Simulink模塊介紹

1、1第三章第三章 仿真工具仿真工具SIMULINKSIMULINK是用來進行動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的軟件包。是用來進行動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的軟件包。3.1 SIMULINK 概述概述SIMULINK為用戶提供了用方框圖進行系統(tǒng)建模的窗口。為用戶提供了用方框圖進行系統(tǒng)建模的窗口。它有著豐富的模塊庫，在做仿真時，用戶只需利用鼠標(biāo)的點擊它有著豐富的模塊庫，在做仿真時，用戶只需利用鼠標(biāo)的點擊與拖曳功能，將模塊庫中的各種標(biāo)準(zhǔn)模塊復(fù)制到與拖曳功能，將模塊庫中的各種標(biāo)準(zhǔn)模塊復(fù)制到SIMULINK的的模型窗口中，就可以輕而易舉在完成模型的創(chuàng)建。模型窗口中，就可以輕而易舉在完成模型的創(chuàng)建。 在在 SIMUL

2、INK 環(huán)境中，用戶可以在仿真進程中改變感興環(huán)境中，用戶可以在仿真進程中改變感興趣的參數(shù)，實時地觀察系統(tǒng)行為的變化。它還有趣的參數(shù)，實時地觀察系統(tǒng)行為的變化。它還有Scop模塊與其模塊與其它的畫圖模塊，在進行仿真的同時，就可以觀看到仿真結(jié)果。它的畫圖模塊，在進行仿真的同時，就可以觀看到仿真結(jié)果。與傳統(tǒng)的仿真軟件采用微分方程或者差分方程建模相比，與傳統(tǒng)的仿真軟件采用微分方程或者差分方程建模相比，它具有更直觀形象、更簡單方便與更靈活的優(yōu)點。它具有更直觀形象、更簡單方便與更靈活的優(yōu)點。2啟動與退出啟動與退出n在在MATLAB命令窗口中輸入命令窗口中輸入“simulink”命令然后回車；命令然后回車；

3、n選擇工具欄中的選擇工具欄中的 選項即可進入選項即可進入simulink模塊庫瀏覽器；模塊庫瀏覽器；n直接從直接從MATLAB命令窗口中選取命令窗口中選取“File Edit Model”也也可進入可進入SIMULINK仿真環(huán)境。仿真環(huán)境。n模型完成后，利用模型完成后，利用Save或或Save as命令將模型文件存盤命令將模型文件存盤(擴擴展名為展名為.mdl)后即可。后即可。n退出退出simulink，只要關(guān)閉所有模型編輯窗口和模塊瀏覽器，只要關(guān)閉所有模型編輯窗口和模塊瀏覽器即可。即可。36.2 SIMULINK模塊庫瀏覽器模塊庫瀏覽器一、模塊庫瀏覽器界面一、模塊庫瀏覽器界面SIMULINK

4、模塊庫瀏覽器界面可分為模塊庫瀏覽器界面可分為5部分：部分：n菜單欄區(qū)：其主菜單有菜單欄區(qū)：其主菜單有文件文件(File)、編輯編輯(Edit)、查看查看(View)、幫助幫助(Help)等等4項。項。nFile：含：含New(新建模型或者庫新建模型或者庫)、open(打開打開)、Close(關(guān)閉關(guān)閉)和和Preferences(屬性設(shè)置屬性設(shè)置)4項；項；nEdit：含：含Add to the current model(添加到當(dāng)前模型添加到當(dāng)前模型)、Find(查找查找)和和Find next(查找下一個查找下一個)3項；項；nView：由：由toolbar(工具欄工具欄),status b

5、ar(狀態(tài)欄狀態(tài)欄),description(文字說文字說明欄明欄) ,stay on top(將瀏覽器放在桌面最上層將瀏覽器放在桌面最上層) View：collapse entire browser(模塊庫壓縮顯示模塊庫壓縮顯示), expand entire browser(模塊庫展模塊庫展開顯示開顯示),Large icons(大圖標(biāo)大圖標(biāo)) ,Small icons(小圖標(biāo)小圖標(biāo)),Show parameters for selection(顯示所選模塊的參數(shù)顯示所選模塊的參數(shù)) ；Help(幫助幫助)4n工具欄區(qū)：含工具欄區(qū)：含4個按鈕：個按鈕： 是新建與打開按鈕，是新建與打開按鈕，

6、 是將模是將模塊放在桌面最上層按鈕，塊放在桌面最上層按鈕，F(xiàn)ind是用來查找模塊庫中的模塊按是用來查找模塊庫中的模塊按鈕。鈕。n文字說明區(qū)：對所選模塊的文字說明；文字說明區(qū)：對所選模塊的文字說明；n模塊庫區(qū)：含模塊庫及其相應(yīng)的模塊組；模塊庫區(qū)：含模塊庫及其相應(yīng)的模塊組；n狀態(tài)欄區(qū)：即最下方顯示狀態(tài)欄區(qū)：即最下方顯示Ready區(qū)，用來顯示瀏覽器狀態(tài)。區(qū)，用來顯示瀏覽器狀態(tài)。5二、基本模塊庫的分類及其用途二、基本模塊庫的分類及其用途SIMULINK 有有13類基本模塊庫，分別為：類基本模塊庫，分別為： Continuous(連續(xù)模塊組連續(xù)模塊組)、 Discontinuities(非連續(xù)模塊組非連

7、續(xù)模塊組)、 Discrete(離散模塊組離散模塊組)、 Look-Up Tables(表格模塊組表格模塊組)、 Math Operations(數(shù)學(xué)運算模塊組數(shù)學(xué)運算模塊組)、 Model Verification(模型檢驗?zāi)K組模型檢驗?zāi)K組)、 Model-Wide Utilities(公用模塊組公用模塊組)、 Ports & Subsystems(端口與子系統(tǒng)模塊組端口與子系統(tǒng)模塊組)、 Signal Attributes(信號屬性模塊組信號屬性模塊組)、 Signal Routing(信號傳信號傳輸選擇模塊組輸選擇模塊組)、 Sinks(輸出模塊組輸出模塊組)、 Source

8、s(信號源模塊組信號源模塊組)、 User-Defined Functions(用戶定義函數(shù)模塊組用戶定義函數(shù)模塊組)等等6包含包含7個基本模塊，分為連續(xù)時間線性系統(tǒng)與連續(xù)時間延遲個基本模塊，分為連續(xù)時間線性系統(tǒng)與連續(xù)時間延遲兩種。子模塊組的名稱和用途見表兩種。子模塊組的名稱和用途見表3-1。1、 Continuous(連續(xù)模塊組連續(xù)模塊組)7模塊名稱模塊名稱模塊用途模塊用途Derivative微分模塊微分模塊Integrator積分模塊積分模塊State-Space線性狀態(tài)空間模型模塊線性狀態(tài)空間模型模塊Transfer Fcn線性傳遞函數(shù)模型模塊線性傳遞函數(shù)模型模塊Transfer Del

9、ay輸入信號按指定時間延遲模塊輸入信號按指定時間延遲模塊Variable Transport Delay第一個輸入按第二個輸入指定時間做延遲第一個輸入按第二個輸入指定時間做延遲模塊模塊Zero-Pole零極點形式模型模塊零極點形式模型模塊表表3-1 連續(xù)模塊組子模塊的名稱及用途連續(xù)模塊組子模塊的名稱及用途8 包含包含25個基本模塊，包括數(shù)學(xué)運算、向量運算、復(fù)數(shù)與向量個基本模塊，包括數(shù)學(xué)運算、向量運算、復(fù)數(shù)與向量間的轉(zhuǎn)換運算間的轉(zhuǎn)換運算4種。其子模塊組的名稱和用途見表種。其子模塊組的名稱和用途見表3-2。2、 Math Operations(數(shù)學(xué)運算模塊組數(shù)學(xué)運算模塊組)9模模 塊塊 名名 稱稱

10、模模 塊塊 用用 途途Abs絕對值或求模絕對值或求模(對復(fù)數(shù)對復(fù)數(shù))模塊模塊Algebraic Constraint將輸入將輸入f(z)強制置為強制置為0并輸出并輸出zAssignment分配器分配器Bitwise Logical Operator二進制邏輯運算模塊二進制邏輯運算模塊Combinatorial Logic建立邏輯真值表模塊建立邏輯真值表模塊Complex to Magnitude-Angle計算復(fù)數(shù)的幅值與相角模塊計算復(fù)數(shù)的幅值與相角模塊Complex to Real-Imag計算復(fù)數(shù)實部與虛部模塊計算復(fù)數(shù)實部與虛部模塊Dot Product計算點積計算點積(內(nèi)積內(nèi)積)模塊模塊

11、Gain增益模塊增益模塊Logical Operator邏輯運算模塊邏輯運算模塊表表3-3 數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途10模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Magnitude-Angle to Complex由幅值與相角構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊由幅值與相角構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊Math Function數(shù)學(xué)運算函數(shù)模塊數(shù)學(xué)運算函數(shù)模塊,可進行多種數(shù)學(xué)函可進行多種數(shù)學(xué)函數(shù)運算數(shù)運算Matrix Concatenation矩陣連接模塊矩陣連接模塊Matrix Gain矩陣增益模塊矩陣增益模塊MinMax計算極大值與極小值模塊計算極大值與極小值模塊Polynomial多項式

12、運算模塊多項式運算模塊Product乘積運算模塊乘積運算模塊Real-Imag to Complex由實部與虛部構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊由實部與虛部構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊Relational Operator關(guān)系運算模塊關(guān)系運算模塊Reshape矩陣重新定維模塊矩陣重新定維模塊Rounding Function取整模塊取整模塊表表3-3續(xù)續(xù) 數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途11模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Sign符號函數(shù)模塊符號函數(shù)模塊Slider Gain可變增益模塊可變增益模塊(使用滑尺改變增益值使用滑尺改變增益值)Sum計算代數(shù)和或差模塊計算代數(shù)和或差模塊Tri

13、gonometric Function執(zhí)行多種常用三角函數(shù)模塊執(zhí)行多種常用三角函數(shù)模塊表表3-3續(xù)續(xù) 數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途數(shù)學(xué)運算模塊組子模塊的名稱及用途12 共有共有15個基本模塊，個基本模塊，包括信號傳輸與信號包括信號傳輸與信號存儲、訪問兩種。其存儲、訪問兩種。其子模塊組的名稱和用子模塊組的名稱和用途見表途見表3-3。3、 Signal Routing(信號傳輸選擇模塊組信號傳輸選擇模塊組)13模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Bus Creator信號總線生成器信號總線生成器Bus Selector接收來自接收來自Mux模塊或其它輸入模塊或其它輸入Bus Selec

14、tor模塊模塊的信號的信號Data Store Memory定義一個共享數(shù)據(jù)存儲區(qū)定義一個共享數(shù)據(jù)存儲區(qū)Data Store Read從已定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并輸出從已定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并輸出Data Store Write將輸入數(shù)據(jù)寫入一個已定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū)將輸入數(shù)據(jù)寫入一個已定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū)Demux分路器（一路信號分解成多路信號）分路器（一路信號分解成多路信號）From從從Goto模塊中獲得信號并輸出模塊中獲得信號并輸出Goto將其輸入傳遞給相應(yīng)的將其輸入傳遞給相應(yīng)的From模塊模塊Goto Tag VisibilityGoto模塊標(biāo)記控制器模塊標(biāo)記控制器Manual Sw

15、itch雙輸出選擇器（手動）雙輸出選擇器（手動）Merge將輸入信號合并為一個輸出信號模塊將輸入信號合并為一個輸出信號模塊表表3-3 信號傳輸選擇模塊組子模塊的名稱及用途信號傳輸選擇模塊組子模塊的名稱及用途14模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Multiport Switch在多輸入中選擇一輸出的開關(guān)模塊在多輸入中選擇一輸出的開關(guān)模塊Mux信號組合器信號組合器(將多路信號組合成一路信號將多路信號組合成一路信號)Selector選擇或重組信號選擇或重組信號Switch多路開關(guān)多路開關(guān)(當(dāng)?shù)诙€輸入端信號大于臨界值時，當(dāng)?shù)诙€輸入端信號大于臨界值時，輸出第一個輸入端的信號，否則輸出第三個

16、輸出第一個輸入端的信號，否則輸出第三個輸入端的信號輸入端的信號)表表3-3續(xù)續(xù) 信號傳輸選擇模塊組子模塊的名稱及用途信號傳輸選擇模塊組子模塊的名稱及用途15 共有共有9個基本模塊，包括模個基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸出、數(shù)據(jù)觀察型及子系統(tǒng)輸出、數(shù)據(jù)觀察器與仿真控制器與仿真控制3種。其子模塊種。其子模塊組的名稱和用途見表組的名稱和用途見表3-3。4、 Sinks(輸出模塊組輸出模塊組) 及其用途及其用途16模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Display實時數(shù)字顯示模塊實時數(shù)字顯示模塊Floating Scope浮動示波器模塊浮動示波器模塊Out1輸出端口模塊輸出端口模塊(同端口與子系

17、統(tǒng)模塊中同端口與子系統(tǒng)模塊中Out1)Scope示波器模塊示波器模塊Stop Simulation當(dāng)輸入非當(dāng)輸入非0時，停止仿真。在仿真停止前完成當(dāng)時，停止仿真。在仿真停止前完成當(dāng)前時間步內(nèi)的仿真。前時間步內(nèi)的仿真。Terminator信號終止模塊信號終止模塊To File將其輸入寫入將其輸入寫入MAT-file文件內(nèi)的一個矩陣中文件內(nèi)的一個矩陣中To Workspace將其輸入寫入工作空間將其輸入寫入工作空間XY GraphX-Y示波器模塊示波器模塊表表3-4 輸出模塊組子模塊的名稱及用途輸出模塊組子模塊的名稱及用途17 18個基本模塊，包個基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸入括模型及子系統(tǒng)輸入與

18、信號發(fā)生器兩種。與信號發(fā)生器兩種。其子模塊組的名稱和其子模塊組的名稱和用途見表用途見表3-5。5、 Sources(信號源模塊組信號源模塊組) 及其用途及其用途18模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Band-Limited White Noise帶寬限幅白噪聲模塊帶寬限幅白噪聲模塊Chirp Signal線性調(diào)頻信號模塊線性調(diào)頻信號模塊(頻率隨時間線性增加的頻率隨時間線性增加的正弦信號正弦信號)，可用于非線性系統(tǒng)譜分析，可用于非線性系統(tǒng)譜分析Clock在每一仿真步輸出當(dāng)前仿真時間在每一仿真步輸出當(dāng)前仿真時間(連續(xù)時間連續(xù)時間)Constant輸出與時間無關(guān)的實數(shù)或復(fù)數(shù)輸出與時間無關(guān)的

19、實數(shù)或復(fù)數(shù)Digital Clock僅在指定的采樣間隔內(nèi)輸出仿真時間，在僅在指定的采樣間隔內(nèi)輸出仿真時間，在其它時間輸出保持前一次值不變其它時間輸出保持前一次值不變(離散時間離散時間)From Workspace從從MATLAB工作空間中讀取數(shù)據(jù)工作空間中讀取數(shù)據(jù)From File從一個指定的文件中讀取數(shù)據(jù)并輸出從一個指定的文件中讀取數(shù)據(jù)并輸出Ground接地模塊接地模塊In1輸入端口模塊輸入端口模塊(同端口與子系統(tǒng)模塊中同端口與子系統(tǒng)模塊中In1)Pulse Generator產(chǎn)生固定頻率脈沖序列產(chǎn)生固定頻率脈沖序列表表3-5 信號源模塊組子模塊的名稱及用途信號源模塊組子模塊的名稱及用途19

20、模模 塊塊 名名 稱稱模模 塊塊 用用 途途Ramp產(chǎn)生按指定初始時間、初始幅度和變化率的產(chǎn)生按指定初始時間、初始幅度和變化率的斜坡信號斜坡信號Random Number產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機信號產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機信號Repeating Sequence產(chǎn)生一個任意波形的周期信號產(chǎn)生一個任意波形的周期信號Signal Generator可以產(chǎn)生三種不同波形的信號：正弦波、方可以產(chǎn)生三種不同波形的信號：正弦波、方波和鋸齒波。信號單位可以是波和鋸齒波。信號單位可以是Hz或或rad/sSignal Builder信號構(gòu)造器信號構(gòu)造器Sine Wave正弦波信號模塊正弦波信號模塊Step在指定時間產(chǎn)生一個

21、可定義上下電平的階躍在指定時間產(chǎn)生一個可定義上下電平的階躍信號信號Uniform Random Number產(chǎn)生在整個指定時間周期內(nèi)均勻分布的隨機產(chǎn)生在整個指定時間周期內(nèi)均勻分布的隨機信號信號表表3-5續(xù)續(xù) 信號源模塊組子模塊的名稱及用途信號源模塊組子模塊的名稱及用途20三、部分專業(yè)模塊庫簡介三、部分專業(yè)模塊庫簡介 Mathworks公司還提供了一系列與公司還提供了一系列與SIMULINK一起使用的專一起使用的專業(yè)模塊庫，主要有：業(yè)模塊庫，主要有：nControl System Toolbox：控制系統(tǒng)工具箱：控制系統(tǒng)工具箱;nCommunications Blockset：通信系統(tǒng)仿真模塊；

22、：通信系統(tǒng)仿真模塊；nDSP Blockset：數(shù)字信號處理工具箱；：數(shù)字信號處理工具箱；nFuzzy Logic Toolbox：模糊邏輯控制工具箱；：模糊邏輯控制工具箱；nNeural Network Blockset：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱；：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱；nSimulink Extras：補充：補充Simulink公共模塊庫；公共模塊庫；nStateflow：用來對復(fù)雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進行建模和仿真；：用來對復(fù)雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進行建模和仿真；nReal-Time Workshop (簡稱簡稱RTW)：可以直接將：可以直接將simulink模型框圖和模型框圖和Stateflow的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效

23、優(yōu)化的程序代碼。的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效優(yōu)化的程序代碼。216.3 用用SIMULINK建立系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)模型建立簡單模型的步驟：建立簡單模型的步驟：建立模型窗口；建立模型窗口；將功能模塊從模塊庫中復(fù)制到模型窗口；將功能模塊從模塊庫中復(fù)制到模型窗口；對模塊進行連接，構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型。對模塊進行連接，構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型。SIMULINK模型在視覺上表現(xiàn)為直觀的方框圖，在文件上模型在視覺上表現(xiàn)為直觀的方框圖，在文件上則是擴展名為則是擴展名為mdl的的ASCII代碼，在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為微分方程代碼，在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為微分方程或差分方程，在行為上則模擬了實際系統(tǒng)的動態(tài)特性?；虿罘址匠?，在行為上則模擬了實際系

24、統(tǒng)的動態(tài)特性。22一、模塊的復(fù)制、移動與刪除一、模塊的復(fù)制、移動與刪除 模塊的復(fù)制包括兩種：一是從模塊庫中將標(biāo)準(zhǔn)模塊復(fù)制到模塊的復(fù)制包括兩種：一是從模塊庫中將標(biāo)準(zhǔn)模塊復(fù)制到模型窗口中，另一種是在模型窗口中將模型再復(fù)制。模型窗口中，另一種是在模型窗口中將模型再復(fù)制。1、模塊的復(fù)制、模塊的復(fù)制n從模塊庫中復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)模塊：從模塊庫中選中所需模塊，按住鼠標(biāo)從模塊庫中復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)模塊：從模塊庫中選中所需模塊，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將模塊拖至模型窗口再松開鼠標(biāo)左鍵則完成了復(fù)制；左鍵不放，將模塊拖至模型窗口再松開鼠標(biāo)左鍵則完成了復(fù)制；n在模型窗口中再復(fù)制有在模型窗口中再復(fù)制有3種方法：種方法：n選中待復(fù)制模塊，運行選

25、中待復(fù)制模塊，運行“Edit Copy”，然后將光標(biāo)移至將要粘，然后將光標(biāo)移至將要粘貼的地方，再運行貼的地方，再運行“Edit Paste”，就完成復(fù)制；或者選中待復(fù)，就完成復(fù)制；或者選中待復(fù)制模塊，直接用制模塊，直接用Ctrl +C然后再然后再Ctrl +V也可以；也可以；n用鼠標(biāo)選取待復(fù)制模塊后，按住用鼠標(biāo)選取待復(fù)制模塊后，按住“Ctrl”鍵不放，把該模塊拖至目鍵不放，把該模塊拖至目標(biāo)位置后，松開左鍵即完成復(fù)制；標(biāo)位置后，松開左鍵即完成復(fù)制；n用鼠標(biāo)選取待復(fù)制模塊后，按住鼠標(biāo)右鍵不放，把該模塊拖至目用鼠標(biāo)選取待復(fù)制模塊后，按住鼠標(biāo)右鍵不放，把該模塊拖至目標(biāo)位置后，松開右鍵即完成復(fù)制。標(biāo)位置

26、后，松開右鍵即完成復(fù)制。23 將光標(biāo)置于待移動的模塊圖標(biāo)上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，把該將光標(biāo)置于待移動的模塊圖標(biāo)上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，把該模塊拖至目標(biāo)位置后，松開左鍵就完成了移動。模塊拖至目標(biāo)位置后，松開左鍵就完成了移動。2、模塊的移動、模塊的移動 選中模塊，按選中模塊，按Delete鍵就可刪除或點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇鍵就可刪除或點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Cut也可對模塊進行剪切。也可對模塊進行剪切。3、模塊的刪除、模塊的刪除 用鼠標(biāo)選擇模塊圖標(biāo)，再將鼠標(biāo)移到模塊對象四周的控制用鼠標(biāo)選擇模塊圖標(biāo)，再將鼠標(biāo)移到模塊對象四周的控制小塊處，當(dāng)鼠標(biāo)指針變成指向四周的小箭頭時，按住鼠標(biāo)左小塊處，當(dāng)鼠標(biāo)指針變成指向四周的

27、小箭頭時，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖至合適大小即可。鍵不放，拖至合適大小即可。四、模塊外形調(diào)整四、模塊外形調(diào)整1、改變模塊對象大小、改變模塊對象大小24 在在Simulink中，模塊輸入端口位于模塊左側(cè)，輸出端口位于中，模塊輸入端口位于模塊左側(cè)，輸出端口位于模塊右側(cè)，但有時需要對其方向進行改變。方法是：用鼠標(biāo)選模塊右側(cè)，但有時需要對其方向進行改變。方法是：用鼠標(biāo)選中模塊對象，利用中模塊對象，利用“Format Flip Block”(快捷鍵快捷鍵Ctrl +I)可將可將模塊順時針旋轉(zhuǎn)模塊順時針旋轉(zhuǎn)180；或者利用；或者利用“Format Rotate Block”(快捷鍵快捷鍵Ctrl +R)或?qū)⒛?/p>

28、塊順時針旋轉(zhuǎn)或?qū)⒛K順時針旋轉(zhuǎn)90。2、改變模塊對象的方向、改變模塊對象的方向 Format菜單中的菜單中的“Foreground Color”命令可以改變模塊的命令可以改變模塊的前景顏色，前景顏色，“Background Color”命令可以改變模塊的背景顏命令可以改變模塊的背景顏色；而模型窗口的顏色可以通過色；而模型窗口的顏色可以通過“Screen Color”命令來改變。命令來改變。此外，還可以選擇此外，還可以選擇“Format Show drop shadow”為模塊生為模塊生成陰影等。成陰影等。3、顏色設(shè)定、顏色設(shè)定25 將構(gòu)成一個系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)模塊復(fù)制到模型窗口后，還必須將構(gòu)成一個

29、系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)模塊復(fù)制到模型窗口后，還必須將所有的模塊圖標(biāo)用信號線連接起來才能夠描述一個控制系統(tǒng)將所有的模塊圖標(biāo)用信號線連接起來才能夠描述一個控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。的系統(tǒng)模型。五、模塊的連接五、模塊的連接 信號線具有連接功能模塊的作用。連接兩個模塊時，用鼠信號線具有連接功能模塊的作用。連接兩個模塊時，用鼠標(biāo)左鍵選取模塊，點擊該輸入或輸出端口，看到光標(biāo)變成十標(biāo)左鍵選取模塊，點擊該輸入或輸出端口，看到光標(biāo)變成十字形后，拖曳十字圖形符號到另個一個端口，鼠標(biāo)指針將變字形后，拖曳十字圖形符號到另個一個端口，鼠標(biāo)指針將變成雙十字形，然后松開鼠標(biāo)左鍵。一根最簡單的信號線就將成雙十字形，然后松開鼠標(biāo)左鍵。一根最

30、簡單的信號線就將兩模塊連接起來了，連線的箭頭表示信號的流向。兩模塊連接起來了，連線的箭頭表示信號的流向。26 為了對動態(tài)系統(tǒng)進行正確的仿真與分析，必須設(shè)置正確的為了對動態(tài)系統(tǒng)進行正確的仿真與分析，必須設(shè)置正確的系統(tǒng)模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)。模塊的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置時只需系統(tǒng)模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)。模塊的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置時只需在模型窗口中，雙擊待修改參數(shù)模塊的圖標(biāo)，就可以打開標(biāo)在模型窗口中，雙擊待修改參數(shù)模塊的圖標(biāo)，就可以打開標(biāo)準(zhǔn)功能模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置對話框，然后改變對話框中相關(guān)欄準(zhǔn)功能模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置對話框，然后改變對話框中相關(guān)欄目的數(shù)據(jù)便可。目的數(shù)據(jù)便可。六、模塊內(nèi)部參數(shù)修改六、模塊內(nèi)部參數(shù)修改 當(dāng)系統(tǒng)中

31、各模塊的參數(shù)設(shè)置完畢后，可設(shè)置合適的系統(tǒng)仿當(dāng)系統(tǒng)中各模塊的參數(shù)設(shè)置完畢后，可設(shè)置合適的系統(tǒng)仿真參數(shù)以進行動態(tài)系統(tǒng)的仿真。真參數(shù)以進行動態(tài)系統(tǒng)的仿真。27欲建立此簡單系統(tǒng)的模型，需要如下的系統(tǒng)模塊：欲建立此簡單系統(tǒng)的模型，需要如下的系統(tǒng)模塊：n信號源模塊組信號源模塊組Sources中的中的Sine Wave模塊：產(chǎn)生一個正弦模塊：產(chǎn)生一個正弦波信號；波信號；n數(shù)學(xué)運算模塊組數(shù)學(xué)運算模塊組Math Operations中的中的Gain模塊：將信號模塊：將信號乘上一個常數(shù)（即信號增益）；乘上一個常數(shù)（即信號增益）；n輸出模塊組輸出模塊組Sinks中的中的Scope模塊：圖形方式顯示結(jié)果。模塊：圖形方

32、式顯示結(jié)果。例：例：已知系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述為已知系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述為要求建立系統(tǒng)模型，并以圖形方式輸出系統(tǒng)運算結(jié)果。要求建立系統(tǒng)模型，并以圖形方式輸出系統(tǒng)運算結(jié)果。 0,0,sinKtrKt：cttt：r系統(tǒng)輸出系統(tǒng)輸入28 對系統(tǒng)中各模塊參數(shù)以及系統(tǒng)仿真參數(shù)進行正確設(shè)對系統(tǒng)中各模塊參數(shù)以及系統(tǒng)仿真參數(shù)進行正確設(shè)置之后，單擊系統(tǒng)模型編輯器上的置之后，單擊系統(tǒng)模型編輯器上的Play圖標(biāo)（黑色三圖標(biāo)（黑色三角）或選擇角）或選擇Simulation菜單下的菜單下的Start便可以對系統(tǒng)進便可以對系統(tǒng)進行仿真分析。仿真結(jié)束后雙擊行仿真分析。仿真結(jié)束后雙擊Scope模塊以顯示系統(tǒng)模塊以顯示系統(tǒng)仿真的輸出結(jié)果。仿

33、真的輸出結(jié)果。 運行仿真運行仿真29， 單擊 Start Simulation 按鈕以缺省參數(shù)仿真 向量信號輸出， 其中黃色顯示為 Mux 第一端口的信號、紫色顯示為 Mux第二端口的信號。 30n創(chuàng)建一個新的模型窗口；創(chuàng)建一個新的模型窗口；n從信號源模塊組、數(shù)學(xué)運算模塊組、連續(xù)模塊組和輸出模塊從信號源模塊組、數(shù)學(xué)運算模塊組、連續(xù)模塊組和輸出模塊組庫中分別找出所需要的階躍信號模塊、求和器模塊、線性組庫中分別找出所需要的階躍信號模塊、求和器模塊、線性傳遞函數(shù)模塊和示波器模塊，分別復(fù)制到模型窗口中；傳遞函數(shù)模塊和示波器模塊，分別復(fù)制到模型窗口中；n將各模塊按要所需構(gòu)建的模型連接起來；將各模塊按要所

34、需構(gòu)建的模型連接起來；n修改模塊名稱、加上信號線標(biāo)注、模型標(biāo)注等；修改模塊名稱、加上信號線標(biāo)注、模型標(biāo)注等；n按要求重新設(shè)置各模塊內(nèi)部參數(shù)；按要求重新設(shè)置各模塊內(nèi)部參數(shù)；n存盤。存盤。例：例：已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試創(chuàng)建該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)模型圖并觀察仿真結(jié)果。試創(chuàng)建該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)模型圖并觀察仿真結(jié)果。 sssG55231n階躍信號模塊的參數(shù)對話框設(shè)置中有階躍信號模塊的參數(shù)對話框設(shè)置中有4個項：個項：“Step time”為階躍信號產(chǎn)生的時間；為階躍信號產(chǎn)生的時間；“Initial value”為階躍信號初始為階躍信號初始值；值；

35、 ；“Final value”為階躍信號終了值；為階躍信號終了值；“Sample time”為采樣時間。為采樣時間。n傳遞函數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置對話框中，傳遞函數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置對話框中，“Numerator”欄是傳欄是傳遞函數(shù)分子多項式系數(shù)向量，遞函數(shù)分子多項式系數(shù)向量，“Denominator”欄是傳遞欄是傳遞函數(shù)分母多項式系數(shù)向量。注意：當(dāng)多項式缺項時，必函數(shù)分母多項式系數(shù)向量。注意：當(dāng)多項式缺項時，必須將對應(yīng)系數(shù)的須將對應(yīng)系數(shù)的“0”輸入，不能遺漏。輸入，不能遺漏。32圖圖6-28 二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)仿真結(jié)果二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)仿真結(jié)果33例例6-3已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：已知

36、單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試創(chuàng)建該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)模型圖并觀試創(chuàng)建該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)模型圖并觀察仿真結(jié)果。察仿真結(jié)果。 sssG11102 346.4 仿真參數(shù)設(shè)置仿真參數(shù)設(shè)置 在對系統(tǒng)模型中各個模塊進行合適的參數(shù)設(shè)置之后，需要在對系統(tǒng)模型中各個模塊進行合適的參數(shù)設(shè)置之后，需要對系統(tǒng)仿真參數(shù)進行必要的設(shè)置以開始仿真。對系統(tǒng)仿真參數(shù)進行必要的設(shè)置以開始仿真。 在模型窗口中選擇在模型窗口中選擇“Simulation”菜單下的菜單下的“Simulation parameters”，就會出現(xiàn)一個對話框。仿真參數(shù)設(shè)置共有，就會出現(xiàn)一個對話框。仿真參數(shù)設(shè)置共有5個個選項，分別是選項，分別是S

37、olver、Workspace I/O、Diagnostics、Advanced和和RTW。35 Solver中包含中包含3部分設(shè)置：部分設(shè)置：Simulation time（仿真時間）、（仿真時間）、Solver options（仿真器選項）和（仿真器選項）和Output options（輸出選項設(shè)置）。（輸出選項設(shè)置）。1、Solver選項及其設(shè)置選項及其設(shè)置 nSimulation time（仿真時間）：包括仿真起始時間和停止時間，（仿真時間）：包括仿真起始時間和停止時間，它們的差即代表仿真時間；在缺省情況下，它們的差即代表仿真時間；在缺省情況下，Simulink默認(rèn)的仿真默認(rèn)的仿真起始

38、時間為起始時間為0 s，仿真結(jié)束時間為，仿真結(jié)束時間為10 s。nSolver options（仿真器選項）（仿真器選項） ：Type項用來選擇變步長或固定項用來選擇變步長或固定步長仿真器。右欄用于選擇仿真器的算法。固定步長仿真器在仿步長仿真器。右欄用于選擇仿真器的算法。固定步長仿真器在仿真過程中，其步長是不變的。變步長解法可以在仿真過程中根據(jù)真過程中，其步長是不變的。變步長解法可以在仿真過程中根據(jù)要求調(diào)整運算步長。在采用變步長解法時，應(yīng)先指定一個容許誤要求調(diào)整運算步長。在采用變步長解法時，應(yīng)先指定一個容許誤差限（在差限（在Relative tolerance和和Absolute tolera

39、nce中設(shè)置中設(shè)置 ），使得），使得當(dāng)誤差超過誤差限時自動修正仿真步長。當(dāng)誤差超過誤差限時自動修正仿真步長。36nRelative tolerance （相對誤差限）是規(guī)定了每個狀態(tài)相對于步長（相對誤差限）是規(guī)定了每個狀態(tài)相對于步長的誤差大小，用百分比來表示一個狀態(tài)值。默認(rèn)值是的誤差大小，用百分比來表示一個狀態(tài)值。默認(rèn)值是1e-3，即狀，即狀態(tài)的計算值要精確到態(tài)的計算值要精確到0.1%；Absolute tolerance（絕對誤差限）是（絕對誤差限）是一個閾誤差值，當(dāng)測量的狀態(tài)值接近零時，代表可接受誤差。如一個閾誤差值，當(dāng)測量的狀態(tài)值接近零時，代表可接受誤差。如果將其設(shè)定為果將其設(shè)定為aut

40、o，則將每個狀態(tài)的初始絕對誤差限設(shè)置在，則將每個狀態(tài)的初始絕對誤差限設(shè)置在1e-6。nMax step size用于設(shè)置最大步長。在默認(rèn)情況下為用于設(shè)置最大步長。在默認(rèn)情況下為“auto”，并按，并按下式計算步長：最大步長下式計算步長：最大步長=（終止時間（終止時間-起始時間）起始時間）/50。但這樣的。但這樣的取法對于仿真時間較長的系統(tǒng)則可能帶來取樣點過于稀疏，而使取法對于仿真時間較長的系統(tǒng)則可能帶來取樣點過于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對于仿真時間不超過仿真結(jié)果失真。一般建議對于仿真時間不超過15s的采用默認(rèn)值的采用默認(rèn)值即可，對于超過即可，對于超過15s的每秒至少保證的每秒至少保證5

41、個采樣點，對于超過個采樣點，對于超過100s的，的，每秒至少保證每秒至少保證3個采樣點。最大步長的選取直接關(guān)系到系統(tǒng)仿真?zhèn)€采樣點。最大步長的選取直接關(guān)系到系統(tǒng)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果的準(zhǔn)確性。37nOutput options（輸出選項設(shè)置）：包括（輸出選項設(shè)置）：包括Refine output（細(xì)化輸出）、（細(xì)化輸出）、Produce additional output（產(chǎn)生附加輸出）和（產(chǎn)生附加輸出）和Produce specified output only（只產(chǎn)生指定輸出）（只產(chǎn)生指定輸出）3項。項。nRefine output（細(xì)化輸出）：可以根據(jù)仿真的步長除了在采樣點輸（細(xì)化輸出）：

42、可以根據(jù)仿真的步長除了在采樣點輸出值外，在曲線稀疏處自動增加輸出點，以細(xì)化曲線，使曲線更加出值外，在曲線稀疏處自動增加輸出點，以細(xì)化曲線，使曲線更加平滑，從而保證系統(tǒng)不失真。如果細(xì)化系數(shù)定為平滑，從而保證系統(tǒng)不失真。如果細(xì)化系數(shù)定為2，則在每段時間步，則在每段時間步長的中間插入一個平滑數(shù)據(jù)，如果是長的中間插入一個平滑數(shù)據(jù)，如果是3，則會在每段時間步長的，則會在每段時間步長的1/3，2/3位置上各插入一個數(shù)據(jù)。細(xì)化因子越大，細(xì)化程度越高，曲線越位置上各插入一個數(shù)據(jù)。細(xì)化因子越大，細(xì)化程度越高，曲線越平滑，從而曲線的失真度越小。用戶可以在平滑，從而曲線的失真度越小。用戶可以在refine fact

43、or設(shè)置仿真時設(shè)置仿真時間區(qū)間插入的輸出點數(shù)，產(chǎn)生更光滑的輸出曲線。改變精細(xì)因子比間區(qū)間插入的輸出點數(shù)，產(chǎn)生更光滑的輸出曲線。改變精細(xì)因子比減小仿真步長更有效。細(xì)化輸出只能在變步長模式中才能使用，并減小仿真步長更有效。細(xì)化輸出只能在變步長模式中才能使用，并且在且在ode45效果最好。效果最好。38nProduce additional output（產(chǎn)生附加輸出）：允許用戶直接（產(chǎn)生附加輸出）：允許用戶直接指定產(chǎn)生輸出的點。一旦選擇了該項，它的右邊會出現(xiàn)一個輸指定產(chǎn)生輸出的點。一旦選擇了該項，它的右邊會出現(xiàn)一個輸出時間編輯框，用戶可以指定額外的仿真輸出點，既可以是一出時間編輯框，用戶可以指定額

44、外的仿真輸出點，既可以是一個時間向量也可以是表達式。這個選項會改變仿真的步長以使個時間向量也可以是表達式。這個選項會改變仿真的步長以使其和指定的附加輸出時間一致。其和指定的附加輸出時間一致。nProduce specified output only（只產(chǎn)生指定輸出）：只在指定（只產(chǎn)生指定輸出）：只在指定的時間點上產(chǎn)生輸出。這種方式改變仿真步長經(jīng)使時間步長與的時間點上產(chǎn)生輸出。這種方式改變仿真步長經(jīng)使時間步長與指定輸出時刻一致。在比較不同的仿真時，要確保在同一個時指定輸出時刻一致。在比較不同的仿真時，要確保在同一個時刻產(chǎn)生輸出，就要采用這種方式。刻產(chǎn)生輸出，就要采用這種方式。39 主要設(shè)置主要

45、設(shè)置SIMULINK與與MATLAB工作空間交換數(shù)據(jù)的有關(guān)選項。工作空間交換數(shù)據(jù)的有關(guān)選項。2、Workspace I/O選項及其設(shè)置選項及其設(shè)置 nLoad from workspace（從工作空間讀取數(shù)據(jù)）：用來設(shè)置從（從工作空間讀取數(shù)據(jù)）：用來設(shè)置從MATLAB工作空間獲取變量的性質(zhì)，可以從工作空間獲取時間和工作空間獲取變量的性質(zhì)，可以從工作空間獲取時間和輸入變量。雖然輸入變量。雖然Simulink提供了多種系統(tǒng)輸入信號，但并不能完提供了多種系統(tǒng)輸入信號，但并不能完全滿足需要。全滿足需要。Simulink允許使用用戶自定義的信號作為系統(tǒng)輸入允許使用用戶自定義的信號作為系統(tǒng)輸入信號。一般地

46、，時間變量定義為信號。一般地，時間變量定義為t，輸入變量定義為，輸入變量定義為u；在；在Load form workspace框中，用戶可以設(shè)置框中，用戶可以設(shè)置Matlab中的變量作為系統(tǒng)輸中的變量作為系統(tǒng)輸入信號或系統(tǒng)狀態(tài)初始值，如下所述：入信號或系統(tǒng)狀態(tài)初始值，如下所述： n（1）Input：用來設(shè)置系統(tǒng)輸入信號。其格式為：用來設(shè)置系統(tǒng)輸入信號。其格式為t，u，其中，其中t、u均為列向量，均為列向量，t為輸入信號的時間向量，為輸入信號的時間向量，u為相應(yīng)時刻的信號取為相應(yīng)時刻的信號取值，可以使用多個信號輸入，如值，可以使用多個信號輸入，如t，u1，u2。輸入信號與。輸入信號與Simuli

47、nk的接口由的接口由Inport模塊（模塊（In1模塊）實現(xiàn)。模塊）實現(xiàn)。40nSave to workspace（將數(shù)據(jù)寫入工作空間）：用來設(shè)置往（將數(shù)據(jù)寫入工作空間）：用來設(shè)置往MATLAB工作空間寫入的變量類型和變量名，選中變量類型前的復(fù)選框使相工作空間寫入的變量類型和變量名，選中變量類型前的復(fù)選框使相應(yīng)的變量有效，包括輸出時間變量（應(yīng)的變量有效，包括輸出時間變量（Time）、輸出系統(tǒng)模型中所有）、輸出系統(tǒng)模型中所有的狀態(tài)變量（的狀態(tài)變量（States）、輸出系統(tǒng)模型中所有由）、輸出系統(tǒng)模型中所有由Outport模塊（即模塊（即Out1模塊）表示的信號（模塊）表示的信號（output）和

48、輸出系統(tǒng)模型中的最終狀態(tài)變）和輸出系統(tǒng)模型中的最終狀態(tài)變量取值，即最后仿真時刻處的狀態(tài)值（量取值，即最后仿真時刻處的狀態(tài)值（ Final state）；）；nSave option（存儲選項）：用來設(shè)置載入的保存狀態(tài)的有關(guān)選項：（存儲選項）：用來設(shè)置載入的保存狀態(tài)的有關(guān)選項：Limit data points to last-用來設(shè)定存往用來設(shè)定存往MATLAB工作空間變量的規(guī)工作空間變量的規(guī)模，對于向量而言即其維數(shù)，對于矩陣而言即其秩；模，對于向量而言即其維數(shù)，對于矩陣而言即其秩；Decimation用用來設(shè)置存往來設(shè)置存往MATLAB工作空間的變量的頻度，工作空間的變量的頻度，1為默認(rèn)值，

49、表示每為默認(rèn)值，表示每點都傳送，建議一般不要改動此項設(shè)置。點都傳送，建議一般不要改動此項設(shè)置。Format用來選擇數(shù)據(jù)格式。用來選擇數(shù)據(jù)格式。(2)xInitial state：用來設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量初始值。初始值：用來設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量初始值。初始值xInitial可為可為行向量。注意：使用行向量。注意：使用xInitial state所設(shè)置狀態(tài)變量初始值會自動覆蓋所設(shè)置狀態(tài)變量初始值會自動覆蓋系統(tǒng)模塊中的設(shè)置。另外，輸入信號與狀態(tài)變量需要按照系統(tǒng)模型中系統(tǒng)模塊中的設(shè)置。另外，輸入信號與狀態(tài)變量需要按照系統(tǒng)模型中Inport模塊（即模塊（即In1模塊）的順序進行正確設(shè)置。模塊）的順序進行正確設(shè)置

50、。41 主要用于設(shè)置仿真過程中對編譯與調(diào)試異常的錯誤處理方式，相當(dāng)主要用于設(shè)置仿真過程中對編譯與調(diào)試異常的錯誤處理方式，相當(dāng)于于C語言中的編譯設(shè)置。語言中的編譯設(shè)置。3、Diagnostics選項及其設(shè)置選項及其設(shè)置 nSimulation option：Consistency checking（一致性檢驗）：是個調(diào)試（一致性檢驗）：是個調(diào)試工具，用于設(shè)置一致性檢驗錯誤的處理方法。該錯誤主要和工具，用于設(shè)置一致性檢驗錯誤的處理方法。該錯誤主要和S函數(shù)有函數(shù)有關(guān)，會導(dǎo)致系統(tǒng)性能嚴(yán)重降低（降到關(guān)，會導(dǎo)致系統(tǒng)性能嚴(yán)重降低（降到40%），因此通常都關(guān)閉該項。），因此通常都關(guān)閉該項。以免影響仿真速度，即

51、選擇以免影響仿真速度，即選擇“none”。 Bound checking（邊界檢驗）：（邊界檢驗）：用來檢驗在仿真過程中模塊是否把數(shù)據(jù)寫出了分配的內(nèi)存。如果激用來檢驗在仿真過程中模塊是否把數(shù)據(jù)寫出了分配的內(nèi)存。如果激活了該項，在每次仿真模塊時對每個模塊都執(zhí)行該檢驗，會大大降活了該項，在每次仿真模塊時對每個模塊都執(zhí)行該檢驗，會大大降低執(zhí)行性能。因此，為了避免不必要的性能降低，最好在用戶確定低執(zhí)行性能。因此，為了避免不必要的性能降低，最好在用戶確定模型中包含有編寫錯誤的模型中包含有編寫錯誤的S函數(shù)時才激活該檢驗。函數(shù)時才激活該檢驗。nConfiguration options ：SIMULINK提供了幾類異常事件，僅對這提供了幾類異常事件，僅對這幾類異常事件進行處理。幾類異常事件進行處理。426.5 仿真結(jié)果的觀察仿真結(jié)果的觀察控制系統(tǒng)仿真后，觀察輸出信號的方法大致有控制系統(tǒng)仿真后，觀察輸出信號的方法大致有3種：種：n將仿真結(jié)果輸入到輸出模塊組將仿真結(jié)果輸入到輸出模塊組Sinks中