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1、 第三章SIMULINK建模仿真基础 第3章Simulink建模仿真基础教学目标掌握Simulink模型的建立方法熟悉Simulink模块库了解S函数的设计和调用了解自定义模块的模块化与封装 第3章Simulink建模仿真基础教学重点掌握Simulink模型的建立方法熟悉Simulink模块库 第3章Simulink建模仿真基础教学内容要点掌握Simulink模型的建立方法掌握Simulink模块库学会S函数的设计和调用了解自定义模块的模块化与封装 第3章Simulink建模仿真基础主要教学内容1 、概述2、 Simulink入门3、 Simulink功能模块4、创建Simulink模型5、
2、Simulink仿真运行6、 Simulink中的S函数7、自定义模块的模块化与封装 第3章Simulink建模仿真基础3.1 Simulink概述SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。 第3章Simulink建模仿真基础所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块
3、的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。SIMULINK的最新版本是SIMULINK6.0（包含在MATLAB7.0里）。 第3章Simulink建模仿真基础3.2 Simulink入门Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包. 它让用户把精力从编程转向模型的构造.Simulink一个很大的优点是为用户省去了许多重复的代码编写工作。 第3章Simulink建模仿真基础 第3章Simulink建模仿真基础 第3章Simulink建模仿真基础3.2.1 Simulink的启动首先须确定MATLAB已安装了Sim
4、ulink工具箱. 在工具栏点击Simulink图标: Simulink图标或在Command Window中输入 Simulink即出现Simulink Library Browser窗口: 第3章Simulink建模仿真基础 第3章Simulink建模仿真基础从中可看到 Simulink基本模块库及其子库 ,如Continuous, Discrete, Sinks, Sources等等.子库Sources(信源)中存放了各种信号源,如Clock(输出时间 t), Constant(输出常数 ), SineWave(输出正弦波), Step(输出阶梯波)等等.子库Sinks(信宿)中存放对数
5、据的处理装置, 如Display(显示数据), Scope(示波器), XY Graph(用图形显示两变量的函数关系), To File(存储到文件), To Workspace(存储到Workspace), Stop Simulation(停止模拟)等等. 第3章Simulink建模仿真基础子库Continuous和Discrete分别存放连续和离散的函数 ,如连续函数有 Derivative(求导数 ),Integrator(积分器 ), State-Space(状态空间 ),Transfer Fcn(传递函数)等等,离散的有DiscreteTransfer Fcn(离散传递函数), Di
6、screte Filter(离散滤波器), Discrete State-Space(离散状态空间)等等.在Simulink Library Browser窗口中, 建立一个新模型(new model), 即打开一个新的空白模型窗口, 用鼠标左键点取所需要的模块拖到模型窗口中, 用鼠标左键在模块间建立连接线(若在已有连接线上分叉则用右键)即可. 第3章Simulink建模仿真基础 第3章Simulink建模仿真基础Simulink基本库是系统建模中最常用的模块库，其中的常用模块是：一、连续时间线性系统库（Continuous）二、非连续系统库（Discontinuities）三、离散系统库（D
7、iscrete）四、查表操作模块库（Look up tables）五、数学函数库（Math Operations）六、模型检查（Model Verification）和建模辅助工具（Model-wide Utilities）七、端口和子系统库（Ports and Subsystems）八、信号属性转换库（Signal Attributes）九、信号路由库（Signal Routing）十、信号源库（Source）十一、信宿和仿真显示仪器库（Sinks）十二、用户自定义函数库（User Defined Functions） 第3章Simulink建模仿真基础3.2.2 simulink的使用1.
8、点击鼠标左键2.点击鼠标左键新建3.双击打开模块窗口 第3章Simulink建模仿真基础取信号源Sources/Step双击可弹出属性窗口编辑属性弹开右边模块窗口鼠标选中后拖拽到仿真窗口 第3章Simulink建模仿真基础取增益Math/Gain双击可弹出属性窗口编辑属性点击增益所在模块夹鼠标选中后拖拽到仿真窗口 第3章Simulink建模仿真基础取传函Continuous/Transfer Fcn双击可弹出属性窗口编辑属性点击传函所在模块夹鼠标选中后拖拽到仿真窗口 取相加点第3章SimulinkMath/Sum建模仿真基础双击可弹出属性窗口编辑属性点击求和所在模块夹鼠标选中后拖拽到仿真窗口
9、取显示第3Sinks/Scope章Simulink建模仿真基础双击可弹出示波器窗口点击示波器所在模块夹点击示波器参数图标鼠标选中后拖拽到仿真窗口 第3章Simulink建模仿真基础连接各元件；选择仿真参数，如停止时间等Simulation/Simulation parameters；或这里开始仿开始仿真真选择startSimulation/Start点击右键，调整显示参数 第3章Simulink建模仿真基础仿真结果显示 第3章Simulink建模仿真基础3.2.3 Simulink应用实例例1波形显示：x = cost, y = sint(1); (用正弦波发生器SineWave)双击图标出现
10、相应的模块参数框,可在其中设置参数.Sine Wave1中Phase(相位)为pi/2,实际为cos t; SineWave中Phase为0. 第3章Simulink建模仿真基础t(2) x = cost, y = x(t);dt (用正弦波发生器Sine Wave0和积分器Integrator)Sine Wave中Phase(相位)为pi/2,实际为cos t; Integrator中Initial condition(初始值)为0.XY Graph中, x的范围为-1.51.5, y的范围为-1.21.2. 第3章Simulink建模仿真基础 x& = -y, x(0) =1(3) Sta
11、te-Space中 , A=0,-1;1,0, B=0;0, C=1,0;0,1,D=0;0. Initial conditions为1;0.(用状态空间State-Space)y& = x, y(0) = 0双击XY Graph图标,可定x的范围为-1.51.5, y的范围为-1.21.2. Scope的y刻度可右击示波器刻度区出现对话框,进入Axes Propeties窗口确定. 第3章Simulink建模仿真基础显示结果如下： 第3章Simulink建模仿真基础例2食饵-捕食者模型:设食饵(如鱼, 兔等)数量为x(t), 捕食者(如鲨鱼, 狼等)数量为y(t), 有x& = x(r -
12、ay)x& r -ay 0 x = 或, y& 0 -d +bx yy& = y(-d + bx) 设r = 1, d = 0.5, a = 0.1, b = 0.02, x(0) = 25, y(0) = 2. 求x(t), y(t)和y(x)的图形. 第3章Simulink建模仿真基础解法1先编写m函数shier.m:function xdot=shier(t,x)r=1; d=0.5; a=0.1; b=0.02;xdot=diag(r-a*x(2), -d+b*x(1)*x;Command Window中:ts=0:0.1:15; x0=25,2;t,x=ode45(shier,ts,
13、x0);t,xplot(t,x), grid, gtext(x1(t), gtext(x2(t),pause,plot(x(:,1),x(:,2), grid, xlabel(x1), ylabel(x2) 第3章Simulink建模仿真基础显示图形如下： 第3章Simulink建模仿真基础解法2用Simulink 第3章Simulink建模仿真基础也可利用S-函数 (在User-Defined Functios子库中)自行定义所需要的模块,但须为其另外编写S-函数.例如上面的模型利用S-函数可简化为右图.其中S-函数模块要调用m文件shier_s.m,调用方法是双击S-Function图标,在出现的对话框中S-Function一栏中填写shier_s(不必加扩展名m).注意此m文件须在MATLAB的路径中. S-函数有专门的模板sfuntmp1.m,根据其说明编写起来并不难. (注意,模型和S-函数文件不要同名.) 第3章Simulink建模仿真基础XY Graph和Scope显示的结果如下： 第3章Simulink建模仿真基础例3弹跳的皮球(help/demos/si
