《内蒙古工业大学机电系统仿真matlab第五章simulink》由会员分享，可在线阅读，更多相关《内蒙古工业大学机电系统仿真matlab第五章simulink（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现对工程问题的模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化设计和系统级仿真的思想，采用模块组合的方法使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型，使得建模仿真如同搭积木一样简单。SIMULINK现已成为仿真领域首选的计算机环境。,第5章 Simulink仿真,2,Simulink 两个功能：Simu（仿真）和 Link（连接） Link 系统连接，即把一系列模型连接起来，构成系统模型。 利用鼠标在模型窗口上绘制控制系统模型，然后对系统进行仿真和分析。 本章要求了解 Simulink 基本模块和功能，熟练 Simulink 的基本操作。
2、,计算机仿真的一般过程,仿真问题和仿真目的描述,确定仿真方案,系统描述,建立系统数学模型,建立仿真数学模型,编写仿真程序,验证模型,进行仿真研究,修改方案,修改模型,修改程序,4,5.1 Simulink仿真概述,Simulink是MATLAB软件的扩展，是实现动态系统建模和仿真的软件包。 模型化图形输入：Simulink 提供基本功能模块，通过对基本功能模块的调用，再将它们连接起来构成系统模型（以 .mdl 文件存取），进行仿真与分析。 用户只需要知道基本功能模块的输入、输出及功能，而不必知道模块内部是如何实现的。,5,5.1.1 Simulink的启动与退出,Simulink启动（两种方法
3、）： 1. 启动MATLAB后，单击主窗口的快捷按钮 2. 在MATLAB命令窗口中输入“Simulink” 在桌面上出现 Simulink Library Browser 窗口,Simulink模块库浏览界面,SIMILINK模块库简介： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）,1、连续模块（Continuous）continuous.mdl Integrat
4、or：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出,2、 Math（数学模块）math.mdl Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数 Math Functi
5、on：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数 Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等,3、Sources（输入源模块） sources.mdl Constant：常数信号。 Clock：时钟信号。 From Workspace：来自MATLAB的工作空间。 From File(.mat)：来自数据文件。 Pulse Generator：脉冲发生器。 Repeating Sequence：重复信号。 Signal Generator：信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波及随意波。 Sine Wave：正弦波信号。 Step：阶跃波信号。,4
6、、Sinks（接收器模块） sinks.mdl Scope：示波器。 XY Graph：显示二维图形。 Display：数字显示器 To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间。 To File(.mat)：将输出写入数据文件。,5、Signal&Systems（信号和系统模块） sigsys.mdl In1：输入端。 Out1：输出端。 Mux：将多个单一输入转化为一个复合输出。 Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出。 Ground：连接到没有连接到的输入端。 Terminator：连接到没有连接到的输出端。 SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块,Mux
7、模块的基本思想是将多路信号集成一束，这一束信号在模型中传递和处理都看作一个整体。（mux实际上代表多路信号） 与mux模块配套的是Demux模块，它将各路信号相互分离以便能对各信号进行单独处理。,Mux：把几个向量合并成向量形式,Mux将三路信号x，y，z 集结为宽为3的单路信号。 Demux模块则从复合的单路信号分离出各基本元素。 Mux和Demux都不会将信号改变，它们只是“虚拟”的。当模型运行时，这些模块就像不存在一样，只是源和目标的连接保持着，就像这样：,6.Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算 Complex to Magnit
8、ude-Angle：由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数输出 Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出,16,Simulink Library Browser窗口下 选择 file new model 出现Simulink仿真编辑窗口,Simulink的退出： 关闭所有模型窗口和 Simulink Library Browser 窗口,17,5.1.2 Simulink建模仿真,1、Simulink模型的基本结构-由三种类
9、型的模块构成 信号源模块：是系统的输入 包括常数信号源、函数信号发生器(如正弦波、阶跃函数等)。 被模拟的系统模块：是仿真的中心模块，是仿真建模要解决的主要部分。 输出显示模块:由显示模块接受 包括图形显示、示波器显示、输出到文件或MATLAB工作空间,构成Simulink模型的模块结构关联图,18,2、Simulink建模仿真的步骤 （1）启动Simulink，打开模块库； （2）打开空白模型窗口； （3）建立simulink仿真模型； 用鼠标左键选中模块，拖到模型窗口，松开鼠标。再用鼠标在功能模块间连线。 （4）设置仿真参数，进行仿真； 双击需要设置参数的模块，打开参数设置对话框设置参数。
10、 （5）输出仿真结果。,19,3. 模块文件的保存 新创建的模型窗口保存为 simulink 模块文件 .mdl 。 具体方法是：选择模型窗口菜单【file：save as】后，弹出一个 “save as” 对话框，添入模型文件名，按 “保存” 键即可。,20,4. 系统仿真运行 打开 simulink 仿真模型窗口，或打开指定的 .mdl 文件， 在模型窗口选择菜单【simulation：start】，仿真开始。,21,5. 系统结果的输出 利用scope模块 在模型窗口内实时显示信号的动态过程； 利用out模块 将仿真数据保存在MATLAB工作空间中，供调用和分析。,22,【例3.1】利用
11、Simulink设计一个模型，将正弦信号输出到示波器。 解：步骤1：新建一个模型窗口 步骤2：为模型添加模块 从源模块库（sources）中复制正弦波模块 ， 输出显示模块库（sinks）中复制示波器模块 。 步骤3：连接模块，构成系统模型。 用鼠标先选中正弦波模型，移动鼠标指向示波器模型。 步骤4：进行系统仿真，单击模型窗口菜单中的【simulationstart】, 仿真执行。 步骤5：观察仿真结果-双击示波器模块，打开scope窗口。,23,正弦信号输出到示波器中的模型,示波器中的仿真结果,24,Simulink 模块图形的保存 在模型窗口选择 edit copy model to cl
12、ipboard（复制模型到剪贴板） 粘贴到 word 等文件中。 对于已经建立的 *.mdl 模型，选择 fileprint 打印成 pdf 格式文件，再复制到word中。,25,scope波形显示模块实际上也是一种figure窗口，不过matlab把scope的菜单栏隐藏起来，只提供了几个有限的参数设置。 可以在打开 mdl 文件后，在 matlab 的命令行输入指令恢复显示scope的figure菜单栏： set(0,showhiddenhandles,on); set(gcf,menubar,figure); 然后点击菜单栏的editcopy figure来保持波形图， 选择insert
13、 来调整scope的各种图形属性，包括添加xlabel、ylabel、title、更改背景颜色等。,26,27,5.3 Simulink功能模块的处理,5.3.1 模块参数设置 1、功能模块参数设置 设置功能模块参数后，才能进行仿真操作。 例如:从sources中将 sine wave 拉到模型窗口，然后用鼠标双击sine wave，自动弹出相应的参数设置对话框。,28,Simulink模块库浏览界面,29,“功能模块参数设置”对话框,30,功能对话框由功能模块说明框和参数设置框组成。 功能模块说明框：说明该功能模块使用方法和功能。 参数设置框：设置该功能模块的参数。 每个对话框下面有“ok”
14、（确认）、“cancel”（取消 ）、“help”（帮助）3个按钮。,31,2、示波器参数设置 采用Simulink仿真时，示波器可以接收向量信号，实时显示信号波形，但该波形不能直接打印或嵌入文件。 例如：Simulink Library Browser窗口sinks scope 将scope用鼠标拖入模型窗口，在模型窗口双击scope自动弹出示波器窗口“scope”。,32,设置纵轴下、上限 在示波器 “坐标框” 内，单击鼠标右键，弹出一个现场菜单，选中菜单项【Axes properties】，出现纵坐标设置对话框。设置所希望的纵轴下、上限。,“示波器属性”对话框,单击示波器工具栏上的 按钮
15、，打开 “示波器属性” 对话框。 Time range栏：默认为10，即显示在0,10区间的信号。 可根据实际情况进行设置,“示波器属性”对话窗框,35,5.3.2 模块的基本操作 在模型窗口中，选中模块，其4个角会出现黑色标记，此时可对模块进行操作。 移动：选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需位置。 复制：选中模块，按住鼠标右键进行拖曳即可。 删除：选中模块，按delete键 转向：功能模块有时需要转向。FormatFlip Block旋转1800， FormatRotate Block顺时针旋转900。 改变大小：选中模块，对模块出现的4个黑色标记进行拖曳。,模块的选取：单个模块、多模块,
16、模块处理：旋转、命名、隐藏名字等操作。,在编辑窗口中format菜单下对模块处理，或单击模块右键快捷菜单format命令下进行处理。,40,模块命名：用鼠标在需要更改的名称上单击一下，直接更改。FormatFlip Name 将名称在功能模块上的位置变换180； Hide Name 隐藏模块名称；Show name 显示模块名称。 颜色设定：FormatForeground Color 改变模块的线条颜色， Background color 改变模块的填充颜色， Screen color 改变模型窗口颜色。 参数设定：用鼠标双击模块进入模块参数设置窗口。,模块参数修正： 仿真参数模块中默认的传递函数为：,42,5.3.3 Simulink 模块间的连线处理,
