SIMULINK入门课件.ppt

每个子模块库中包含同类型的标准模型， 这些模块可直接用于建立系统的Simulink框图模 型。可按以下方法打开子模块库: ① 用鼠标左键点击某子模块库(如 【Continuous】)，Simulink浏览器右边的窗口即 显示该子模块库包含的全部标准模块。 ② 用鼠标右键点击Simulink菜单项，则弹出一 菜单条，点击该菜单条即弹出该子库的标准模块 窗口.如单击左图中的【Sinks】,出现“Open the ‘Sinks’Library”菜单条，单击该菜单条，则弹出 右图所示的该子库的标准模块窗口。
所打开的空白模型窗口如图型窗口(Untitled)； 2）选取模块或模块组；
在Simulink模型或模块库窗口内，用鼠标左键单击所需模 块图标，图标四角出现黑色小方点，表明该模块已经选中。
3）模块拷贝及删除； 在模块库中选中模块后，按住鼠标左键不放并移动鼠标至
连接线(左键)
分支线(右键)
7）模块文件的取名和保存 选择模型窗口菜单FileSave as后弹出一 个“Save as”对话框，填入模型文件名，按保存 (s)即可。
模块的修改、调整、连接通常只能在仿真模型窗口中进行，不要直接对模块库中的模块进行 修改或调整。
系统仿真运行 Simulink模型窗口下仿真 步骤
模块库和系统仿真
Simulink模块
1）Sources库 也可称为信号源库，该库包含了可向仿真模型提供信 号的模块。它没有输入口，但至少有一个输出口。 双击图标 即弹出该库的模块图
例如双击模型窗口的传递函数模块，弹出图示对话框，在对话框中分别输入分子、分母多项式的系数，点击OK键，完成该模型的设置，如右下图所示：
6）模块的连接 模块之间的连接是用连接线将一个模块的输出端与另一模块的输入端连接起来；也可用分支 线把一个模块的输出端与几个模块的输入端连接起来。 连接线生成是将鼠标置于某模块的输出端口(显一个十字光标) ，按下鼠标左键拖动鼠标置另一 模块的输入端口即可。 分支线则是将鼠标置于分支点，按下鼠标右键，其余同上。

12.1 SIMULINK基础
• 本节主要介绍SIMULINK的安装、启动，以及 SIMULINK工作界面和SIMULINK模型基本构建方式， 目的是对SIMULINK有一个感性的认识。
12.1.1 SIMULINK安装
• SIMULINK是MATLAB的一个工具箱软件包，在 MATLAB的安装过程中，用户可以选择安装 SIMULINK。MATLAB有两种安装类型，如图所示， 一种是典型安装，另一种是自定义安装。
• 每个带有参数的模块都有一个模块参数对话框， 用户可以通过该对话框设置模块的参数，打开模 块参数对话框：
• 用鼠标双击模块图标，即可打开模块参数对话框；
12.4.6 改变模块效果
• 在SIMULINK中，用户可以制定任何模块或者标注 的前景色和背景色，也可以设定整个模型框图的 背景色。
• 改变模块或标注的前景色。选择要改变的模块或 标注，然后选择菜单栏【Format/Foreground color】选项设置。
12.1.5 模型窗口菜单栏
• 模型的建立是在模型窗口中实现的，其界面如图 所示，整个模型窗口由菜单栏、工具栏、编辑框 和状态栏组成。
12.1.6 模型窗口工具栏和状态栏
• 模型窗口工具栏如图。除Windows经典操作外，其 余按钮功能见表
按钮
功能 仿真启动或继 续 结束仿真
设置仿真结束 时间 选择仿真加速 模式 准备
12.5.1 显示信号属性
• Signal Dimensions
• 选择菜单栏【Format/Port/Signal Displays/ Signal Dimensions】选项，SIMULINK将在携带非 标量信号的信号线旁显示非标量信号的维数。信 号位数的显示格式，取决于信号线是单个信号还 是总线信号。如果信号线表示的是单个的向量信 号，SIMULINK将显示信号的宽度；如果信号线表 示的是单个矩阵信号，SIMULINK将显示信号维数 的格式为：[M×N],M、N非别是矩阵的行列数；如 果信号线表示携带相同数据类型的总线信号， SIMULINK将显示信号维数的格式为N{M}，其中N是 总线所传输的信号数目，M是总线传输信号分量的 数目

L0.02H
0.001
h
F
Mg
新疆大学电气工程学院
-
32
小球的动力学方程：
Md2h Mgi2
dt2
h
电流变化的方程：
L di V iR dt
d 2h dt 2
g
i2
Mh
di V R i dt L L
新疆大学电气工程学院
-
33
cixuanfu.mdl
新疆大学电气工程学院
-
34
课后练习：请查阅资料，建立瓦特离心调节器 的数学模型，并仿真之。
Kvs
y(s)
速度反馈控制
新疆大学电气工程学院
-
15
练习：习题6-3
ex5.mdl
新疆大学电气工程学院
-
16
SIMULINK求解代数方程：
daishufangcheng.mdl
新疆大学电气工程学院
-
17
SIMULINK求解微分方程：
例如已知： x(0)0,x(0)0,
求 x 0 .2 x 0 .4 x 0 .4 u 的解。
SIMULINK简介
Simulink是MATLAB下专门对动态系统进行 建模、仿真和分析的一个交互式软件，有友好的 图形用户界面，是图形化的、面向结构图仿真工 具。Simulink 支持线性，非线性系统，连续系统， 离散系统，或者混合系统的建模与仿真。同时它 也支持有不同采样率的的系统仿真。
新疆大学电气工程学院
2009年11月
u
n2
y
s2 2ns n2 n )
新疆大学电气工程学院
-
6
2009年11月
浏览器锁定 SIMULINK库

第五章 SIMULINK仿真基础知识
在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不 借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统 的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果

12
10.2 系统仿真模型
• 模块的输入输出信号：模块处理的信号包
括标量信号和向量信号；标量信号是一种 单一信号，而向量信号为一种复合信号，
是多个信号的集合，它对应着系统中几条 连线的合成。缺省情况下，大多数模块的 输出都为标量信号，对于输入信号，模块 都具有一种“智能”的识别功能，能自动 进行匹配。某些模块通过对参数的设定， 可以使模块输出向量信号。
• 移动：选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需的位 置即可。若要脱离线而移动，可按住shift键，再进行 拖曳。
7
10.2 系统仿真模型
• 复制：选中模块，然后按住鼠标右键进行拖曳即可复 制同样的一个功能模块。
• 删除：选中模块，按Delete键即可。若要删除多个模 块，可以同时按住Shift键，再用鼠标选中多个模块， 按Delete键即可。也可以用鼠标选取某区域，再按 Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删 除。
11
10.2 系统仿真模型
• 属性设定：选中模块，打开Edit菜单的 Block Properties可以对模块进行属性设定。 包括Description属性、 Priority优先级属性、 Tag属性、Open function属性、Attributes format string属性。其中Open function属 性是一个很有用的属性，通过它指定一个函 数名，则当该模块被双击之后，Simulink就 会调用该函数执行，这种函数在MATLAB中 称为回调函数。
33
10.3 系统的仿真
2、Workspace I/O页
此页主要用来设置SIMULINK与MATLAB工作空间交 换数值的有关选项。 Load from workspace：选中前面的复选框即可从 MATLAB工作空间获取时间和输入变量，一般时间变 量定义为t，输入变量定义为u。 Initial state用来定义 从MATLAB工作空间获得的状态初始值的变量名。

Combinatorial Logic
二进制逻辑运算模块 建立逻辑真值表模块
Complex to
计算复数的幅值与相角模块
Magnitude-Angle
Complex to Real-Imag 计算复数实部与虚部模块
Dot Product Gain
计算点积(内积)模块 增益模块
Logic2a0l20O/1p2/e1r2ator
逻辑运算模块
11
表3-3续 数学运算模块组子模块的名称及用途
模块名称
Magnitude-Angle to Complex Math Function
Matrix Concatenation Matrix Gain MinMax Polynomial Product Real-Imag to Complex Relational Operator Reshape Rounding Function
SIMULINK 有13类基本模块库，分别为：
Continuous(连续模块组)、 Discontinuities(非连续模块组)、
Discrete(离散模块组)、 Look-Up Tables(表格模块组)、
Math Operations(数学运算模块Hel2p0(2帮0/1助2/12)
5
工具栏区：含4个按钮：
是新建与打开按钮， 是将模
块放在桌面最上层按钮，Find是用来查找模块库中的模块按
钮。
文字说明区：对所选模块的文字说明；
模块库区：含模块库及其相应的模块组；
状态栏区：即最下方显示Ready区，用来显示浏览器状态。
2020/12/12
6
二、基本模块库的分类及其用途
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”

只要这两种关系在数学上是等价的，那么就可以图形化模型代替数学模型。
第32页/共187页
2．图形化模型的仿真过程
Simulink的仿真过程包括如下几个阶段： ➢ 模型编译阶段； ➢ 连接阶段； ➢ 仿真环阶段。
第33页/共187页
（1）模型编译阶段 Simulink引擎调用模型编译器，将模型编译成可执行文件。 编译器完成以下任务：
第16页/共187页
【Edit】菜单
第17页/共187页
3．【View】菜单
【View】菜单中部分主要选项的名称与功能如下表所示。
【View】菜单
第18页/共187页
第19页/共187页
4．【Simulation】菜单
【Simulation】菜单如下图所示。
第20页/共187页
【Simulation】菜单各选项的功能如下 ： ➢ 【Start】：开始运行仿真； ➢ 【Stop】：停止仿真； ➢ 【Configuration Parameters】：设置仿真参数和选择解法器； ➢ 【Normal】、【Accelerator】、【External】分别表示正常工作模式、加
1．图形化模型与数学模型间的关系 2．图形化模型的仿真过程
第30页/共187页
1．图形化模型与数学模型间的关系
现实中每个系统都有输入、输出和状态3个基本要素，以及它们之间随时间 变化的数学函数关系，即数学模型。
第31页/共187页
图形化模型也体现了输入、输出和状态间随时间变化的某种关系，如下图所 示。
续表
第70页/共187页
下表汇总了Simulink对直线进行操作的部分方法。
对直线进行操作
第71页/共187页
双击模块将会弹出【参数设置】对话框，如下图所示的增益模块，进而设置 参数值。

• • • • • • • • • • • • •
（4）Discrete（离散系统模块库） 模块包括描述离散时间系统的模块，其中主要模块有： Difference（差分）； Discrete Derivative（离散微分）； Discrete Filter（离散滤波器）； Discrete State-Space（离散状态空间模型）； Discrete Transfer Fcn（离散传递函数）； Discrete Zero-Pole（以零极点表示的离散传递函数模型）； Discrete Time Integrator（离散时间积分器）； First-Order Hold（一阶采样和保持器） Integer Delay（整数延迟）； Zero-Order Hold（零阶采样和保持器）； Unit Delay（单位延迟）；
4.1.3 SIMULINK界面窗口介绍
SIMULINK模型创建窗口
Simulink的工作原理
• • • • • 仿真包括以下几个步骤。 （1）模型编译 （2）连接 （3）仿真执行 一般仿真模型都采用数值积分来仿真 的，相邻两个时间点的长度为步长，步长 的大小取决于求解器的类型。
4.1.4 SIMULINK的常用模块库
• • • • • • • • • •
（11）Sources（输入源模块库） Band-Limited White Noise（带宽限制的白噪声）； Clock（时钟信号）； Constant（常数信号）； Pulse Generator（脉冲发生器）； Repeating Sequence（重复序列信号）； Signal Generator（信号发生器）； Sine Wave（正弦波信号）； Random Number（随机数）； Step（阶跃波信号）；

第12页/共132页
Simulink 模块库——Source
Pulse Generator（脉冲发生器）
➢模块功能 以一定的间隔生成脉冲 ➢模块说明 Pulse Generator模块以一定的间隔产生一 系列的脉冲。 ➢模块数据类型 双精度类型实数信号 ➢模块参数对话框 ✓Amplitude：脉冲幅度 ✓Period：脉冲周期（s） ✓Pulse Width：脉冲宽度（占整个周期的百 分比） ✓Phase delay：脉冲产生开始前的时间延 迟（s）
第14页/共132页
Simulink 模块库——Source
Clock（时钟）
➢模块功能 显示并提供仿真时间 ➢模块说明 Clock模块在每一仿真步，输出当时的仿真时 间。当该模块被打开时，这一时间将显示在 窗口中。在打开该模块的情况下仿真会减慢 仿真速度。它对需要仿真时间的模块来说很 有用处。 ➢模块数据类型 双精度类型实数信号 ➢模块参数对话框 ✓Display time：使用该复选框，在模块图标 旁显示当前仿真时间，并改变其图标的外观 ✓Decimation：时间更新获取的增量，可以 是任意正整数，如取值为1000，固定积分步 为1ms，则时钟将每隔1s更新一次。
第9页/共132页
Simulink 模块库——Source
Sine Wave（正弦波）
➢模块功能 产生一个正弦波 ➢模块说明 Sine Wave 提供连续或离散形式的正弦波。 ➢模块数据类型 双精度类型实数信号 ➢模块参数对话框 ✓Amplitude：信号的幅度 ✓Frequency：信号的频率（ rad/sec ） ✓Phase：信号的相位（rad） ✓Sample time：采样周期（0：连续；>0： 离散采样时间；-1：工作模式与接受信号 模式相同） y= Amplitude×sin(Frequency ×time+Phase)