MatlabSimulink和EDA仿真工具

1.技术的概念EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从设计、性能分析到设计出IC 版图或版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。

包括在、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。

例如在飞机过程中，从设计、性能及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。

本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。

EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。

2 EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：mulSIM7（原EWB的最新版本）、PSCE、、PCAD、Prol、Viewlogic、、Graphics、Synopsys、LSIIogic、、MicroSim等等。

这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局，可输出多种网表文件与第三方软件。

下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。

2.1电子电路设计与仿真工具我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。

但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。

而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。

有没有能够不动用电试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。

说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。

simulink matlab仿真环境教程Simulink是面向框图的仿真软件。

演示一个Simulink的简单程序【例1.1】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1.1所示。

图7.1 Simulink界面(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1.2所示。

(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1.3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建模与仿真工具箱的使用指南绪论近年来，建模与仿真技术在各个领域的应用越来越广泛。

MATLAB作为一款强大的科学计算软件，拥有丰富的工具箱，其中建模与仿真工具箱是其中一项重要的功能。

本文将从初学者角度出发，指导读者如何使用MATLAB建模与仿真工具箱进行模型的构建和仿真。

一、建模与仿真简介1.1 建模的概念与意义建模是指利用已有的数据或者基础理论，通过建立数学或物理模型来描述和解决实际问题的过程。

建模能够对复杂的系统或现象进行抽象和简化，从而更好地理解和分析问题。

通过建模，我们可以预测系统的行为、优化系统性能、辅助决策等。

1.2 仿真的概念与应用仿真是指通过对建立的模型进行计算机模拟，以模拟实际系统或现象的行为。

仿真可以提供系统的动态演化信息，帮助我们理解系统行为，并且可以进行参数调整和优化。

仿真还可以用于产品开发、系统设计、风险评估等方面。

二、MATLAB建模与仿真工具箱简介2.1 工具箱的作用与组成MATLAB建模与仿真工具箱是为了方便用户进行系统建模与仿真而开发的一系列工具集合。

它包含了各种用于建模与仿真的函数、算法和工具，涵盖了多个领域的建模需求，如控制系统、信号处理、通信系统等。

2.2 常用工具箱的功能介绍2.2.1 SimulinkSimulink是MATLAB中最常用的建模与仿真工具，它提供了一个图形化的界面，可以通过将各种预定义的模块进行连接来构建系统模型。

Simulink支持多种类型的模型，如连续时间系统、离散时间系统、混合系统等。

Simulink还提供了丰富的仿真和分析工具，如参数扫描、优化、系统响应分析等。

2.2.2 Control System ToolboxControl System Toolbox是用于控制系统建模与仿真的工具箱，它提供了大量的函数和算法，用于设计和分析线性控制系统。

Control System Toolbox支持多种控制器设计方法，如PID控制器、先进的模型预测控制器等。

MatlabSimulink仿真步骤MATLAB基础与应⽤简明教程张明等编著北京航空航天⼤学出版社(2001.01)MATLAB软件环境是美国New Mexico⼤学的Cleve Moler博⼠⾸创的，全名为MATrix LABoratory（矩阵实验室）。

它建⽴在20世纪七⼋⼗年代流⾏的LINPACK（线性代数计算）和ESPACK（特征值计算）软件包的基础上。

LINPACK和ESPACK软件包是从Fortran语⾔开始编写的，后来改写为C语⾔，改造过程中较为复杂，使⽤不便。

MATLAB是随着Windows环境的发展⽽迅速发展起来的。

它充分利⽤了Windows环境下的交互性、多任务功能语⾔，使得矩阵计算、数值运算变得极为简单。

MATLAB语⾔是⼀种更为抽象的⾼级计算机语⾔，既有与C语⾔等同的⼀⾯，⼜更为接近⼈的抽象思维，便于学习和编程。

同时，它具有很好的开放性，⽤户可以根据⾃⼰的需求，利⽤MATLAB提供的基本⼯具，灵活地编制和开发⾃⼰的程序，开创新的应⽤。

本书重点介绍了MATLAB的矩阵运算、符号运算、图形功能、控制系统分析与设计、SimuLink仿真等⽅⾯的内容。

Chap1 MATLAB⼊门与基本运算本章介绍MATLAB的基本概念，包括⼯作空间；⽬录、路径和⽂件的管理⽅式；帮助和例题演⽰功能等。

重点介绍矩阵、数组和函数的运算规则、命令形式，并列举了可能得到的结果。

由于MATLAB的符号⼯具箱是⼀个重要分⽀，其强⼤的运算功能在科技领域有特殊的帮助作⽤。

1.1 MATLAB环境与⽂件管理1.2 ⼯作空间与变量管理1.2.1 建⽴数据x1=[0.2 1.11 3]; y1=[1 2 3;4 5 6]建⽴⼀维数组x1和⼆维矩阵y1。

分号“；”表⽰不显⽰定义的数据。

MATLAB还提供了⼀些简洁⽅式，能有规律地产⽣数组：xx=1:10 %xx从1到10，间隔为1xx=-2:0.5:1 %xx从-2到1，间隔为0.5linespace命令等距离产⽣数组，logspace在对数空间中等距离产⽣数组。

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。

第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介３．１软件环境在本课题的设计中主要使用了三种软件工具：ＭＡＴＬＡＢ６．５、ＭｏｄｅｌＳｉｍＳＥ５．８ｄ和１ＳＥ６＇３。

下面对这三种软件作一个简单的介绍。

３．１．１Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ的ＭＡＴＬＡＢ６．５ＭＡＴＬＡＢ产品家族是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的用于概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的集成环境。

由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得ＭＡＴＬＡＢ在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在ＭＡＴＬＡＢ的主要应用方向一科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有上千万的使用者ｆ４】。

图３－ｔ显示了ＭＡＴＬＡＢ的基本窗口。

图３．１ＭＡＴＬＡＢ基本窗口电子科技大学硕士论文３．１．１．１ＭＡＴＬＡＢ的功能简介在ＭＡＴＬＡＢ产品家族中，ＭＡＴＬＡＢ工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程型（Ｍ语言）开发平台，提供了体系中其他工具所需要的集成环境（比如Ｍ语言的解释器）。

同时由于ＭＡＴＬＡＢ对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。

ＭＡＴＬＡＢ产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了ＳＩＭＵＬＩＮＫ，用来对动态系统建模仿真。

其框图化的设计方式和良好的交互性，对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低，工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。

针对控制逻辑的开发，协议栈的仿真等要求，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司在ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台上还提供了用于描述复杂事件驱动系统的逻辑行为的建模仿真工具一Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，通过Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，用户可以用图形化的方式描述事件驱动系统的逻辑行为，并无缝的结合到ＳＩＭＵＬＩＮＫ的动态系统仿真中。

图３—２展示了ＭＡＴＬＡＢ软件包的层次结构。

图３－２ＭＡⅡＡＢ层次结构在ＭＡＴＬＡＢ／ｓＩＭｕＬＩＮＫ基本环境之上，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司为用户提供了丰富的扩展资源，这就是大量的Ｔｏｏｌｂｏｘ和Ｂｌｏｃｋｓｅｔ。

matlab仿真工具基本操作Matlab是一种功能强大的数学仿真工具，它提供了丰富的功能和工具箱，可以用于各种科学计算、数据分析和模型仿真等领域。

本文将介绍Matlab仿真工具的基本操作，帮助读者快速上手使用该工具。

一、Matlab的安装与启动在开始使用Matlab之前，首先需要将其安装在计算机上。

用户可以从MathWorks官方网站下载Matlab的安装程序，并按照安装向导进行操作。

安装完成后，可以通过桌面上的快捷方式或者在命令行中输入"matlab"来启动Matlab。

二、Matlab的界面与基本操作Matlab的界面由多个窗口组成，包括命令窗口、编辑器窗口、工作空间窗口、命令历史窗口等。

用户可以通过菜单栏、工具栏或者命令行来执行各种操作。

1. 命令窗口：用户可以在命令窗口中直接输入Matlab命令，并按下Enter键执行。

Matlab会立即给出相应的结果，并显示在命令窗口中。

2. 编辑器窗口：用户可以在编辑器窗口中编写Matlab脚本文件，以便进行更复杂的操作。

脚本文件可以保存为.m文件，并通过命令窗口中的"run"命令或者点击编辑器窗口中的运行按钮来执行。

3. 工作空间窗口：工作空间窗口显示了当前Matlab工作空间中的变量列表。

用户可以通过命令行或者脚本文件来创建、修改和删除变量，并在工作空间窗口中查看其值和属性。

4. 命令历史窗口：命令历史窗口记录了用户在命令窗口中输入的所有命令，方便用户查找和重复使用。

三、Matlab的数学计算功能Matlab提供了丰富的数学计算函数，可以进行向量和矩阵运算、符号计算、微积分、线性代数、概率统计等操作。

用户可以通过命令行或者脚本文件来调用这些函数，并进行各种数学计算。

1. 向量和矩阵运算：Matlab中可以方便地定义和操作向量和矩阵。

用户可以使用矩阵运算符（如+、-、*、/）对向量和矩阵进行加减乘除等运算，还可以使用内置函数（如transpose、inv、det）进行转置、求逆和求行列式等操作。