以前

55、面以前面command_in_out為例進(jìn)行說(shuō)明。為例進(jìn)行說(shuō)明。仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框內(nèi)的設(shè)置與前面相同。使仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框內(nèi)的設(shè)置與前面相同。使用四組不同的仿真時(shí)間對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行仿真。用四組不同的仿真時(shí)間對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 為了與系統(tǒng)模型文件為了與系統(tǒng)模型文件command_in_out.mdl區(qū)別，所編制的區(qū)別，所編制的M文件名取為文件名取為command_in_out_m.m。若。若M文件名取為文件名取為command_in_out.m，則在，則在MATLAB工作空間工作空間運(yùn)行時(shí)，將返回系統(tǒng)模型文件框圖。程序如下：運(yùn)行時(shí)，將返回系統(tǒng)模型文件框圖。程序如下：t=0:0.1:10; t=t;

56、u=sin(t); sim_input=t,u;tout1,x1,yout1=sim(command_in_out,5); 仿真時(shí)間范圍仿真時(shí)間范圍05s，輸出時(shí)間向量，輸出時(shí)間向量tout1 由由Simulimk的求解的求解器步長(zhǎng)決定器步長(zhǎng)決定tout2,x2,yout2=sim(command_in_out,1 8); 仿真時(shí)間范圍仿真時(shí)間范圍18s，輸出時(shí)間向量，輸出時(shí)間向量tout2 由由Simulimk的求解的求解器步長(zhǎng)決定器步長(zhǎng)決定tout3,x3,yout3=sim(command_in_out,1:8); 仿真時(shí)間范圍仿真時(shí)間范圍18s，并且每隔，并且每隔1s 輸出一次，即輸出

57、時(shí)間變量輸出一次，即輸出時(shí)間變量為為1 2 3 4 5 6 7 8tout4,x4,yout4=sim(command_in_out,1:0.2:8); 仿真時(shí)間范圍仿真時(shí)間范圍18s，并且每隔，并且每隔0.2s 輸出一次，即輸出時(shí)間變輸出一次，即輸出時(shí)間變量為量為1 1.2 1.4 7.6 7.8 8subplot(2,2,1); plot(t,u,tout1,yout1,*);subplot(2,2,2); plot(t,u,tout2,yout2,*);subplot(2,2,3); plot(t,u,tout3,yout3,*); subplot(2,2,4); plot(t,u,to

58、ut4,yout4,*)10120510-10120510-1012 sin( )( )cos( ) 1tx tt輸入 ：例例3：外部輸入變量設(shè)置外部輸入變量設(shè)置 前面對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)前面對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)command_in_out進(jìn)行仿真進(jìn)行仿真時(shí)，通過(guò)設(shè)置時(shí)，通過(guò)設(shè)置Simulink仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框中仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框中Data Import/Export面板中的外部變量輸入，以使系統(tǒng)面板中的外部變量輸入，以使系統(tǒng)在仿真過(guò)程中獲取輸入信號(hào)在仿真過(guò)程中獲取輸入信號(hào)sim_input。除了使用。除了使用這種方法從這種方法從MATLAB工作空間中獲得系統(tǒng)輸入信號(hào)工作空間中獲得

59、系統(tǒng)輸入信號(hào)之外，用戶(hù)還可以通過(guò)使用之外，用戶(hù)還可以通過(guò)使用sim命令中的命令中的ut參數(shù)來(lái)參數(shù)來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的外部輸入信號(hào)。下面介紹如何使用設(shè)置系統(tǒng)的外部輸入信號(hào)。下面介紹如何使用ut參參數(shù)設(shè)置外部輸入信號(hào)。數(shù)設(shè)置外部輸入信號(hào)。 以以command_in_out為例進(jìn)行說(shuō)明。使用如為例進(jìn)行說(shuō)明。使用如下命令：下命令： t, x, y=sim(model, timespan, options, ut) ut為一個(gè)具有兩列的矩陣，第一列表示外部輸入信為一個(gè)具有兩列的矩陣，第一列表示外部輸入信號(hào)的時(shí)間，第二列代表與時(shí)間列相對(duì)應(yīng)的外部輸入號(hào)的時(shí)間，第二列代表與時(shí)間列相對(duì)應(yīng)的外部輸入信號(hào)。信號(hào)。MATLA

60、B程序程序(command_in_out_m2.m)t=0:0.1:10; t=t; u=sin(t); sim_input=t, u;tout1, x1, yout1=sim(command_in_out, 10); 使用使用Simulink仿真參數(shù)對(duì)話(huà)框中的仿真參數(shù)對(duì)話(huà)框中的workspace I/O 從從MATLAB 工作空間中獲得輸入信號(hào)工作空間中獲得輸入信號(hào)u=cos(t);ut=t, u; 改變系統(tǒng)輸入信號(hào)改變系統(tǒng)輸入信號(hào)tout2, x2, yout2=sim(command_in_out, 10, , ut); 使用使用Sim中的中的ut參數(shù)獲得系統(tǒng)輸入信號(hào)，參數(shù)獲得系統(tǒng)輸入信