第7讲 MATLAB仿真_SIMULINK

MATLABSimulink模型建立与仿真指南第一章：MATLAB与Simulink简介MATLAB是一种高级的数值计算和科学分析的编程语言，由MathWorks开发。

它提供了强大的数学函数库和绘图工具，使得用户可以进行复杂的数值计算和数据可视化。

Simulink是MATLAB的扩展，是一种用于建立和仿真动态系统的图形化环境。

在MATLAB中，用户可以通过命令行或脚本文件进行计算。

而在Simulink中，用户可以利用图形化界面来搭建系统模型，并进行仿真。

Simulink提供了丰富的预置模块库，用户只需将这些模块连接起来，即可构建复杂的系统模型。

第二章：Simulink模型的基本组成Simulink模型由多个部分组成，包括输入信号、输出信号和系统组件。

输入信号可以是手动输入的常数，也可以是来自其他模型的信号。

输出信号是用户对系统模型感兴趣的结果。

系统组件即模型中的各个模块，这些模块可以完成各种功能，如乘法、滤波、逻辑运算等。

第三章：模型建立与仿真流程1. 确定系统模型的目标和需求：在建立模型之前，需要明确系统模型的目标和需求。

这些可能包括系统的输入输出关系、稳定性要求、性能要求等。

2. 模型建立：根据系统的目标和需求，选择合适的系统组件，并将其连接起来，构建系统模型。

可根据需要进行参数设置，以适应不同的场景。

3. 仿真设置：在进行仿真之前，需要设置仿真参数。

这些包括仿真时间、仿真步长等。

仿真时间指定了仿真的时间范围，仿真步长指定了仿真的时间间隔。

4. 仿真运行：设置好仿真参数后，可以运行仿真。

Simulink将逐步模拟系统的行为，并输出仿真结果。

第四章：Simulink模型调试与优化在进行仿真时，可能会发现模型存在问题，如输出不符合预期、系统不稳定等。

这时需要对模型进行调试和优化。

1. 系统调试：可以通过数据观察、信号域分析等方法，定位系统问题。

更换输入信号、输出信号，或调整模型参数，可以帮助发现问题。

matlabsimulink教程Matlab Simulink是一种基于Matlab的高级系统建模和仿真工具。

它允许用户通过图形化界面来构建和模拟复杂的多域系统。

首先，我们来介绍如何启动Simulink。

在Matlab主界面的命令窗口中输入simulink即可打开Simulink图形界面。

Simulink界面主要由工具栏、模型窗口和浏览器窗口组成。

工具栏上的各种按钮可以帮助用户进行模型的构建和仿真。

模型窗口用于进行模型的可视化编辑，用户可以从浏览器中选择模型中的各个组件进行添加和连接。

在开始使用Simulink之前，我们建议用户先了解一些基本概念和术语。

Simulink中的基本组成单位是模块，模块可以是输入、输出、运算器、信号转换器等。

这些模块可以通过连线连接起来，形成一个完整的系统模型。

模块间的信号传递可以是连续的、离散的或者混合的。

在Simulink中，用户可以通过选择不同的模块和参数来构建自己需要的系统模型。

Simulink有很多强大的功能，其中之一是仿真功能。

用户可以设置各种参数来对系统模型进行仿真，比如时间步长、仿真时长等。

Simulink会根据用户设定的参数对系统模型进行仿真，并产生仿真结果。

用户可以通过可视化界面查看仿真结果，也可以将仿真结果保存为数据文件和图形文件。

另外，Simulink还提供了各种调试工具和分析工具，帮助用户对系统模型进行诊断和优化。

除了系统建模和仿真功能，Simulink还可以与其他Matlab工具和工具箱进行集成。

用户可以在Simulink中调用Matlab函数和脚本，也可以使用不同的工具箱来扩展Simulink的功能。

Simulink还支持与外部硬件的连接和通信，比如数据采集卡、控制器等。

总之，Matlab Simulink是一个功能强大、易于使用的系统建模和仿真工具。

通过Simulink，用户可以通过图形化界面来构建和仿真复杂的系统模型，同时还可以进行调试和优化。

Simulink仿真环境基础学习Simulink是面向框图的仿真软件。

7.1演示一个Simulink的简单程序【例7.1】创建一个正弦信号的仿真模型。

步骤如下：(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图7.1所示。

(2)单击工具栏上的图标或选择菜单“File ”——“New ”——“Model ”，新建一个名为“untitled ”的空白模型窗口。

(3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source ”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink 下的Source 子模块库，便可看到各种输入源模块。

(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave ”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled ”，则“Sine Wave ”模块就被添加到untitled 窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave ”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave ”模块添加到untitled 窗口，如图7.2所示。

图7.1 Simulink 界面(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。

(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。

如图7.3所示。

(7) 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink”——“Start”，则仿真开始。

双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。

matlab的simulink仿真建模举例Matlab的Simulink仿真建模举例Simulink是Matlab的一个工具包，用于建模、仿真和分析动态系统。

它提供了一个可视化的环境，允许用户通过拖放模块来构建系统模型，并通过连接和配置这些模块来定义模型的行为。

Simulink是一种功能强大的仿真平台，可以用于解决各种不同类型的问题，从控制系统设计到数字信号处理，甚至是嵌入式系统开发。

在本文中，我们将通过一个简单的例子来介绍Simulink的基本概念和工作流程。

我们将使用Simulink来建立一个简单的电机速度控制系统，并进行仿真和分析。

第一步：打开Simulink首先，我们需要打开Matlab并进入Simulink工作环境。

在Matlab命令窗口中输入"simulink"，将会打开Simulink的拓扑编辑器界面。

第二步：创建模型在拓扑编辑器界面的左侧，你可以看到各种不同类型的模块。

我们将使用这些模块来构建我们的电机速度控制系统。

首先，我们添加一个连续模块，代表电机本身。

在模块库中选择Continuous中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。

接下来，我们添加一个用于控制电机速度的控制器模块。

在模块库中选择Discrete中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。

然后，我们需要添加一个用于输入参考速度的信号源模块。

在模块库中选择Sources中的Step，拖动到编辑器界面中。

最后，我们添加一个用于显示模拟结果的作用模块。

在模块库中选择Sinks 中的To Workspace，拖动到编辑器界面中。

第三步：连接模块现在，我们需要将这些模块连接起来以定义模型的行为。

首先，将Step模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。

然后，将Transfer Fcn模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。

接下来，将Transfer Fcn模块的输出端口与To Workspace模块的输入端口相连。

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。

第 7 章 S IMULINK 交互式仿真集成环境SIMULINK 是MATLAB 最重要的组件之一，它向用户提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在这环境中，用户无须书写大量的程序，而只需通过简单直观的鼠标操作，选取适当的库模块，就可构造出复杂的仿真模型。

SIMULINK 的主要优点：● 适应面广。

可构造的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。

● 结构和流程清晰。

它外表以方块图形式呈现，采用分层结构。

既适于自上而下的设计流程，又适于自下而上逆程设计。

● 仿真更为精细。

它提供的许多模块更接近实际，为用户摆脱理想化假设的无奈开辟了途径。

● 模型内码更容易向DSP ，FPGA 等硬件移植。

基于本书定位，为避免内容空泛，本节对于SIMULINK 将不采用横断分层描述，即不对SIKULINK 库、模块、信号线勾画标识等进行分节阐述。

本节将以四个典型算例为准线，纵向描述SIMULINK 的使用要领。

7.1连续时间系统的建模与仿真7.1.1基于微分方程的SIMULINK 建模本节将从微分方程出发，以算例形式详细讲述SIMULINK 模型的创建和运行。

【例7.1-1】在图7.1-1所示的系统中，已知质量1=m kg ，阻尼2=b N.sec/m ，弹簧系数100=k N/m ，且质量块的初始位移05.0)0(=x m ，其初始速度0)0(='x m/sec ，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。

图7.1-1 弹簧—质量—阻尼系统（1）建立理论数学模型 对于无外力作用的“弹簧—质量—阻尼”系统，据牛顿定律可写出m（7.1）x bx+'=+''kx代入具体数值并整理，可得-2-'=''（7.2）xx100x（2）建模的基本思路（3）图7.1-2（4）开启空白（新建）模型窗（5）图 7.1-3 （6）（7）图 7.1-4 （8）图 7.1-5图 7.1-6图 7.1-7（9）（10）（11）图7.1-8图7.1-9 （12）图7.1-10图7.1-11图7.1-12图7.1-13（13）图7.1-147.1.2 基于传递函数的SIMULINK 建模【例7.1-2】对于图7.1-15所示的多环控制系统，（1）求系统传递函数)()()(s U s Y s G ；（2）求该系统的单位阶跃响应。