CH6、SIMULINK仿真基础 在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制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SIMULINKSIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音顾名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析第一节 SIMULINK简介qSIMULINK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q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。
一、什么是SIMULINK2、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模块库窗口二、SIMULINK的启动1、在MATLAB命令窗口中输入simulink结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称当然用户也可以通过MATLAB主窗口的快捷按钮来打开Simulink Library Browser窗口两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直观、形象，易于初学者，但使用时会打开太多的子窗口三、SIMULINK的模块库介绍SIMILINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库：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） Integrator：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双击修改模型编辑器2、离散模块（Discrete） Discrete-time Integrator：离散时间积分器Discrete Filter：IIR与FIR滤波器Discrete State-Space：离散状态空间系统模型Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型First-Order Hold：一阶采样和保持器Zero-Order Hold：零阶采样和保持器Unit Delay：一个采样周期的延时3、 Function&Tables（函数和表格模块） Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配）Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配）4、 Math（数学模块） Sum：加减运算Product：乘运算Dot Product：点乘运算Gain：比例运算Math Function：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MinMax：最值运算Abs：取绝对值Sign：符号函数Logical Operator：逻辑运算Relational Operator：关系运算Complex to Magnitude-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5、 Nonlinear（非线性模块） Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和。
Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化Switch：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，输出由第一个输入端而来，否则输出由第三个输入端而来Manual Switch：手动选择开关6、Signal&Systems（信号和系统模块） 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Selector:从多路输入中按希望的顺序输出所需路数的信号Model Info:显示模型的有关信息矩阵基本运算:读矩阵From,数据结构自动转换data type conversion,矩阵重新定维reshape7、Sinks（接收器模块） Scope：示波器XY Graph：显示二维图形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Out1：输出端Terminator：连接到没有连接到的输出端Stop simulation:若输入信号为非零,则强行终止仿真Display:数字显示8、Sources（输入源模块） 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In1：输入端 Ground：连接到没有连接到的输入端四、SIMULINK简单模型的建立及模型特点1、简单模型的建立 （1）建立模型窗口:Library窗口中File|new|model（2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口（3）对模块进行连接，从而构成需要的系统模型2、模型的特点q在SIMULINK里提供了许多如Scope的接收器模块，这使得用SIMULNK进行仿真具有像做实验一般的图形化显示效果qSIMULINK的模型具有层次性，通过底层子系统可以构建上层母系统qSIMULINK提供了对子系统进行封装的功能，用户可以自定义子系统的图标和设置参数对话框第二节 SIMULINK功能模块的处理q模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳（选中模块，按住鼠标左键不放）而放到模型窗口中进行处理q在模型窗口中，选中模块，则其4个角会出现黑色标记。
此时可以对模块进行以下的基本操作1)移动：选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可若要脱离线而移动，可按住shift键，再进行拖曳2)复制：选中模块，然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模块3)删除：选中模块，按Delete键即可若要删除多个模块，可以同时按住Shift键，再用鼠标选中多个模块，按Delete键即可也可以用鼠标选取某区域，再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删除功能模块的基本操作，包括模块的移动、复制、删除、转向、改变大小、模块命名、颜色设定、参数设定、属性设定、模块输入输出信号等4)转向：为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端，功能模块有时需要转向在菜单Format中选择Flip Block旋转180度，选择Rotate Block顺时针旋转90度或者直接按Ctrl+F键执行Flip Block，按Ctrl+R键执行Rotate Block5)改变大小：选中模块，对模块出现的4个黑色标记进行拖曳即可6)模块命名：先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改即可名称在功能模块上的位置也可以变换180度，可以用Format菜单中的Flip Name来实现，也可以直接通过鼠标进行拖曳。
Hide Name可以隐藏模块名称7)颜色设定： Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景颜色，Background Color可以改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜色可以通过Screen Color来改变8)参数设定：用鼠标双击模块，就可以进入模块的参数设定窗口，从而对模块进行参数设定参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮助，为获得更详尽的帮助，可以点击其上的help按钮通过对模块的参数设定，就可以获得需要的功能模块9)属性设定：选中模块，打开Edit菜单的Block Properties可以对模块进行属性设定包括Description属性、 Priority优先级属性、Tag属性、Open function属性、Attributes format string属性其中Open function属性是一个很有用的属性，通过它指定一个函数名，则当该模块被双击之后，Simulink就会调用该函数执行，这种函数在MATLAB中称为回调函数10)模块的输入输出信号：模块处理的信号包括标量信号和向量信号；标量信号是一种单一信号，而向量信号为一种复合信号，是多个信号的集合，它对应着系统中几条连线的合成。
缺省情况下，大多数模块的输出都为标量信号，对于输入信号，模块都具有一种“智能”的识别功能，能自动进行匹配某些模块通过对参数的设定，可以使模块输出向量信号 第三节 SIMULINK线的处理 q改变粗细：线所以有粗细是因为线引出的信号可以是标量信号或向量信号，当选中Format菜单下的Wide Vector Lines时，线的粗细会根据线所引出的信号是标量还是向量而改变，如果信号为标量则为细线，若为向量则为粗线选中Vector Line Widths则可以显示出向量引出线的宽度，即向量信号由多少个单一信号合成q设定标签：只要上双击鼠标，即可输入该线的说明标签也可以通过选中线，然后打开Edit菜单下的Signal Properties进行设定，其中signal name属性的作用是标明信号的名称，设置这个名称反映在模型上的直接效果就是与该信号有关的端口相连的所有直线附近都会出现写有信号名称的标签q线的折弯：按住Shift键，再用鼠标在要折弯的线处单击一下，就会出现圆圈，表示折点，利用折点就可以改变线的形状q线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可以或者按住Ctrl键，并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。
SIMULINK模型的构建是通过用线将各种功能模块进行连接而构成的用鼠标可以在功能模块的输入与输出端之间直接连线所画的线可以改变粗细、设定标签，也可以把线折弯、分支第四节 SIMULINK仿真的运行一、设置仿真参数和选择解法器q设置仿真参数和选择解法器，选择Simulation菜单下的Parameters命令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿真的参数I.Solver页，它允许用户设置仿真的开始和结。