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Matlab第10章Simulink仿真环境

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SIMULINK 仿真环境

SIMULINK 仿真环境


机械专业研究生课程 蔺勇智制作
再次双击GEAR组合模块，此时可以在双击后的窗口中直接输入 相关的参数。
2013-7-30
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其次，要定义示波器，为了进行仿真结果的分析，选择3个口的 示波器选择方法是双击示波器，选择 定义3个输入口。
2013-7-30 机械专业研究生课程 蔺勇智制作
Discontinuities库中的各模块图型
2013-7-30 机械专业研究生课程 蔺勇智制作
返回
Discrete库中的模块 差分器 计算离散时间导数 实现IIR和FIR滤波器 实现用离散状态方程描述的系统 实现离散传递函数 实现以零极点形式描述的离散传 递函数 Discrete-timeIntegrator 执行信号的离散时间积分 First-OrderHold 实现一阶采样保持 IntegerDelay 将信号延迟多个采样周期 Difference DifferenceDerivative DiscreteFilter DiscreteState-Space DiscreteTransferFcn DiscreteZero-Pole
从工作空间中定义的矩阵中读 取数据 Ground 地线，提供零电平 PulseGenerator 生成有规则间隔的脉冲 In1 提供一个输入端口 Ramp 生成一连续递增或递减的信号 RandomNumber 生成正态分布的随机数 RepeatingSequence 生成一重复的任意信号 RepeatingSequenceInterpolated 生成一重复的任意信号， 可以插值 RepeatingSequenceStair 生成一重复的任意信号， 输出的是离散值 SignalBuilder 带界面交互的波形设计 SignalGenerator 生成变化的波形 FromWorkspace
Matlab系列之Simulink仿真教程

Matlab系列之Simulink仿真教程

Simulink中的所有功 能都通过模块来实现， 用户可以通过组合不 同的模块来构建复杂 的系统模型。
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
第10章--MATLAB-Simulink仿真软件

第10章--MATLAB-Simulink仿真软件

方法1：用积分器直接构造求解微分方程的模型。 方法2：利用传递函数模块建模。 方法3：利用状态方程模块建模。
2021/6/4
21
2．通过已有的模块建立子系统
操作步骤为：
(1) 先选择要建立子系统的模块，不包括输入端口和 输出端口。
(2) 选择模型编辑窗口Edit菜单中的Create Subsystem 命令，这样，子系统就建好了。在这 种情况下，系统会自动把输入模块和输出模块添 加到子系统中，并把原来的模块变为子系统的图 标。
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5
2．Simulink的退出
为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和 Simulink模块库浏览器窗口即可。
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10.2 系统仿真模型
10.2.1 Simulink仿真模型概述
Simulink仿真模型(Model)在视觉上表现为直观的方 框图，在文件上则是扩展名为.mdl的ASCII代码， 在数学上体现了一组微分方程或者是差分方程， 在行为上模拟了物理器件构成的实际系统的动态 特性。
1．模块的参数设置
Simulink中几乎所有模块的参数都允许用户进行设 置，只要双击要设置的模块或在模块上按鼠标右 键并在弹出的快捷菜单中选择相应模块的参数设 置命令就会弹出模块参数对话框。该对话框分为 两部分，上面一部分是模块功能说明，下面一部 分用来进行模块参数设置。
同样，先选择要设置的模块，再在模型编辑窗口 Edit菜单下选择相应模块的参数设置命令也可以 打开模块参数对话框。
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例10.1 有系统的微分方程，试建立系统仿真模型。
x1' x2'
x2t x2e 0.5t
操作过程如下：
自动控制原理MATLAB仿真实验指导书10-10

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书10-10

自动控制原理MATLAB仿真实验实验指导书信息工程学院自动化系实验一 典型环节的MATLAB 仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、SIMULINK 的使用MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。

利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。

1．运行MA TLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真环境下。

2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。

3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。

以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。

点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。

2）改变模块参数。

在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。

其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。

3）建立其它传递函数模块。

按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。

例：比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。

4）选取阶跃信号输入函数。

用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。

MATLAB使用Simulink 进行建模与仿真方法

MATLAB使用Simulink 进行建模与仿真方法


方法/步骤
第一步：我们打开MATLAB软件，然后 在命令窗口中输入simulink或点击左 上角的【新建】，然后选择 【simulink Model】，如下图所示。
方法/步骤
第二步：此时将进入如下图所示的 Simulink界面，我们点击工具栏中的 【Library Browser】，如下图所示。
方法/步骤
第五步：基本的仿真模型需要信号发 生装置，我们可以选择如下图所示的 各种信号发生器，如正弦波信号发生 器，我们将其拖动到仿真模型框图。
方法/步骤
第六步：有了信号发生装置，作为一 个合理的仿真模型则必有信号接收与 显示装置，如下图所示，我们可以选 择Scope进行波形显示。
方法/步骤
第七步：我们选择好基本的输入输出 装置后，如下图所示，我们在仿真模 型框图中布局好装置位置并进行连线。
方法/步骤
第八步：仿真模型连线完毕后，检查 无误后我们就可以按下【Run】按钮， 运行我们的仿真程序了，如下图所示， 我们可以在显示器件中观察仿真结果， 并进行模型调整与修改。
注意事项
Simulink是 MATLAB很强大的系统建模、仿真和分析功能组件，上述方法、步骤只介绍了使用 Simulink搭建最基础的输入输出模型。
参考资料：Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析
《Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析》是2008年清华大学出版的一本图书，作者是 邵玉斌。
参考资料：基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）
《基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）》是2017年10月北京航空航天大学出 版社出版的图书，作者张瑾，周原，姚巧鸽，赵静。本书以MATLAB R2016a为平台,通过大量的 MATLAB、Simulink仿真实例,加深读者对通信系统原理的理解。
simulink matlab仿真环境教程

simulink matlab仿真环境教程

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。

matlabsimulink仿真环境共67页文档

matlabsimulink仿真环境共67页文档

4.1 simulink 概述
simulink是MATLAB的重要组成部分,它具有相对独立的功能 和使用方法。 simulink的主要功能是实现动态系统建模仿真与分析。 Mathworks从matlab4.0版开始应用simulink，当时把它放在matlab 执行文件中。在matlab4.2及以后的版本中，simulink则以matlab里 的工具包形式单独出现，即需要单独安装。在matlab5.0版中， Simulink已升级为2.0版，在matlab5.3版中， Simulink已升级为3.0 版。目前，simulink比从前的版本有了很大的改进。
4.2 simulink 基本使用
4.2.2 Simulink的常用模块库简介 3、 Discrete离散系统模块 • 零阶保持器(zero-order hold)和一阶保持 器(first-order hold)：前者在一个计算步长 内将输出的值保持在同一个值上，后者依 照一阶插值的方法计算步长下的输出值。 • 离散系统的传递函数(discrete Transfer fcn)、状态方程 (discrete state-space)、 零-极点模型(discrete Zero – pole) ：可以建 立一个离散系统模型。 • Unit delay：对采样信号保持，延迟一个采样周期。 • Discrete filter：建立离散滤波器。
4.2 simulink 基本使用
4.2.1 Simulink的启动 1. 命令窗口中键入simulink 2. file菜单中选择new命令的model 3. 工具栏中，按按钮 4.模型窗口file菜单选择new命令的model
4.2 simulink 基本使用
4.2.2 Simulink的常用模块库简介
MATLAB基础-simulink交互式仿真集成环境

MATLAB基础-simulink交互式仿真集成环境


阶跃信号模块的参数
MATLAB与通信仿真
Simulink
从工作空间获取数据(From workspace)参数设置
t=0:0.1:10; y=sin(t); t=t'; y=y';
“Data” 矩 阵 的 列 数 应等于输入端口的个 数+1，第一列自动当 成时间向量，后面几 列依次对应各端口
MATLAB与通信仿真
Simulink
1.2 建立Simulink仿真模型 e) 模块参数设置 用鼠标双击指定模块图标，打开模块对话框，根据对话框栏 目中提供的信息进行参数设置或修改。 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：
From workspace参数设置
Simulink
从文件获取数据(From file) 参数设置
t=0:0.1:2*pi; y=cos(t); y1=[t; y]; save Ex0702 y1
MATLAB与通信仿真
From File参数设置
Simulink
传递函数(Transfer function) 参数设置
•
MATLAB与通信仿真
Simulink
1 Simulink 基本操作
1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ① 打开Simulink仿真模型窗口，或打开指定的.mdl文件; ② 设置仿真参数：在模型窗口选取菜单【Simulation: Parameters】, 弹出 “Configration Parameters” 对话框，设置仿真参数，然后 按【OK】即可；
MATLAB与通信仿真
Simulink
MATLAB的仿真集成环境-Simulink

MATLAB的仿真集成环境-Simulink




6. 仿真。在选择Simulation>Start项，或直接在工具 栏上选（Start Simulation），仿真开始。双击示波 器模块可看到示波器图形上的正弦曲线。如图9.4。
9.3 Simulink的功能模块及操作



9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作
9.2 Simulink的基本界面操作

在matlab命令窗口键入simulink，或在工具 栏上选 即可打开Simulink Library Browser。 继续点击该窗口中的新建按钮，即可打开一 个空白模型窗口。此时我们就可以在模型窗 口建立模型并进行仿真工作。
9.2 Simulink的基本界面操作
(6) Complex to Real-Imag：复数的实部虚部提 取模块，输出复数输入信号的实数和虚数部分。 (7) Complex to Magnitude-Angle：复数变换成幅 值幅角的模块，输出复数输入信号的幅值和相位。
Math Operations
u+0.0 Sum Add Subtract Sum of Elements Bias u+Ts Weighted Sample Time Math

如图9.6，模 块都是假设初 始条件为零的。 可以从 Simulink Extras子模块 组中的 Additional Linear库中找 到允许初值为 非零的模块。
Continuous -Time Linear Systems
1 s Integrator 1 s+1 Transfer Fcn du /dt Derivative (s-1) s(s+1) Zero -Pole
MATLAB7.0使用详解-第10章 SIMULINK高级仿真技术

MATLAB7.0使用详解-第10章 SIMULINK高级仿真技术


10.5.3 平衡点的分析
平衡点（Equilibrium points）在数学上描述为 使状态一阶导数为零的点。其对于非线性系统的 系统稳定性的分析和评估是很有用的。 MATLAB中用于求取平衡点的函数是trim。trim函 数的工作原理是先从一个指定的初始值开始，借 助数值运算，搜索最接近初始值的平衡点。事实 上，该指令并不保证搜索到的平衡点就一定是最 接近初始值，当trim指令找不到导数为零的平衡 点时，将返回搜索中使得状态导数最大绝对值最 接近零的点。如果搜索失败，可以改变初始值再 进行尝试。
10.2.2 Initialization标签页
初始化设置标签页如图10.10所示。其中的对话变量表是在用户设 置了参数设置页（Parameters）之后自动生成的。初始化命令 （Initialization conmmands）一般是MATLAB指令，可以通过 MATLAB命令定义封装后子系统空间中的各种变量，以便这些变量 在被封子系统模块图标绘制指令或其他初始化指令中使用。
10.3.1
使能子系统（Enable Subsystem）
使能子系统（Enable Subsystem）将控制信号分 为允许（enable）和禁止（disenable）两种。当 控制信号为正时，即控制信号为允许状态，系统 可以执行使能子系统中的模块；否则就禁止模块 功能。
10.3.2 触发子系统（Triggered Subsystem）
10.4.3 设置断点
如果用户知道自己系统执行到某些点或者满足一 定条件就会出错，那么设置断点就将显得很有用。 简单来说，断点就是仿真执行到该处时会暂停仿 真，这时用户可以通过Continue指令跳过这一断 点继续执行到下一断点。SIMULINK调试器允许用 户设置的断点有两类：无条件中断和有条件中断。
第10章 Simulink仿真环境

第10章 Simulink仿真环境

返回
2.
Data I/O(数据输入/输出)页的设置
返回
10.5.2连续系统仿真
【例10.3】建立二阶系统的仿真模型。
(1)在模块库中选择模块 (2)用信号线连接各模块 (3)设置模块参数 (4)添加信号线文本注释 (5)仿真并分析
返回
10.5.3离散系统仿真
【例10.4】控制部分为离散环节，被控对
返回
10.2 Simulink文件操作和模型窗口 10.2.1 Simulink的文件操作
Simulink模型的文件为MDL模型文件，其扩展 名为“.mdl”，是以ASCⅡ码形式存储的。 1.新建文件 (3个窗口可新建，菜单/工具栏方式均可) 2.打开文件 (同上)
返回
10.2.2 Simulink的模型窗口
返回
2.
触发子系统(Triggered Subsystem) 触发子系统是指当触发事件发生时开始执 行的子系统。 【例10.9】建立一个用触发子系统控制正 弦信号输出阶梯波形的模型。
返回
10.6.3子系统的封装
1.
封装子系统的步骤 (1)选中子系统双击打开，给需要进行赋值 的参数指定一个变量名； (2) 选 择 菜 单 “ Edit”——“Mask subsystem”，出现封装对话框； (3)在封装对话框中的设置参数，主要有 “ Icon” 、 “ Parameters” 、 “ Initialization” 和 “ Documentation” 四 个选项卡。
模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗 口、模型框图窗口以及状态栏组成。
双窗口模型窗口
返回
10.3 模型的创建 10.3.1模块的操作
1. 对象的选定 选定单个/多个/所有对象(“Edit”“Select all” ) 选定多个对象:按下Shift键/用鼠标拉出矩形虚线框 2. 模块的复制 (1) 不同模型窗口(包括模型库窗口)之间的模块复制 选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。 (2) 在同一模型窗口内的复制模块 选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。 选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。 复制的模块继承源模块所有的参数值，同一窗口中模块名后加数字区分， 不同窗口中完全同名 3. 模块的移动 当模块移动时，与之相连的连线也随之移动。

实验一Matlab基础知识及simulink仿真环境

实验⼀Matlab基础知识及simulink仿真环境实验⼀ Matlab 基础知识及simulink 仿真环境⼀：实验⽬的1、熟悉matlab 及simulink 运⾏环境2、掌握变量、矩阵、表达式的基本运算3、掌握.m ⽂件的及函数⽂件的⽤法4、掌握最基本的绘图指令⼆：实验的基本知识1、熟悉matlab 及simulink 环境:Matlab 桌⾯和命令窗⼝、命令的历史窗⼝、⼯作空间浏览器等2、掌握matlab 常⽤命令clc 清除命令窗⼝内容 clear 清除⼯作空间内容help 帮助指令 sysm 指令等三：实验内容1、绘图命令使⽤。

绘制[0,4]p 区间上的110sin ,25cos x t x t ==曲线，并要求：(1) 1x 曲线的线型为点划线、颜⾊为红⾊、数据点标记为加号；2x 曲线为虚线、颜⾊为蓝⾊、数据点标记为星号。

(2) 标⽰坐标轴的显⽰范围、添加栅格线(3) 标注坐标轴名称、标题和相应的⽂本。

close all %关闭打开了的所有图⾏窗⼝clc %清屏命令clear % 清除⼯作空间中的所有变量t=0:pi/20:4*pi;hold on %允许在同⼀坐标系中绘制不同的图形axis （[0 4*pi -10 10]）plot(t,10*sin(t),’r+:’)plot(t,5*cos(t),’b*:’)xlabel(‘时间t ’)；ylabel(‘幅值x ’)；title(‘简单绘图实例’)legend(‘x1=10sint ’,’x2=5cost ’)gtext(‘x1’)gtext(‘x2’)grid on2、 m 函数及s-function(1)编写⼀个函数⽂件，实现对输⼊数值求平⽅的功能。

function y=fun1(x)y=x.^2;(2)S-functionfunction [sys,x0,str,ts]=JG4_Model (t,x,u,flag)switch flagcase 0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;case 1,sys=mdlDerivatives(t,x,u);case 3,sys=fuavmodleout(t,x,u);case {2,9}sys=[];otherwiseerror(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);endfunction [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates =;sizes.NumDiscStates = ;sizes.NumOutputs = ;sizes.NumInputs = ;sizes.DirFeedthrough = ;sizes.NumSampleTimes = 1;sys = simsizes(sizes);x0=[];str=[];ts=[0 0];function sys=mdlDerivatives(t,x,u)sys=[];function sys=fuavmodleout(t,x,u)sys=[];3、 Simulink 仿真利⽤matlab 中m 函数和s 函数设计⼀个连续系统，给的控制系统的传递函数为()1/s+1G s =（）。

MATLAB_SIMULINK仿真

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。

matlab中 simulink的应用.ppt


DSP Blockset
数字信号处理工具包
Fixed-Point Blockset
定点运算控制系统仿真工具包
Power System Blockset
电力电动系统工具包
Dials & Gauges Blockset
交互图形和控制面板设计工具 包
Communication Blockset
通信系统工具包
例10.1.2：实现两个正弦信号的相乘。
2020年2月11日
26
10．3 仿真运行（续1）
10．3．2 通过命令行运行仿真 ▪ 通过命令行运行仿真与通过菜单运行仿真相比 ，有ห้องสมุดไป่ตู้下的 一些优点：
• 可以不理睬模块中的初始条件（参数 x0 ）；
• 可以定义任何外部输入（用参数 ut ）；
• 可以由一个M 文件来启动一个仿真，并且允许模块中的 参数发生改变 。
▪ 对模型的注释；
▪ 仿真的配置
▪ 保存模型；
▪ 仿真和结果分析。
10．2．3 SIMULINK 模型文件
2020年2月11日
11
(1) 新建模型：利用模型窗口中的图标 选中Matlab指令窗口的菜单
（2）打开模型：利用模型窗口中的图标 选用某模型窗口中的菜单 在指令窗口中由open指令实现open模型名
• 信宿（ Sink）：可以是示波器、图形记录仪等。
▪ 对于具体的 SIMULINK 模型而，不一定完全地包含这三大组
件。例如：研究初始条件对系统影响就不必包含信源组件。
2020年2月11日
10
10．2 模型的创建和模型文件（续1）
10．2．2 SIMULINK 模型的创建 ▪创建模型文件

SIMULINK仿真环境(有每项的详细介绍)


十、Sources（输入源模块）主要用于给仿真模型提供输入信号
In1：输入端口 Constant：常数信号 Signal Generator：信号发生器，产 生任意波形 Ramp：斜坡信号 Sine Wave：正弦波信号 Step：阶跃波信号 Repeating Sequence：重复信号 Pulse Generator：脉冲发生器 Ground：搁置一个未连接的输入端口 Clock：时钟信号 From Workspace：来自MATLAB的工作 空间。 From File(.mat)：来自数据文件。
SIMULINK仿真环境
一、引言
在工程实际中，许多实际系统的结构往往很复杂，如果 不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把该系统的 复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。
1990年，Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制 系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具 很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件 进入了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时比较著 名的软件SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为 SIMULINK。
2、在MATLAB命令窗口中输入simulink3
结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的 Library :simulink3的Simulink模块库窗口。
3、可以通过单击MATLAB主窗口工具条上的Simulink图标打开。
4、可以通过单击MATLAB主窗口菜单选择FileNewModel 弹出一个Untitled的Simulink模型窗口，再选择View
Show Library Browser，弹出Simulink Library Brower 模块库窗口
四、Simulink 启动

matlab 第10章 simulink仿真环境

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二、实验题
1.（1）改变Gain模块的增益，查看Scope显示波形的变化。

（2）用Silder Gain模块取代Gain模块，改变Silder Gain模块的增益，观察x-y波形的变化,用浮动的Scope模块观测各点波形。

2、①根据微分方程式建立模型：将Sine Wave模块的Phase（rad）设置为pi/2，即成为COS 模块。

将integrator（1/s）模块的Initial condition设置为1，可实现y(0)=1。

设置参数：从模型编辑窗口的“Simulation”菜单中选择“Configuration Parameters”命令，将Stop time设置为40。

②仿真操作，单击窗口中的Start simulation按钮，就可在Scope中看到仿真结果的变化曲线。

3、建立系统模型并进行仿真
双击Scope模块，打开Scope示波器窗口，单击该窗口工具栏的Parameters 按钮，在打开的对话框的General选项卡的Numbers of axes:后的编辑框中输入2，然后单击OK按钮。

4、①先建立模型
②选中除输入输出模块外其他模块，执行Edit菜单的Create Subsystem命令，建立子系统。

③选中子系统模块，执行Edit菜单的Mask Subsystem命令。

封装子系统。

④在Mask Editor对话框的Parameters选项卡中的Dialog Parameters栏内增加三个变量。

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1．Solver类设置
（1）设置仿真起始和停止时间（Simulink time） （2）仿真算法的选择（Solver options） 在“Type”编辑框中设定算法类别：固定步长（Fixed-step） 和变步长（Variable-step）算法，在“Solver”编辑框中 选择具体算法。
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② 包含时间数据的结构形式。结构变量包含若干个成员，对 结构成员的引用格式为：结构变量名.成员名。在结构中 必须有成员：time和signals。在time成员中包含一个列 向量，表示仿真时间；在signals成员中包含一个数组， 数组中的每个元素对应一个输入端口，并且每个元素必须 包含一个名字同样不能改变的values成员，values成员也 包含一个列向量，对应于输入端口的输入数据。例如，对 于上例，若改为包含数据的结构输入，则命令格式如下： t=(0:0.1:10)'; A.time=t; A.signals(1).values=sin(t); A.signals(2).values=cos(t).*sin(t); A.signals(3).values=exp(-2*t).*sin(t);2510.4 子系统与封装
• 子系统把功能上有关的一些模块集中到一起保存，能够完成 几个模块的功能。 10.4.1 子系统的建立 1．通过Subsystem模块建立子系统 • 新建一个仿真模型，打开Simulink模块库中的Ports & Subsystems模块库，将Subsystem模块添加到模型编辑窗 口中。双击Subsystem模块打开一个Subsystem窗口，窗 口中已经自动添加了一个输入模块和输出模块（表示子系统 的输入端口和输出端口）。将要组合的模块插入到输入模块 和输出模块中间，一个子系统就建好了。若双击该 Subsystem模块，则打开原来的子系统内部结构窗口。 2．通过已有的模块建立子系统 • 先选择要建立子系统的模块，不包括输入端口和输出端口。 选择模型编辑窗口Edit菜单中的Create Subsystem命令，这 样，子系统就建好了，原来的模块变为子系统的图标。
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（2）保存到工作空间（Save to workspace） • 在Save to workspace栏中，可以选择的选项有：Time （时钟）、States（状态）、Output（输出端口）、 Final state（最终状态）和Signal logging（信号）。同 载入数据的形式一样，保存数据也有矩阵、结构和包含时 间数据的结构3种形式。
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方法 2：利用传递函数模块建模。 对方程 y" + 1.5y ' + 10y = 2u'(t) + 10u(t) 两边取 Laplace 变换，得 s2Y(s) + 1.5sY (s) + 10Y (s) = 2sU (s) + 10U (s) 经整理得传递函数：
G( s)
Y ( s) 2s 10 2 U ( s) s 1.5s 10
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【例10.2】利用Simulink仿真求I = x 3dx 0 首先打开一个模型编辑窗口，将所需模块添加到模型中。 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。
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设置系统仿真停止时间为2s。单击模型编辑窗口中的Start simulation按钮或选择模型编辑窗口Simulation菜单中的 Start命令开始系统仿真。系统仿真结束后，显示模块 Display，显示仿真结果为4。
– 基本模块库 – 专业模块库
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10.2.2 模块操作
1．添加与删除模块 2．选取模块 3．复制模块 4．模块外形的调整 5．模块名的处理
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10.2.3 模块的连接
1．连接两个模块 2．模块间连线的调整 3．连线的分支 4．标注连线
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10.2.4 模块的参数和属性设置
1．模块的参数设置 2．模块的属性设置 ① Description：对该模块在模型中的用法进行说明。 ② Priority：规定该模块在模型中相对于其他模块执行的优 先顺序。 ③ Tag：用户为模块添加的文本格式的标记。 • “Block Annotation”选项卡中指定在该模块的图标下显 示模块的哪个参数。“Callbacks”选项卡中指定当对该模 块实施某种操作时需要执行的MATLAB命令或程序。
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【本章学习目标】
● 熟悉Simulink的操作环境。 ● 掌握绘制系统模型的方法。 掌握子系统模块的建立与封装技术。 了解S函数的功能与设计方法。
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10.1 初识Simulink—— 一个简单的仿真实例
• 在MATLAB的命令窗口输入Simulink，或单击MATLAB 主窗口工具栏上的“Simulink”命令按钮即可启动 Simulink。Simulink启动后会显示如图所示的Simulink 模块库浏览器（Simulink Library Browser）窗口。
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10.3.3 系统仿真实例
【例10.3】有初始状态为0的二阶微分方程 y" + 1.5y' + 10y = 2u'(t) + 10u(t)，其中u(t)是单位阶跃函数，试建立 系统模型并仿真。 方法1：用微分/积分器直接构造求解微分方程的模型。 把原微分方程改写为 y" = 2u' (t) + 10u(t) − 1.5y' − 10y u经微分作用得u'，y"经积分作用得y'，y'再经积分模块作用就得y，而u'、 u、y'和y经代数运算又产生y"，据此可以建立系统模型并仿真。 （1）利用Simulink模块库中的基本模块建立系统模型 （2）设置系统仿真参数。在模型编辑窗口的Simulation stop time栏把 仿真的停止时间设置为5。 （3）仿真操作。
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方法 3：利用状态方程模块建模。 若令 x1 = y，x2 = y'，那么微分方程 y" + 1.5y' + 10y = 2u '(t) + 10u (t)可写成：
x1 x2 x2 10 x1 1.5 x2 u y 10 x1 2 x2
x ' Ax Bu 写成状态方程为： y Cx Du 1 0 0 式中， A ，B 1 ，C = [10 2]，D = 0。 10 1.5
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（3）保存选项（Save options） • 在保存选项栏中的“Format”下拉列表中有矩阵、结构和 包含时间的结构3种选择。“Limit data points to last”用 来限定保存到工作空间中的数据的最大长度。 • 输出选项（Output options）有： ① Refine output（细化输出） ② Produce additional output（产生附加输出） ③ Produce specified output only（仅在指定的时刻产生 输出）
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（5）设置系统仿真参数。
（6）仿真操作。
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对比：用plot函数绘制函数曲线
>> t=0:0.005:2; >> y=sin(t)+sin(9*t); >> plot(t,y)
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10.2 仿真模型的建立
10.2.1 Simulink的基本模块 • 模块是构成系统仿真模型的基本单元。构建系统仿真模型 主要涉及Simulink模块的操作。 • Simulink的模块库提供了大量模块，大体分为两类：
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2．仿真步骤
利用Simulink进行系统仿真的步骤如下： （1）建立系统仿真模型，包括添加模块、设置模块 参数、进行模块连接等操作。 （2）设置仿真参数。 （3）启动仿真并分析仿真结果。
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3．仿真实例
【例10.1】利用Simulink仿真曲线 y(t ) sin t sin(9t ) 。 • 正弦信号由信号源模块库（Sources）中的Sine Wave模 块提供，求和用数学运算模块库（Math Operations）中 的数学函数模块（Add）产生，再用信号输出模块库 （Sinks）中的示波器模块（Scope）输出波形，操作步 骤如下： （1）打开一个名为untitled的模型编辑窗口。 （2）将所需模块添加到模型中。 （3）用连线将各个模块连接起来组成系统仿真模型。 （4）设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。 模型建好后，将模型以模型文件的 格式（扩展名为.mdl）存盘。
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傅科摆
为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819— 1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此 而得名。实验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行，摆 长67米，摆锤重28公斤，悬挂 点经过特殊设计使摩擦减 少到最低限度。这种摆惯性和动量大，因而基本不受地球 自转影响而自行摆动，并且摆动时间很长。在傅科摆试验 中，人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转 动，摆动方向不断变化。分析这种现象，摆在摆动平面方 向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方 向不会改变，因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观 察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果，地球上的观 察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。
第10章 Simulink仿真环境
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• Simulink是一个以MATLAB为基础的软件包，用 于对动态系统进行建模和仿真。 • MATLAB提供了许多现成的模块，将它们连接起 来就可以构成动态系统的仿真模型，即可视化建 模。 • 建模以后，以该模型为对象运行Simulink中的仿 真程序，可以对模型进行仿真，并可以随时观察 仿真结果和干预仿真过程。 • Simulink适用于各类系统，由于功能强大、使用 简单方便，已成为应用十分广泛的动态系统仿真 软件。