入門(mén)超經(jīng)典simulink仿真-課件

第三章仿真工具SIMULINKSIMULINK是用來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的軟件包。3.1SIMULINK概述SIMULINK為用戶(hù)提供了用方框圖進(jìn)行系統(tǒng)建模的窗口。它有著豐富的模塊庫(kù)，在做仿真時(shí)，用戶(hù)只需利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊與拖曳功能，將模塊庫(kù)中的各種標(biāo)準(zhǔn)模塊復(fù)制到SIMULINK的模型窗口中，就可以輕而易舉在完成模型的創(chuàng)建。在SIMULINK環(huán)境中，用戶(hù)可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀(guān)察系統(tǒng)行為的變化。它還有Scop模塊與其它的畫(huà)圖模塊，在進(jìn)行仿真的同時(shí)，就可以觀(guān)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，它具有更直觀(guān)形象、更簡(jiǎn)單方便與更靈活的優(yōu)點(diǎn)。2020/12/121第三章仿真工具SIMULINKSIMULINK是用來(lái)進(jìn)行動(dòng)啟動(dòng)與退出在MATLAB命令窗口中輸入“simulink”命令然后回車(chē)；選擇工具欄中的選項(xiàng)即可進(jìn)入simulink模塊庫(kù)瀏覽器；直接從MATLAB命令窗口中選取“File→Edit→Model”也可進(jìn)入SIMULINK仿真環(huán)境。模型完成后，利用Save或Saveas命令將模型文件存盤(pán)(擴(kuò)展名為.mdl)后即可。退出simulink，只要關(guān)閉所有模型編輯窗口和模塊瀏覽器即可。2020/12/122啟動(dòng)與退出在MATLAB命令窗口中輸入“simulink”命精品資料3精品資料3你怎么稱(chēng)呼老師？如果老師最后沒(méi)有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒(méi)有學(xué)問(wèn)無(wú)顏見(jiàn)爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥(niǎo)說(shuō)早早早……”44精品資料5精品資料5你怎么稱(chēng)呼老師？如果老師最后沒(méi)有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒(méi)有學(xué)問(wèn)無(wú)顏見(jiàn)爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥(niǎo)說(shuō)早早早……”666.2SIMULINK模塊庫(kù)瀏覽器一、模塊庫(kù)瀏覽器界面SIMULINK模塊庫(kù)瀏覽器界面可分為5部分：菜單欄區(qū)：其主菜單有[文件(File)]、[編輯(Edit)]、[查看(View)]、[幫助(Help)]等4項(xiàng)。File：含New(新建模型或者庫(kù))、open(打開(kāi))、Close(關(guān)閉)和Preferences(屬性設(shè)置)4項(xiàng)；Edit：含Addtothecurrentmodel(添加到當(dāng)前模型)、Find(查找)和Findnext(查找下一個(gè))3項(xiàng)；View：由toolbar(工具欄),statusbar(狀態(tài)欄),description(文字說(shuō)明欄),stayontop(將瀏覽器放在桌面最上層)View：collapseentirebrowser(模塊庫(kù)壓縮顯示),expandentirebrowser(模塊庫(kù)展開(kāi)顯示),Largeicons(大圖標(biāo)),Smallicons(小圖標(biāo)),Showparametersforselection(顯示所選模塊的參數(shù))；Help(幫助)2020/12/1276.2SIMULINK模塊庫(kù)瀏覽器一、模塊庫(kù)瀏覽器界面工具欄區(qū)：含4個(gè)按鈕：是新建與打開(kāi)按鈕，是將模塊放在桌面最上層按鈕，F(xiàn)ind是用來(lái)查找模塊庫(kù)中的模塊按鈕。文字說(shuō)明區(qū)：對(duì)所選模塊的文字說(shuō)明；模塊庫(kù)區(qū)：含模塊庫(kù)及其相應(yīng)的模塊組；狀態(tài)欄區(qū)：即最下方顯示Ready區(qū)，用來(lái)顯示瀏覽器狀態(tài)。2020/12/128工具欄區(qū)：含4個(gè)按鈕：是新建與打開(kāi)按鈕二、基本模塊庫(kù)的分類(lèi)及其用途SIMULINK有13類(lèi)基本模塊庫(kù)，分別為：Continuous(連續(xù)模塊組)、Discontinuities(非連續(xù)模塊組)、Discrete(離散模塊組)、Look-UpTables(表格模塊組)、MathOperations(數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組)、ModelVerification(模型檢驗(yàn)?zāi)K組)、Model-WideUtilities(公用模塊組)、Ports&Subsystems(端口與子系統(tǒng)模塊組)、SignalAttributes(信號(hào)屬性模塊組)、SignalRouting(信號(hào)傳輸選擇模塊組)、

Sinks(輸出模塊組)、Sources(信號(hào)源模塊組)、User-DefinedFunctions(用戶(hù)定義函數(shù)模塊組)等2020/12/129二、基本模塊庫(kù)的分類(lèi)及其用途SIMULINK有13類(lèi)基本模包含7個(gè)基本模塊，分為連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)與連續(xù)時(shí)間延遲兩種。子模塊組的名稱(chēng)和用途見(jiàn)表3-1。1、Continuous(連續(xù)模塊組)2020/12/1210包含7個(gè)基本模塊，分為連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)與連續(xù)時(shí)間延遲兩種。子模塊名稱(chēng)模塊用途Derivative微分模塊Integrator積分模塊State-Space線(xiàn)性狀態(tài)空間模型模塊TransferFcn線(xiàn)性傳遞函數(shù)模型模塊TransferDelay輸入信號(hào)按指定時(shí)間延遲模塊VariableTransportDelay第一個(gè)輸入按第二個(gè)輸入指定時(shí)間做延遲模塊Zero-Pole零極點(diǎn)形式模型模塊表3-1連續(xù)模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1211模塊名稱(chēng)模塊用途Derivative微分模塊Integrat包含25個(gè)基本模塊，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、向量運(yùn)算、復(fù)數(shù)與向量間的轉(zhuǎn)換運(yùn)算4種。其子模塊組的名稱(chēng)和用途見(jiàn)表3-2。2、MathOperations(數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組)2020/12/1212包含25個(gè)基本模塊，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、向量運(yùn)算、復(fù)數(shù)與向模塊名稱(chēng)模塊用途Abs絕對(duì)值或求模(對(duì)復(fù)數(shù))模塊AlgebraicConstraint將輸入f(z)強(qiáng)制置為0并輸出zAssignment分配器BitwiseLogicalOperator二進(jìn)制邏輯運(yùn)算模塊CombinatorialLogic建立邏輯真值表模塊ComplextoMagnitude-Angle計(jì)算復(fù)數(shù)的幅值與相角模塊ComplextoReal-Imag計(jì)算復(fù)數(shù)實(shí)部與虛部模塊DotProduct計(jì)算點(diǎn)積(內(nèi)積)模塊Gain增益模塊LogicalOperator邏輯運(yùn)算模塊表3-3數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1213模塊名稱(chēng)模塊用途Abs絕模塊名稱(chēng)模塊用途Magnitude-AngletoComplex由幅值與相角構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊MathFunction數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)模塊,可進(jìn)行多種數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算MatrixConcatenation矩陣連接模塊MatrixGain矩陣增益模塊MinMax計(jì)算極大值與極小值模塊Polynomial多項(xiàng)式運(yùn)算模塊Product乘積運(yùn)算模塊Real-ImagtoComplex由實(shí)部與虛部構(gòu)造復(fù)數(shù)模塊RelationalOperator關(guān)系運(yùn)算模塊Reshape矩陣重新定維模塊RoundingFunction取整模塊表3-3續(xù)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1214模塊名稱(chēng)模塊用途Magn模塊名稱(chēng)模塊用途Sign符號(hào)函數(shù)模塊SliderGain可變?cè)鲆婺K(使用滑尺改變?cè)鲆嬷?Sum計(jì)算代數(shù)和或差模塊TrigonometricFunction執(zhí)行多種常用三角函數(shù)模塊表3-3續(xù)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1215模塊名稱(chēng)模塊用途Sign共有15個(gè)基本模塊，包括信號(hào)傳輸與信號(hào)存儲(chǔ)、訪(fǎng)問(wèn)兩種。其子模塊組的名稱(chēng)和用途見(jiàn)表3-3。3、SignalRouting(信號(hào)傳輸選擇模塊組)2020/12/1216共有15個(gè)基本模塊，包括信號(hào)傳輸與信號(hào)存儲(chǔ)、訪(fǎng)問(wèn)兩種模塊名稱(chēng)模塊用途BusCreator信號(hào)總線(xiàn)生成器BusSelector接收來(lái)自Mux模塊或其它輸入BusSelector模塊的信號(hào)DataStoreMemory定義一個(gè)共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)DataStoreRead從已定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并輸出DataStoreWrite將輸入數(shù)據(jù)寫(xiě)入一個(gè)已定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)Demux分路器（一路信號(hào)分解成多路信號(hào)）From從Goto模塊中獲得信號(hào)并輸出Goto將其輸入傳遞給相應(yīng)的From模塊GotoTagVisibilityGoto模塊標(biāo)記控制器ManualSwitch雙輸出選擇器（手動(dòng)）Merge將輸入信號(hào)合并為一個(gè)輸出信號(hào)模塊表3-3信號(hào)傳輸選擇模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1217模塊名稱(chēng)模塊用途Bus模塊名稱(chēng)模塊用途MultiportSwitch在多輸入中選擇一輸出的開(kāi)關(guān)模塊Mux信號(hào)組合器(將多路信號(hào)組合成一路信號(hào))Selector選擇或重組信號(hào)Switch多路開(kāi)關(guān)(當(dāng)?shù)诙€(gè)輸入端信號(hào)大于臨界值時(shí)，輸出第一個(gè)輸入端的信號(hào)，否則輸出第三個(gè)輸入端的信號(hào))表3-3續(xù)信號(hào)傳輸選擇模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1218模塊名稱(chēng)模塊用途Mult共有9個(gè)基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸出、數(shù)據(jù)觀(guān)察器與仿真控制3種。其子模塊組的名稱(chēng)和用途見(jiàn)表3-3。4、Sinks(輸出模塊組)及其用途2020/12/1219共有9個(gè)基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸出、數(shù)據(jù)觀(guān)察器與模塊名稱(chēng)模塊用途Display實(shí)時(shí)數(shù)字顯示模塊FloatingScope浮動(dòng)示波器模塊Out1輸出端口模塊(同端口與子系統(tǒng)模塊中Out1)Scope示波器模塊StopSimulation當(dāng)輸入非0時(shí)，停止仿真。在仿真停止前完成當(dāng)前時(shí)間步內(nèi)的仿真。Terminator信號(hào)終止模塊ToFile將其輸入寫(xiě)入MAT-file文件內(nèi)的一個(gè)矩陣中ToWorkspace將其輸入寫(xiě)入工作空間XYGraphX-Y示波器模塊表3-4輸出模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1220模塊名稱(chēng)模塊用途Disp

18個(gè)基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸入與信號(hào)發(fā)生器兩種。其子模塊組的名稱(chēng)和用途見(jiàn)表3-5。5、Sources(信號(hào)源模塊組)及其用途2020/12/122118個(gè)基本模塊，包括模型及子系統(tǒng)輸入與信號(hào)發(fā)生器兩種模塊名稱(chēng)模塊用途Band-LimitedWhiteNoise帶寬限幅白噪聲模塊ChirpSignal線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)模塊(頻率隨時(shí)間線(xiàn)性增加的正弦信號(hào))，可用于非線(xiàn)性系統(tǒng)譜分析Clock在每一仿真步輸出當(dāng)前仿真時(shí)間(連續(xù)時(shí)間)Constant輸出與時(shí)間無(wú)關(guān)的實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)DigitalClock僅在指定的采樣間隔內(nèi)輸出仿真時(shí)間，在其它時(shí)間輸出保持前一次值不變(離散時(shí)間)FromWorkspace從MATLAB工作空間中讀取數(shù)據(jù)FromFile從一個(gè)指定的文件中讀取數(shù)據(jù)并輸出Ground接地模塊In1輸入端口模塊(同端口與子系統(tǒng)模塊中In1)PulseGenerator產(chǎn)生固定頻率脈沖序列表3-5信號(hào)源模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1222模塊名稱(chēng)模塊用途Band模塊名稱(chēng)模塊用途Ramp產(chǎn)生按指定初始時(shí)間、初始幅度和變化率的斜坡信號(hào)RandomNumber產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)RepeatingSequence產(chǎn)生一個(gè)任意波形的周期信號(hào)SignalGenerator可以產(chǎn)生三種不同波形的信號(hào)：正弦波、方波和鋸齒波。信號(hào)單位可以是Hz或rad/sSignalBuilder信號(hào)構(gòu)造器SineWave正弦波信號(hào)模塊Step在指定時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)可定義上下電平的階躍信號(hào)UniformRandomNumber產(chǎn)生在整個(gè)指定時(shí)間周期內(nèi)均勻分布的隨機(jī)信號(hào)表3-5續(xù)信號(hào)源模塊組子模塊的名稱(chēng)及用途2020/12/1223模塊名稱(chēng)模塊用途Ramp三、部分專(zhuān)業(yè)模塊庫(kù)簡(jiǎn)介Mathworks公司還提供了一系列與SIMULINK一起使用的專(zhuān)業(yè)模塊庫(kù)，主要有：ControlSystemToolbox：控制系統(tǒng)工具箱;CommunicationsBlockset：通信系統(tǒng)仿真模塊；DSPBlockset：數(shù)字信號(hào)處理工具箱；FuzzyLogicToolbox：模糊邏輯控制工具箱；NeuralNetworkBlockset：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱；SimulinkExtras：補(bǔ)充Simulink公共模塊庫(kù)；Stateflow：用來(lái)對(duì)復(fù)雜的事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真；Real-TimeWorkshop(簡(jiǎn)稱(chēng)RTW)：可以直接將simulink模型框圖和Stateflow的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效優(yōu)化的程序代碼。2020/12/1224三、部分專(zhuān)業(yè)模塊庫(kù)簡(jiǎn)介Mathworks公司還提供了6.3用SIMULINK建立系統(tǒng)模型建立簡(jiǎn)單模型的步驟：①建立模型窗口；②將功能模塊從模塊庫(kù)中復(fù)制到模型窗口；③對(duì)模塊進(jìn)行連接，構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型。SIMULINK模型在視覺(jué)上表現(xiàn)為直觀(guān)的方框圖，在文件上則是擴(kuò)展名為mdl的ASCII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(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。2020/12/12256.3用SIMULINK建立系統(tǒng)模型建立簡(jiǎn)單模型的步一、模塊的復(fù)制、移動(dòng)與刪除模塊的復(fù)制包括兩種：一是從模塊庫(kù)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?gòu)?fù)制。1、模塊的復(fù)制從模塊庫(kù)中復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)模塊：從模塊庫(kù)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(kāi)鼠標(biāo)左鍵則完成了復(fù)制；在模型窗口中再?gòu)?fù)制有3種方法：選中待復(fù)制模塊，運(yùn)行“Edit→Copy”，然后將光標(biāo)移至將要粘貼的地方，再運(yùn)行“Edit→Paste”，就完成復(fù)制；或者選中待復(fù)制模塊，直接用Ctrl+C然后再Ctrl+V也可以；用鼠標(biāo)選取待復(fù)制模塊后，按住“Ctrl”鍵不放，把該模塊拖至目標(biāo)位置后，松開(kāi)左鍵即完成復(fù)制；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(kāi)右鍵即完成復(fù)制。2020/12/1226一、模塊的復(fù)制、移動(dòng)與刪除模塊的復(fù)制包括兩種：一是從將光標(biāo)置于待移動(dòng)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(kāi)左鍵就完成了移動(dòng)。2、模塊的移動(dòng)選中模塊，按Delete鍵就可刪除或點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Cut也可對(duì)模塊進(jìn)行剪切。3、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(duì)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(shí)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖至合適大小即可。四、模塊外形調(diào)整1、改變模塊對(duì)象大小2020/12/1227將光標(biāo)置于待移動(dòng)的模塊圖標(biāo)上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，把該在Simulink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(shí)需要對(duì)其方向進(jìn)行改變。方法是：用鼠標(biāo)選中模塊對(duì)象，利用“Format→FlipBlock”(快捷鍵Ctrl+I)可將模塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°；或者利用“Format→RotateBlock”(快捷鍵Ctrl+R)或?qū)⒛K順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。2、改變模塊對(duì)象的方向Format菜單中的“ForegroundColor”命令可以改變模塊的前景顏色，“BackgroundColor”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(guò)“ScreenColor”命令來(lái)改變。此外，還可以選擇“Format→Showdropshadow”為模塊生成陰影等。3、顏色設(shè)定2020/12/1228在Simulink中，模塊輸入端口位于模塊左側(cè)，輸出將構(gòu)成一個(gè)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(hào)線(xiàn)連接起來(lái)才能夠描述一個(gè)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。五、模塊的連接信號(hào)線(xiàn)具有連接功能模塊的作用。連接兩個(gè)模塊時(shí)，用鼠標(biāo)左鍵選取模塊，點(diǎn)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(hào)到另個(gè)一個(gè)端口，鼠標(biāo)指針將變成雙十字形，然后松開(kāi)鼠標(biāo)左鍵。一根最簡(jiǎn)單的信號(hào)線(xiàn)就將兩模塊連接起來(lái)了，連線(xiàn)的箭頭表示信號(hào)的流向。2020/12/1229將構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)模塊復(fù)制到模型窗口后，還必須為了對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(kāi)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框，然后改變對(duì)話(huà)框中相關(guān)欄目的數(shù)據(jù)便可。六、模塊內(nèi)部參數(shù)修改當(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(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真。2020/12/1230為了對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行正確的仿真與分析，必須設(shè)置正確的系欲建立此簡(jiǎn)單系統(tǒng)的模型，需要如下的系統(tǒng)模塊：信號(hào)源模塊組Sources中的SineWave模塊：產(chǎn)生一個(gè)正弦波信號(hào)；數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組MathOperations中的Gain模塊：將信號(hào)乘上一個(gè)常數(shù)（即信號(hào)增益）；輸出模塊組Sinks中的Scope模塊：圖形方式顯示結(jié)果。例：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(yùn)算結(jié)果。2020/12/1231欲建立此簡(jiǎn)單系統(tǒng)的模型，需要如下的系統(tǒng)模塊：例：已知系統(tǒng)的數(shù)對(duì)系統(tǒng)中各模塊參數(shù)以及系統(tǒng)仿真參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置之后，單擊系統(tǒng)模型編輯器上的Play圖標(biāo)（黑色三角）或選擇Simulation菜單下的Start便可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)束后雙擊Scope模塊以顯示系統(tǒng)仿真的輸出結(jié)果。運(yùn)行仿真2020/12/1232對(duì)系統(tǒng)中各模塊參數(shù)以及系統(tǒng)仿真參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置之后，2020/12/12332020/12/1233創(chuàng)建一個(gè)新的模型窗口；從信號(hào)源模塊組、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組、連續(xù)模塊組和輸出模塊組庫(kù)中分別找出所需要的階躍信號(hào)模塊、求和器模塊、線(xiàn)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；將各模塊按要所需構(gòu)建的模型連接起來(lái)；修改模塊名稱(chēng)、加上信號(hào)線(xiàn)標(biāo)注、模型標(biāo)注等；按要求重新設(shè)置各模塊內(nèi)部參數(shù)；存盤(pán)。例：已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開(kāi)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(guān)察仿真結(jié)果。2020/12/1234創(chuàng)建一個(gè)新的模型窗口；例：已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函階躍信號(hào)模塊的參數(shù)對(duì)話(huà)框設(shè)置中有4個(gè)項(xiàng)：“Steptime”為階躍信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間；“Initialvalue”為階躍信號(hào)初始值；；“Finalvalue”為階躍信號(hào)終了值；“Sampletime”為采樣時(shí)間。傳遞函數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框中，“Numerator”欄是傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式系數(shù)向量，“Denominator”欄是傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式系數(shù)向量。注意：當(dāng)多項(xiàng)式缺項(xiàng)時(shí)，必須將對(duì)應(yīng)系數(shù)的“0”輸入，不能遺漏。2020/12/1235階躍信號(hào)模塊的參數(shù)對(duì)話(huà)框設(shè)置中有4個(gè)項(xiàng)：“Steptime圖6-28二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)仿真結(jié)果2020/12/1236圖6-28二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)仿真結(jié)果2020/12/1例6-3已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開(kāi)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(guān)察仿真結(jié)果。2020/12/1237例6-3已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：試創(chuàng)建該系統(tǒng)6.4仿真參數(shù)設(shè)置在對(duì)系統(tǒng)模型中各個(gè)模塊進(jìn)行合適的參數(shù)設(shè)置之后，需要對(duì)系統(tǒng)仿真參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)置以開(kāi)始仿真。在模型窗口中選擇“Simulation”菜單下的“Simulationparameters”，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框。仿真參數(shù)設(shè)置共有5個(gè)選項(xiàng)，分別是Solver、WorkspaceI/O、Diagnostics、Advanced和RTW。2020/12/12386.4仿真參數(shù)設(shè)置在對(duì)系統(tǒng)模型中各個(gè)模塊進(jìn)行Solver中包含3部分設(shè)置：Simulationtime（仿真時(shí)間）、Solveroptions（仿真器選項(xiàng)）和Outputoptions（輸出選項(xiàng)設(shè)置）。1、Solver選項(xiàng)及其設(shè)置Simulationtime（仿真時(shí)間）：包括仿真起始時(shí)間和停止時(shí)間，它們的差即代表仿真時(shí)間；在缺省情況下，Simulink默認(rèn)的仿真起始時(shí)間為0s，仿真結(jié)束時(shí)間為10s。Solveroptions（仿真器選項(xiàng)）：Type項(xiàng)用來(lái)選擇變步長(zhǎng)或固定步長(zhǎng)仿真器。右欄用于選擇仿真器的算法。固定步長(zhǎng)仿真器在仿真過(guò)程中，其步長(zhǎng)是不變的。變步長(zhǎng)解法可以在仿真過(guò)程中根據(jù)要求調(diào)整運(yùn)算步長(zhǎng)。在采用變步長(zhǎng)解法時(shí)，應(yīng)先指定一個(gè)容許誤差限（在Relativetolerance和Absolutetolerance中設(shè)置），使得當(dāng)誤差超過(guò)誤差限時(shí)自動(dòng)修正仿真步長(zhǎng)。2020/12/1239Solver中包含3部分設(shè)置：SimulationRelativetolerance（相對(duì)誤差限）是規(guī)定了每個(gè)狀態(tài)相對(duì)于步長(zhǎng)的誤差大小，用百分比來(lái)表示一個(gè)狀態(tài)值。默認(rèn)值是1e-3，即狀態(tài)的計(jì)算值要精確到0.1%；Absolutetolerance（絕對(duì)誤差限）是一個(gè)閾誤差值，當(dāng)測(cè)量的狀態(tài)值接近零時(shí)，代表可接受誤差。如果將其設(shè)定為auto，則將每個(gè)狀態(tài)的初始絕對(duì)誤差限設(shè)置在1e-6。Maxstepsize用于設(shè)置最大步長(zhǎng)。在默認(rèn)情況下為“auto”，并按下式計(jì)算步長(zhǎng)：最大步長(zhǎng)=（終止時(shí)間-起始時(shí)間）/50。但這樣的取法對(duì)于仿真時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)則可能帶來(lái)取樣點(diǎn)過(guò)于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對(duì)于仿真時(shí)間不超過(guò)15s的采用默認(rèn)值即可，對(duì)于超過(guò)15s的每秒至少保證5個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)于超過(guò)100s的，每秒至少保證3個(gè)采樣點(diǎn)。最大步長(zhǎng)的選取直接關(guān)系到系統(tǒng)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。2020/12/1240Relativetolerance（相對(duì)誤差限）是規(guī)定了Outputoptions（輸出選項(xiàng)設(shè)置）：包括Refineoutput（細(xì)化輸出）、Produceadditionaloutput（產(chǎn)生附加輸出）和Producespecifiedoutputonly（只產(chǎn)生指定輸出）3項(xiàng)。Refineoutput（細(xì)化輸出）：可以根據(jù)仿真的步長(zhǎng)除了在采樣點(diǎn)輸出值外，在曲線(xiàn)稀疏處自動(dòng)增加輸出點(diǎn)，以細(xì)化曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)更加平滑，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(shí)間步長(zhǎng)的中間插入一個(gè)平滑數(shù)據(jù)，如果是3，則會(huì)在每段時(shí)間步長(zhǎng)的1/3，2/3位置上各插入一個(gè)數(shù)據(jù)。細(xì)化因子越大，細(xì)化程度越高，曲線(xiàn)越平滑，從而曲線(xiàn)的失真度越小。用戶(hù)可以在refinefactor設(shè)置仿真時(shí)間區(qū)間插入的輸出點(diǎn)數(shù)，產(chǎn)生更光滑的輸出曲線(xiàn)。改變精細(xì)因子比減小仿真步長(zhǎng)更有效。細(xì)化輸出只能在變步長(zhǎng)模式中才能使用，并且在ode45效果最好。2020/12/1241Outputoptions（輸出選項(xiàng)設(shè)置）：包括RefinProduceadditionaloutput（產(chǎn)生附加輸出）：允許用戶(hù)直接指定產(chǎn)生輸出的點(diǎn)。一旦選擇了該項(xiàng)，它的右邊會(huì)出現(xiàn)一個(gè)輸出時(shí)間編輯框，用戶(hù)可以指定額外的仿真輸出點(diǎn)，既可以是一個(gè)時(shí)間向量也可以是表達(dá)式。這個(gè)選項(xiàng)會(huì)改變仿真的步長(zhǎng)以使其和指定的附加輸出時(shí)間一致。Producespecifiedoutputonly（只產(chǎn)生指定輸出）：只在指定的時(shí)間點(diǎn)上產(chǎn)生輸出。這種方式改變仿真步長(zhǎng)經(jīng)使時(shí)間步長(zhǎng)與指定輸出時(shí)刻一致。在比較不同的仿真時(shí)，要確保在同一個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生輸出，就要采用這種方式。2020/12/1242Produceadditionaloutput（產(chǎn)生附加主要設(shè)置SIMULINK與MATLAB工作空間交換數(shù)據(jù)的有關(guān)選項(xiàng)。2、WorkspaceI/O選項(xiàng)及其設(shè)置Loadfromworkspace（從工作空間讀取數(shù)據(jù)）：用來(lái)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(shí)間和輸入變量。雖然Simulink提供了多種系統(tǒng)輸入信號(hào)，但并不能完全滿(mǎn)足需要。Simulink允許使用用戶(hù)自定義的信號(hào)作為系統(tǒng)輸入信號(hào)。一般地，時(shí)間變量定義為t，輸入變量定義為u；在Loadformworkspace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)狀態(tài)初始值，如下所述：（1）Input：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)輸入信號(hào)。其格式為[t，u]，其中t、u均為列向量，t為輸入信號(hào)的時(shí)間向量，u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[t，u1，u2]。輸入信號(hào)與Simulink的接口由Inport模塊（In1模塊）實(shí)現(xiàn)。2020/12/1243主要設(shè)置SIMULINK與MATLAB工作空間交換數(shù)Savetoworkspace（將數(shù)據(jù)寫(xiě)入工作空間）：用來(lái)設(shè)置往MATLAB工作空間寫(xiě)入的變量類(lèi)型和變量名，選中變量類(lèi)型前的復(fù)選框使相應(yīng)的變量有效，包括輸出時(shí)間變量（Time）、輸出系統(tǒng)模型中所有的狀態(tài)變量（States）、輸出系統(tǒng)模型中所有由Outport模塊（即Out1模塊）表示的信號(hào)（output）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(shí)刻處的狀態(tài)值（Final

state）；Saveoption（存儲(chǔ)選項(xiàng)）：用來(lái)設(shè)置載入的保存狀態(tài)的有關(guān)選項(xiàng)：Limitdatapointstolast-用來(lái)設(shè)定存往MATLAB工作空間變量的規(guī)模，對(duì)于向量而言即其維數(shù)，對(duì)于矩陣而言即其秩；Decimation用來(lái)設(shè)置存往MATLAB工作空間的變量的頻度，1為默認(rèn)值，表示每點(diǎn)都傳送，建議一般不要改動(dòng)此項(xiàng)設(shè)置。Format用來(lái)選擇數(shù)據(jù)格式。(2)xInitialstate：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量初始值。初始值xInitial可為行向量。注意：使用xInitialstate所設(shè)置狀態(tài)變量初始值會(huì)自動(dòng)覆蓋系統(tǒng)模塊中的設(shè)置。另外，輸入信號(hào)與狀態(tài)變量需要按照系統(tǒng)模型中Inport模塊（即In1模塊）的順序進(jìn)行正確設(shè)置。2020/12/1244Savetoworkspace（將數(shù)據(jù)寫(xiě)入工作空間）：用主要用于設(shè)置仿真過(guò)程中對(duì)編譯與調(diào)試異常的錯(cuò)誤處理方式，相當(dāng)于C語(yǔ)言中的編譯設(shè)置。3、Diagnostics選項(xiàng)及其設(shè)置Simulationoption：Consistencychecking（一致性檢驗(yàn)）：是個(gè)調(diào)試工具，用于設(shè)置一致性檢驗(yàn)錯(cuò)誤的處理方法。該錯(cuò)誤主要和S函數(shù)有關(guān)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能?chē)?yán)重降低（降到40%），因此通常都關(guān)閉該項(xiàng)。以免影響仿真速度，即選擇“none”。Boundchecking（邊界檢驗(yàn)）：用來(lái)檢驗(yàn)在仿真過(guò)程中模塊是否把數(shù)據(jù)寫(xiě)出了分配的內(nèi)存。如果激活了該項(xiàng)，在每次仿真模塊時(shí)對(duì)每個(gè)模塊都執(zhí)行該檢驗(yàn)，會(huì)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(hù)確定模型中包含有編寫(xiě)錯(cuò)誤的S函數(shù)時(shí)才激活該檢驗(yàn)。Configurationoptions：SIMULINK提供了幾類(lèi)異常事件，僅對(duì)這幾類(lèi)異常事件進(jìn)行處理。2020/12/1245主要用于設(shè)置仿真過(guò)程中對(duì)編譯與調(diào)試異常的錯(cuò)誤處理方式6.5仿真結(jié)果的觀(guān)察控制系統(tǒng)仿真后，觀(guān)察輸出信號(hào)的方法大致有3種：將仿真