第5章 simulink建模与仿真1
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第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真,在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中,它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R:Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf(无穷大)Inductance设置为0C:Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L:Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式:步骤:建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点:理论性强,易于构建算法、模型缺点:较复杂,对电路观测量更改时需更改M文件适用范围:大系统抽象和原理性建模Simulink方式:步骤:选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点:直观性强,易于与实际电路对应,易于观察结果 缺点:理论性不强,对电路原理不能得到解析适用范围:具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集,其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库,而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
直接序列扩频系统的SIMULINK建模与仿真一.直接扩频发射机系统设数据传输率为100 bps,扩频码片速率为2000chip/s,采用m序列作为扩频序列,以BPSK为调制方式。
试建立扩频系统仿真模型并仿真观察其数据波形、扩频输出波形以及扩频调制输出的频谱。
仿真模型如图5-1所示。
Bernoulli Binary Generator用于产生数据流,其采样时间设置为0.01s,这样输出的数据速率为100bps。
PN Sequence Generator用于产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.0005s,这样输出的码片速率为2000chip/s。
为了使扩频模块(乘法器)上的数据采样速率相同,需要对数据流进行升速率处理。
Unipolar yo Bipolar Converter用于完成数据和扩频序列的双极性变换。
乘法器输出就是扩频输出,其码速率等于采样速率,即每个采样点代表一个码片。
扩频输出信号以BPSK方式进行调制。
模型中采用了调制的等效低通模型来实现,调制输出信号是复信号,采样率为2000次/s。
调制也可采用通带模型来实现。
为了使频谱观察范围达到4kHz,需要被观察信号的采样率达到8000次/s,为此,以升速率模块配合采样保持模块将调制输出信号采样率提高到8000次/s。
图5-1 直接扩频发射机仿真系统模型仿真执行后,两个频谱仪将分别显示扩频前后的信号频谱,采用BPSK调制的等效低通模型时,调制前后的功率频谱相同,如图5-2所示。
可见,数据信号的带宽约100Hz,其功率峰值约为20dB处,而扩频输出信号带宽展宽了20倍,为2kHz,而功率峰值下降到约7dB处。
仿真输出的时域波形结果如图5-3所示,图中显示了数据流、PN序列以及扩频输出信号的波形,当数据为+1时,扩频输出就是对应的PN序列,当数据为-1时,扩频输出是PN序列的反相结果。
图5-2 直接扩频发射机扩频前后的信号频谱仿真结果分析:图5-2分别为扩频之前与扩频之后的频谱图,由图可知,数据信号的带宽约100Hz,其功率峰值约为20dB处,而扩频输出信号带宽展宽了20倍,为2kHz,而功率峰值下降到约7dB处。
《通信系统仿真》实验报告姓名杨利刚班级A0811 实验室203 组号28 学号28 实验日期实验名称实验三Simulink建模与仿真实验成绩教师签字一、实验目的1、了解simulink的相关知识2、掌握Matlab/simulink提供的基本模块库和常用的模块3、掌握simulink建模仿真的基本方法二、实验原理Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是一种基于MATLAB的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模。
它也支持多速率系统,也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率,并且提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
Simulink基本库是系统建模中最常用的模块库,原则上一切模型都是可以由基本库中的模块来构建,为了方便专业用户使用,Simulink还提供了大量的专业模块库,如为通信系统和信号处理而提供的CDMA参考库、通信模块库和DSP模块库等,但是,建议初学者不宜过多使用这些专业库,而应当从所建摸的系统原理入手,利用基本模块来构建系统,以深入理解系统运行情况。
Simulink的常用库模块有12个:(1)连续时间线性系统库;(2)非连续系统库;(3)离散系统库;(4)查表操作模块;(5)数学函数库;(6)模型检查和建模辅助工具;(7)端口和子系统;(8)信号路由库;(9)信号属性转换库;(10)信号源库;(11)信宿和仿真显示仪器库;(12)用户自定义函数库。
Simulink的建模主要是子系统的建模,子系统建模完成后,再对其进行封装,即完成了一个基本模型的建立。
三、实验内容1、现有对RLC充放电电路进行仿真的模型。
请参照仿真模型,进行Simulink的建模仿真,相关参数按照例题中的参数设置。
simulink建模与仿真流程我们需要在Simulink中创建一个新的模型。
打开Simulink软件后,选择“File”菜单中的“New”选项,然后选择“Model”来创建一个新的模型。
接着,我们可以在模型中添加各种组件,如信号源、传感器、执行器等,以及各种数学运算、逻辑运算和控制算法等。
在建模过程中,我们需要定义模型的输入和输出。
在Simulink中,可以使用信号源模块来定义模型的输入信号,如阶跃信号、正弦信号等。
而模型的输出信号可以通过添加显示模块来实现,如示波器模块、作用域模块等。
接下来,我们需要配置模型的参数。
在Simulink中,可以通过双击组件来打开其参数设置对话框,然后根据需求进行参数配置。
例如,对于控制系统模型,我们可以设置控制器的增益、采样时间等参数。
完成模型的配置后,我们可以进行仿真运行。
在Simulink中,可以选择“Simulation”菜单中的“Run”选项来运行仿真。
在仿真过程中,Simulink会根据模型的输入和参数进行计算,并生成相应的输出结果。
我们可以通过示波器模块来实时显示模型的输出信号,以便进行结果分析和调试。
在仿真过程中,我们可以通过修改模型的参数来进行参数调优。
例如,可以改变控制器的增益值,然后重新运行仿真,观察输出结果的变化。
通过不断调整参数,我们可以优化模型的性能,使其达到设计要求。
除了单一模型的仿真,Simulink还支持多模型的联合仿真。
通过将多个模型进行连接,可以实现系统级的仿真。
例如,我们可以将控制系统模型和物理系统模型进行连接,以实现对整个控制系统的仿真。
在仿真完成后,我们可以对仿真结果进行分析和评估。
Simulink提供了丰富的分析工具,如频谱分析、时域分析和稳定性分析等。
通过对仿真结果的分析,我们可以评估模型的性能,并进行进一步的改进和优化。
Simulink建模与仿真流程包括创建模型、添加组件、定义输入输出、配置参数、运行仿真、参数调优、联合仿真和结果分析等步骤。
薛定宇simulink建模与仿真随书仿真
本文介绍了关于薛定宇在其著作《 MATLAB/Simulink在工程实践中的应用》中所提及的Simulink建模与仿真方法。
Simulink是MATLAB中的一个工具箱,可用于建立动态系统模型,并进行仿真分析。
首先是建模方面,Simulink中的模型结构可以看做一个有向图,其中包含系统中各个组件之间的输入输出关系。
对于系统中的各个组件,可以使用Simulink库中已有的组件,如数学运算、逻辑运算等,
也可以通过自定义S-Function的方式实现。
在建模时,需要注意各个
组件之间的连接方式,以确保输入输出之间的连通性。
其次是仿真方面,Simulink提供了多种仿真方法,包括常规仿真、加速仿真、硬件仿真等。
常规仿真是指按照离散时间步长逐步仿真整
个模型,进行结果输出;加速仿真则是在保证精度的前提下,通过一
系列技术加速仿真过程,缩短仿真时间;硬件仿真是指将模型加载到
特定的硬件设备上,进行真实环境的测试。
针对不同的仿真需求,可
以选择适合的仿真方法。
总之,Simulink作为一款强大的建模仿真工具,可以广泛应用于工程实践中,从而加速工程开发过程,提高工程设计效率。
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真一、引言MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具,广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。
本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模1. 模型构建在MATLAB Simulink中,可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。
首先,将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中,然后连接这些模块,形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置对于系统模型的各个组件,可以设置对应的参数和初始条件。
通过双击模块可以打开参数设置对话框,可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接在模型中,各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。
在拖拽模块连接的同时,可以进行信号的名称设置,以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真1. 仿真参数设置在进行系统仿真之前,需要设置仿真的起止时间、步长等参数。
通过点击仿真器界面上的参数设置按钮,可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行在设置好仿真参数后,可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。
仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算,并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析仿真结束后,可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。
Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具,可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作,以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计1. 参数优化方法MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法,可以通过这些算法对系统模型进行优化。
可以通过设置优化目标和参数范围,以及定义参数约束条件等,来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。
通过这些工具,可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作,以满足系统性能要求。
课外实验 SIMULINK 建模与仿真实验 实验目的1、 掌握用SIMULINK 创建和编辑仿真模型的方法2、 掌握用SIMUINK 进行离散时间系统建模仿真的方法3、 熟悉用SIMUINK 进行连续时间系统建模仿真的方法4、 掌握SIMULINK 中子系统的创建、装帧及控制执行方法5、 掌握S 函数模块的创建和使用方法6、 熟悉用MA TLAB 指令运行SIMULINK 模型的方法实验内容1、 启动SIMULINK (使用simulink 命令),浏览Simulink Libarory Browser ,熟悉Simulink 提供的各种模块,参照下图建立仿真模型,求解以下微分方程的数值解: 2)0(',1)0(,300,cos )(sin d d d d 22==≤≤=⋅-+--y y x x e x y x x y e x y x x 实验过程中,注意练习模块的选定、复制、移动、删除、调整大小、旋转、改名、隐藏模块名、模块加阴影、模块参数设置,信号线的产生、移动、删除、分支、折曲、宽度显示、色彩、插入模块、标识,模型注释、仿真配置等。
2、 加法器是数字系统中最基本的逻辑器件,它可用于二进制的减法运算、乘法运算,BCD 码的加、减法,码组变换,数码比较等。
查阅加法器及相关资料,完成以下实验:(1)利用Simulink 中的Logical Operator 等模块建立一个全加器逻辑电路仿真模型;(2)将所设计的全加器另存为一个新文件(以防止后续操作破坏原文件),将其封装(简装)成一个子系统;(3)对简装的全加器进一步进行装帧(精装);(4)利用精装的全加器设计一个加法器应用系统仿真模型,设计的应用模型中,尽可能用到Enabled Subsystem 、Trigged Subsystem 和Trigged and Enabled Subsystem 等条件执行子系统。
3、 自编S 函数实现全加器功能,将上一实验第(4)步设计的应用系统中的全加器用S 函数模块替换,通过实验检验S 函数模块的功能是否正确。
了解MATLABSimulink进行系统建模与仿真MATLAB Simulink是一款功能强大的工具,专门用于系统建模和仿真。
它可以帮助工程师和科研人员设计复杂的系统、开展仿真分析,并支持快速原型设计和自动生成可执行代码。
本文将详细介绍MATLAB Simulink的基本概念、系统建模与仿真流程,以及其在各个领域中的应用。
第一章:MATLAB Simulink简介MATLAB Simulink是MathWorks公司开发的一款图形化建模和仿真环境。
它包含了一系列模块,可以通过简单地拖拽和连接来模拟和分析复杂的系统。
Simulink中的模块代表不同的系统组件,例如传感器、执行器、控制器等。
用户可以通过连接这些模块来构建整个系统,并通过仿真运行模型以评估系统的性能。
第二章:系统建模基础系统建模是使用Simulink进行系统设计的关键步骤。
在建模之前,需要明确系统的输入、输出和所涉及的物理量。
Simulink提供了广泛的模块库,包括数学运算、信号处理、控制等,这些模块可以方便地应用到系统中。
用户可以选择合适的模块,并通过线连接它们来形成系统结构。
此外,Simulink还支持用户自定义模块,以满足特定的需求。
第三章:MATLAB与Simulink的联合应用MATLAB和Simulink是密切相关的工具,它们可以互相配合使用。
MATLAB提供了强大的数学计算和数据分析功能,可以用于生成仿真所需的输入信号,以及分析仿真结果。
同时,Simulink也可以调用MATLAB代码,用户可以在模型中插入MATLAB函数块,以实现更复杂的计算和控制逻辑。
第四章:系统仿真与验证系统仿真是利用Simulink来验证系统设计的重要步骤。
通过设置仿真参数和初始条件,用户可以运行模型来模拟系统的行为。
仿真可以包括不同的输入场景和工况,以验证系统在不同条件下的性能和稳定性。
Simulink提供了丰富的仿真分析工具,例如波形显示器、频谱分析等,可以帮助用户分析仿真结果并进行必要的调整。
matlabsimulink动力学建模与仿真
Matlab Simulink是一种功能强大的动力学建模和仿真软件。
它
可以帮助工程师和科研人员以直观的方式创建和分析各种系统的数学
模型。
使用Matlab Simulink,我们可以轻松地建立复杂的动力学系统模型,例如机械系统、电力系统、控制系统等。
Matlab Simulink提供了丰富的图形化建模功能,用户可以使用
预定义的模块和组件来组装模型。
这些模块包括各种传感器、执行器、控制器等,用户只需拖拽和连接这些模块即可快速搭建所需的系统模型。
用户还可以通过自定义模块来增加系统的特定功能。
在模型建立完成后,Matlab Simulink提供了各种仿真和分析工具,可以帮助用户验证和优化系统设计。
用户可以设置仿真参数,例
如仿真时间、信号输入等,然后运行仿真以观察系统的动态行为。
通
过仿真结果,用户可以评估系统的性能指标,并进行参数调整和优化。
此外,Matlab Simulink还支持与MATLAB的深度集成,用户可以在仿
真过程中使用MATLAB的强大数学和数据处理功能。
总之,Matlab Simulink是一个强大的动力学建模和仿真工具,
它可以帮助工程师和科研人员快速建立和分析各种系统模型。
通过使
用Matlab Simulink,我们可以更好地理解和预测系统的行为,从而提供有效的解决方案。