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1、Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。利用Simulink对实际问题的建模仿真过程就如同搭积木一样简单，结构和流程清晰、仿真精细、适应面广。 本章重点 模型构建 建模方法 系统仿真,第十章 Simulink动态仿真,10.1 Simulink窗口,本节对Simulink窗口的基本界面，模型编辑窗口组成及菜单功能，以及仿真模型构成及步骤做一个整体介绍，为进一步建立仿真模型打下基础。,10.1.1 Simulink启动与界面,在MATLAB命令行窗口中输入 simulink，按回车键Enter；或在MATLAB操作窗口主页下，点击工
2、具栏的 “Simulink Library” 按钮都可打开simulink界面。首先出现的是Simulink库浏览器窗口“Simulink Library Browser”。 Simulink模块库浏览器窗口左边给出模块库及模块目录，右边列出了Simulink公共模块库中的子库。,10.1.2 模型编辑窗口,1创建新模型窗 在Simulink Library Browser的窗口中直接点击工具栏图标 ，即可打开一个名为“untitled”的新建模型窗口；或在MATLAB操作窗口主页下，点击新建按钮 ，从弹出菜单中选取“Simulink Model”，也可打开新建模型窗口。,2模型窗口组成,模型
3、建好之后开始进行各项操作，大部分的操作都在模型窗口完成，因此要熟练掌握这些操作，了解各个菜单和按钮的功能。 整个模型窗口包括：菜单栏、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口和状态栏等部分。,10.1.3 模型构成及步骤,1仿真模型的构成 一个典型的Simulink仿真模型由以下类型模块组成： （1）信号源模块。 信号源为系统的输入，包括常数信号源、函数信号发生器（如正弦波和阶跃函数）以及用户自己在MATLAB中创建的自定义信号。 （2）被模拟的系统模块。 系统模块作为仿真的中心模块，它是Sinulink仿真建模所要解决的主要问题。 （3）输出显示模块。 系统的输出由显示模块接收。输出显示的形式包
4、括示波器显示、图形显示、以及输出到数据文件或MATLAB工作区。,2仿真过程的步骤 （1）打开一个空白的模型窗口。 （2）打开Simulink模块库浏览界面，将相应模块库中所需的模块拖到模型窗口里。 （3）设置各个模块的参数。双击需要进行参数设置的模块，在弹出的对话框中，上半部分为参数说明，仔细阅读可以帮助用户设置参数；下半部分供用户填写模块参数。 （4）用信号线将各个模块连接起来，搭建所需要的系统模型。 （5）设置仿真参数。在模型窗口选择菜单“Simulink”“Model Configuration Parameters”命令，打开仿真参数设置对话框，设置仿真参数。 （6）启动仿真。选择模
5、型窗口菜单“Simulink”“Run”命令，仿真将执行。并可借助示波器等模块，显示仿真结果。 （7）保存模型。,10.1.4 Simulink的实例演示,下面按照模型构建的步骤，给出一个简单示例，说明Simulink仿真过程。 【例10-1】 创建求解微分方程 的正弦信号仿真模型。 此微分方程的解为： ，我们建立的仿真信号应该与此函数的曲线一致。 步骤1：打开空模块窗口。 步骤2：添加模块。 步骤3：连接模块。 步骤4：运行仿真。 步骤5：保存模型。,10.2 建模方法,本节详细介绍整个模型创建过程，包括模块操作、编辑信号线和标注模型等操作方法。,10.2.1 模块操作,1. 模块的选定 2
6、模块复制 3模块移动 4模块删除 5调整模块大小 6模块旋转 7模块名的编辑 8颜色设定 9模块参数设置,10.2.2 模块连接,1手动连接模块 模块间连接是用信号线完成的，其方法是先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标键并拖动，直到另一模块的输入端。 （1）如果两个模块在一条水平线，则信号线是直线。 （2）如果两个模块不在一条水平线上，则信号线是折线。 （3）若要将折线改为多个折线，只需将拖曳的鼠标在需要转折的地方释放鼠标，然后再按下鼠标继续拖曳，直到另一模块的输入端释放鼠标。 （4）若将信号线添加分支线，需将光标指向信号线的分支点上，按住鼠标右键，光标变为十字符，拖动鼠
7、标直到分支线的终点，释放鼠标。,2自动连接模块 （1）先用鼠标选择模块，然后按下Ctrl键，再用鼠标单击目标模块，则Simulink会自动把源模块的输出端口与目标模块的输入端口相连。 （2）Simulink还能绕过某些干扰连接模块。 （3）一组源模块与一个目标模块连接。只要选择这组源模块，然后按下Ctrl键，再用鼠标单击目标模块，会自动产生多条信号线。,3. 在信号线中插入模块 如果模块只有一个输入端口和一个输出端口，则该模块可以直接被插入到一条信号线中。 4移动信号线 若想移动信号线的某段，单击选中此段；移动鼠标到目标线段上，则鼠标的形状变为移动图标；按住鼠标，并拖曳到新位置；放开鼠标，则信
8、号线被移动到新的位置。 5删除信号线 首先选中信号线，然后按Delete键，或者选择菜单“Edit”“Clear”或“Edit”“Cut”命令进行删除。,6信号线文本注释 （1）添加文本注释。双击需要添加文本注释的信号线，则出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。 （2）修改文本注释。单击需要修改的文本注释，出现虚线编辑框即可修改文本。 （3）移动文本注释。单击标识，出现编辑框后，就可以移动编辑框。 （4） 复制文本注释。单击需要复制的文本注释，按下Ctrl键同时移动文本注释，或者用菜单和工具栏的复制操作。,10.2.3 模型注释,1添加模型的文本注释 在需要当作注释区的中心位置，双击鼠标左键
9、，就会出现编辑框，在编辑框中就可以输入文字注释。 2注释的移动 在注释文字处单击鼠标左键，当出现文本编辑框后，用鼠标就可以拖动该文本编辑框。,10.3 运行仿真,本节主要对模型仿真参数设置、数据输入输出、启动仿真及仿真结果显示等内容进行介绍，逐步建成一个完整的Simulink仿真系统。,10.3.1 设置仿真参数,在模型窗口选择菜单“Simulation”“Model Configuration Parameters”命令，打开仿真参数设置对话框，在此对话框中，选项“Select”包含以下几类： Solver：用于设置仿真起始和停止时间，选择微分方程求解算法并为其规定参数，以及选择某些输出选项
10、。 Data Import/Export：用于管理工作空间数据的导入和导出。 Optimization：用于设置仿真优化模式。 Diagnostics：用于设置在仿真过程中出现各类错误时发出警告的等级。 Hardware Implementation：用于设置实现仿真的硬件。 Model Referencing：用于设置模型引用的有关参数。 Simulation Target：用于设置仿真模型目标。 Code Generation：用于生成仿真代码、嵌入代码等。 HDL Code Generation：用于生成HDL代码。,10.3.2 输入与输出数据,上面已讨论数据输入输出可用设置仿真参数“
11、Simulation”“Model Configuration Parameters”中的选项“Data Import/Export”设置完成，下面介绍使用Simulink库中模块输入输出数据。 1输入数据 在Source模块库中提供了两种常用模块“From File”和“From Workspace”，来输入自定义的信号源。其中，“From File”模块将从“.mat”文件中获取信号矩阵，信号以行的方式存放，第一行表示时间变量，其余每行存放的是信号源序列；“From Workspace”模块将从MATLAB的工作区中指定的数组或结构数组中读取数据。,（1）From Workspace模块主
12、要参数。 Data：指定工作空间中某个变量或者表达式，它代表一个二维数据矩阵或者是一个包含了信号数值和时间数值的结构数组变量。 Sample time：采样间隔，默认值为0。 Interpolate data：选择是否对数据插值。 From output after final data value by：确定该模块在读取完最后时刻的数据后，模块的输出值。 （2）From File模块主要参数。 File name：输入数据的文件名，默认值为untitled.mat。 Sample time：采样间隔，默认值为0。,2输出数据 （1）数据输出到工作空间。 如果仿真结果中的数据输出到工作空间Wo
13、rkspace，并写入到返回变量，可使用输出模块“Out1”。其此模块主要参数有： Port number：输出端口数，默认值为1。 Port dimensions：输出信号的维数，默认值为-1，表示动态设置维数；可以设置成n维向量或mn维矩阵。 Sample time：采样间隔，默认值为-1，表示与前一个模块采样间隔相同。,（2）数据写入到工作空间。 使用“To Workspace”模块可把输出变量写入到MATLAB工作空间，其主要参数有： Variable name：模块的输出变量，默认值为simout。 Limit data points to last：限制输出数据点的数目，模块会自动
14、进行截取数据的最后n个点（n为设置数），默认值为inf。 Decimation：步长因子，默认值为1。 Sample time：采样间隔，默认值为-1。 Save format：输出变量格式，可以指定为数组、结构数组、时间序列等。,（3）数据输出为数据文件。 使用“To File”模块，输出仿真数据到“.mat”文件，其文件格式按行存放，每行对应一个变量，第一行为时间数据，第二行开始的各行为其它输出变量相应的仿真值。 “To File”模块主要参数有： File name：保存数据的文件名，默认值为untitled.mat。如果没有指定路径，则存于MATLAB工作区目录。 Variable n
15、ame：在文件所保存矩阵的变量名，默认值为ans。 Decimation：步长因子，默认值为1。 Sample time：采样间隔，默认值为-1。 Save format：输出变量格式，可以指定为数组和时间序列。,10.3.3 启动系统仿真,1使用模型窗口启动仿真 在当前运行的模型窗口中，单击菜单“Simulation”“Run”，启动仿真。也可使用工具栏上的 按钮。 2.仿真结果输出 （1）示波器显示。 若仿真结果要在示波器“Scope”上显示，则首先双击示波器模块，打开示波器窗口（见图10-37，并标注了示波器工具栏功能），启动仿真后，信号就显示在“Scope”窗口中。,图10-37 示波
16、器界面,（2）使用Out1模块输出并显示。 首先使用输出模块“Out1”，将仿真结果中的数据输出到工作区Workspace，然后在MATLAB命令行窗口输入绘图命令，输出信号可显示在MATLAB图形窗口。 （3）使用To Workspace模块输出并显示。 例如，建立将正弦信号进行积分之后的数据，使用To Workspace送到工作空间Workspace中的模型，如图10-39所示。 图10-39 To Workspace输出模型,（4）使用To File模块输出并显示。 使用“To File”模块，将输出仿真数据到“.mat”文件，保存到MATLAB当前工作目录，然后通过MATLAB窗口操作，显示其图形。 对“To File”模块的参数设置： “File name”（文件名）为shuju.mat；“Variable name”（变量名）为sj；“Save format”（保存格式）为Array（按行数组）。,10.4 库模块介绍,Simulink模块库
