MATLAB-Simulink仿真系統(tǒng)課件

Simulink仿真系統(tǒng)在MATLAB中，Simulink是用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和綜合分析的交互工具。

可使用Simulink提供的標(biāo)準(zhǔn)模型庫或者自行創(chuàng)建的模型庫，描述、模擬和精化系統(tǒng)行為。內(nèi)容簡單示例

Simulink仿真環(huán)境仿真模型的創(chuàng)建動態(tài)仿真與結(jié)果分析子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝連續(xù)系統(tǒng)建模簡單示例步驟1：進(jìn)入Simulink仿真環(huán)境單擊Matlab命令窗口中的Simulink按鈕選擇‘File’‘New’‘Model’命令在Matlab的命令窗口中輸入命令simulink

可打開“SimulinkLibararyBrowser”對話框，在該對話框中可查看各種Simulink模塊。創(chuàng)建或打開一個模型窗口。簡單示例步驟2：創(chuàng)建模型添加Simulink模塊;設(shè)置模塊的屬性；

連接模塊。

在模型窗口中，生成了仿真模型。簡單示例步驟3：運(yùn)行仿真系統(tǒng)

設(shè)置仿真參數(shù);啟動仿真；

修改仿真顯示的結(jié)果。

雙擊示波器，生成示波器窗口。運(yùn)行仿真可觀察仿真結(jié)果。

Simulink仿真環(huán)境——工具欄

新建一個Simulink模型；

打開一個已創(chuàng)建的Simulink模型；

將瀏覽器設(shè)置在桌面的最高層；

關(guān)鍵詞查找?！藛螜?/p>

模塊庫瀏覽器(SimulinkLibraryBrower)Simulink下常用模塊Simulink提供了諸多子模塊組,每個子模塊組中還包含眾多的下一級子模塊及模塊組.

輸入模塊組Sources

(可用來驅(qū)動系統(tǒng),作為輸入信號)

輸出池模塊組Sinks

連續(xù)系統(tǒng)模塊組Continuous

離散系統(tǒng)模塊組Discrete

非線性模塊組Discontinuities

數(shù)學(xué)函數(shù)模塊組MathOperations

查表模塊組Look-upTables

用戶自定義函數(shù)模塊組User-definedFunctionsSimulink下常用模塊

信號模塊組SignalRouting

信號屬性模塊組SignalAttributes創(chuàng)建仿真模型創(chuàng)建仿真模型就像搭積木一樣，打開創(chuàng)建模型窗口，首先從相應(yīng)的模塊庫中選出所需要的仿真模塊，添加到模型窗口中。然后用信號線把各個模塊按照系統(tǒng)要求連接起來，組成所需要的系統(tǒng)仿真模型。仿真模塊是創(chuàng)建仿真模型的基本單元，是進(jìn)行動態(tài)系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)創(chuàng)建仿真模型鼠標(biāo)左鍵法鼠標(biāo)右鍵法

仿真模塊操作(1)添加一個仿真模塊(2)模塊的選定單個模塊的選定多個模塊的選定創(chuàng)建仿真模型

仿真模塊操作(3)模塊的復(fù)制(4)模塊的刪除(5)模塊的移動(6)模塊大小的調(diào)整(7)模塊的旋轉(zhuǎn)菜單或鼠標(biāo)右鍵：Format/Rotate創(chuàng)建仿真模型

仿真模塊操作(10)模塊參數(shù)的設(shè)置雙擊相應(yīng)模塊，在打開的參數(shù)設(shè)置對話框中，既可查看模塊的各項默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，也可根據(jù)需要修改各項參數(shù)設(shè)置。創(chuàng)建仿真模型

仿真信號線(1)模塊間信號線的連接

信號線上傳輸?shù)男盘柨梢允菢?biāo)量也可以是矢量信號。(2)繪制支路信號線光標(biāo)指向分支線的起點(diǎn)，按下鼠標(biāo)右鍵（或按ctrl鍵，再按鼠標(biāo)左鍵），看光標(biāo)變?yōu)槭?，拖動鼠?biāo)直至分支線的終點(diǎn)處，釋放鼠標(biāo)按鈕。創(chuàng)建仿真模型

仿真信號線(3)在信號線間插入模塊操作選中需要插入的模塊，拖動模塊到信號線上需要插入模塊的地方，釋放鼠標(biāo)即可。要求插入的模塊只能由一個輸入端和一個輸出端。創(chuàng)建仿真模型

仿真信號線(6)設(shè)置信號線標(biāo)簽操作在需要輸入標(biāo)簽的信號線上雙擊鼠標(biāo)，在編輯框中輸入標(biāo)簽，再用鼠標(biāo)把標(biāo)簽拖到合適的位置。創(chuàng)建仿真模型

對模型的注釋(1)模型注釋的創(chuàng)建在將用作注釋區(qū)的中心位置，雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)編輯框，輸入完所需的文字后，在框外單擊鼠標(biāo)左鍵。(2)注釋位置的移動仿真參數(shù)設(shè)置

Solver選項頁設(shè)置仿真時間、解算方法、輸出選擇等。菜單Simulation/simulationparameters命令,完成對各項仿真參數(shù)的設(shè)置。包括Solver、workspaceI/O、Diagnostics、Advanced、Real-TimeWorkshop選項(1)仿真時間Starttime和Stoptime仿真參數(shù)設(shè)置

Solver選項頁(3)輸出模式設(shè)置細(xì)化輸出、產(chǎn)生額外輸出、只產(chǎn)生指定的輸出。一般取缺省設(shè)置。仿真參數(shù)設(shè)置Workspace選項頁(1)Loadfromworkspace仿真數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)置。

在模型窗中若使用輸入摸塊In，需選中Input復(fù)選框，并在文本框中輸入指定的變量名，例如[tu],若輸入模塊有n個，則u的第1,2,…,n列分別送往輸入模塊In1,In2,…,Inn

外部輸入采用的形式可以是輸入矩陣，也可以是結(jié)構(gòu)數(shù)組。仿真結(jié)果分析利用輸出模塊分析或使用函數(shù)分析。利用輸出模塊顯示系統(tǒng)的仿真結(jié)果。有以下幾種方法：(1)觀察輸出軌跡；

(2)以文件形式輸出；

(3)直接顯示數(shù)據(jù)輸出；

(4)用表盤和量計顯示輸出；

(5)進(jìn)行數(shù)字信號處理、分析輸出利用輸出模塊分析仿真結(jié)果分析利用輸出模塊分析(1)觀察輸出軌跡1)用Scope模塊或XYGraph模塊2)將輸出信號寫入返回變量，并利用MATLAB命令繪圖3)使用ToWorkspace模塊把輸出寫入到Matlab工作空間，然后再通過Matlab的繪圖命令繪制輸出軌跡。仿真結(jié)果分析利用輸出模塊分析(2)以文件形式輸出仿真結(jié)果

利用輸出模塊庫中的Tofile模塊可以將仿真結(jié)果以Mat文件的格式直接保存到數(shù)據(jù)文件中。(3)直接顯示數(shù)據(jù)輸出

輸出模塊庫中提供了一個Display模塊，用于直接顯示數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果分析利用輸出模塊分析(4)表盤和量計顯示輸出

利用Dials&Gauges模塊庫。(5)數(shù)字信號處理、分析輸出

在一些信號的后面直接連接數(shù)字信號處理模塊，以便獲得信號的處理結(jié)果。在DSPBlockset中提供了豐富的數(shù)字信號處理模塊。SimulinkExtra中的AdditonalSinks也提供了一些輸出模塊。仿真結(jié)果分析使用函數(shù)分析使用函數(shù)對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，靈活方便仿真實(shí)例例:非線性控制系統(tǒng)如圖所示:飽和非線性模塊的飽和上界和下界分別設(shè)置為2和-2;死區(qū)非線性模塊的死區(qū)起止值分別設(shè)置為-0.1和0.1常用的Source庫信源用來向模型提供信號.沒有輸入口,而至少有一個輸出口.Clock:

(連續(xù))仿真時鐘,輸出每個仿真步點(diǎn)的時刻.

Constant:恒值輸出,數(shù)值可設(shè)置FromFile:

從文件讀數(shù)據(jù),從MAT文件獲取信號矩陣,信號以行方式存放,第一行是時間,其余每行存放一個信號序列.FromWorkspace:從工作內(nèi)存讀矩陣數(shù)據(jù),以列方式存放信號的信號矩陣[T,U]必須存在于MATLAB工作空間.SignalGenerator:信號發(fā)生器,可產(chǎn)生正弦,方波,鋸齒波,隨機(jī)波.常用的Source庫信源Sine:

正弦波輸出,可設(shè)置幅值,相位,頻率.

Step:階躍輸出,可設(shè)置階躍時刻,階躍前后的幅值.常用的Source庫信源例:調(diào)用MATLAB工作空間中的信號矩陣作為模型輸入.輸入為functionTU=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庫信源例:調(diào)用MATLAB工作空間中的信號矩陣作為模型輸入.輸入為(2)構(gòu)造簡單的接收信號用的實(shí)驗?zāi)Ｐ?“FromWorkspace”,”Scope”并連接(3)模塊的參數(shù)設(shè)置:“FromWorkspace”中的data中填寫TU(4)在命令窗口運(yùn)行:TU=source1(1,100,4);(5)在模型窗口進(jìn)行仿真.常用的Sink庫信宿用來接收信號,顯示信號.Display:

數(shù)值顯示.

Scope:

示波器Stop:

終止仿真,可接受向量輸入,任何分量非零時,終止整個仿真.常與關(guān)系模塊配用.ToFile:

把數(shù)據(jù)保存為文件.ToWorkspace:

把數(shù)據(jù)寫成矩陣.XYGraph:

顯示X-Y圖形示波器顯示實(shí)時信號示波器工具欄工具的使用;

示波器縱坐標(biāo)范圍的手工設(shè)置;

示波器橫坐標(biāo)的設(shè)置;

把示波器數(shù)據(jù)送入MATLAB工作空間;

多信號顯示區(qū)設(shè)置;

設(shè)置為游離示波器.仿真(參數(shù))的配置Simulink模型本質(zhì)上是一個計算機(jī)程序,它定義了描寫被仿真系統(tǒng)的一組微分或差分方程.解算器類別:變步長(Variable-stepsolver)

定步長(Fixed-stepsolver)具體算法:ode45(四解龍格庫塔法)

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