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1、教育部重点实验室软件操作手册之Matlab Simulink用户手册合肥工业大学管理学院2010-10-22目 录1 简介41.1 产品概述41.1.1 概述41.1.2 基于模型的设计工具41.1.3 仿真工具51.1.4 分析工具51.1.5 Simulink软件是如何和matlab环境交互的51.2 什么是基于模型的设计61.2.1 以模型为基础的设计61.2.2 建模过程61.3 相关产品72 Simulink软件基本知识82.1 启动Simulink软件82.1.1 打开Simulink模块库浏览器82.1.2 打开一个模型92.2 Simulink使用者接口112.2.1 Simu
2、link模块库浏览器112.2.2 Simulink模型窗口132.3 从Simulink软件中寻找帮助132.3.1 Simulink在线帮助132.3.2 Simulink演示模型142.3.3 网站资源153 创建一个Simulink模型153.1 概述153.2 创建一个简单的模型163.2.1 概述163.2.2 创建一个新模型163.2.3 在你的模型中增加模块173.2.4 从模型窗口中移动模块183.2.6 保存模型213.3 仿真这个模型213.3.1 概述213.3.2 设置仿真选项223.3.3 运行仿真然后观察结果224 建立一个动态控制系统的模型234.1 概述234
3、.2 理解演示模型244.2.1 打开演示模型244.2.2 剖析演示模型244.2.3 使用子系统254.2.4 封装子系统274.3 仿真这个模型284.3.1 运行仿真284.3.2 修改仿真参数294.3.3 从matlab工作窗口中输入数据334.3.4 输出数据到matlab工作区361 简介1.1 产品概述 概述Simulink软件可以建模，仿真和分析动态系统。它能帮你提出一个关于系统的问题，建立这个系统的模型，然后看到发生的结果，使用Simulink软件，你可以很容易的从头建立一个模型，或者是修改存在的模型满足你的要求。Simulink软件在抽样的次数持续的时间里形成模型，支持
4、线性或者非线性的系统，也或者是两个的混合。系统也支持多速率以不同比率拥有抽样或者更新的不同的部分。世界上成千上万的科学家和工程师在各种工业领域使用Simulink软件建模来解决实际的问题，这些领域包括航天航空工业和国防工业自动化通信产业电子产业和信号产生医疗器械 基于模型的设计工具使用Simulink软件，你可以超越现实的线性模型来扩展现实中更多的非线性模型，在摩擦力因素，空气阻力，齿轮滑动，紧急制动以及其它事情中来描述真实的世界现象。Simulink软件把你的计算机变成在现实中不可能或不实际的一个建模和分析系统的实验室。不论你是否对紧急制动系统、飞机机翼震动、或者是金融供给对经济的影响感兴趣
5、，Simulink软件几乎可以提供给你建模和仿真现实真实问题的所有工具。Simulink软件也可以提供一系列模拟现实世界现象的演示（阅读Simulink Demo Models在211页）Simulink软件还提供给用户友好的图形界面用来建立模块框图化模型，允许你像使用铅笔和纸一样建模。Simulink软件包含很多综合的模块库，像是输入方式、输入源、线性环节和非线性环节以及连接与接口。如果这些模块不能满足你的要求，你可以定义自己的模块。这交互式的界面环境简化了建模的过程，消除了用语言或者程序制定不同方程的需要。模型是按层次划分的，因此你可以使用从高到底或者从低到高的方法建立模型。你可以从一个高
6、水平上查看系统，然后通过双击模块来查看下一级中更详细的内容。这种方法可以深入理解模型的组织结构和各部分之间的相互作用。 仿真工具在你定义好了一个模型之后，你可以使用数字集成化的方法仿真它，例如利用Simulink的菜单或者是matlab的命令窗口输入命令。菜单方式对于交互工作特别方便，而命令行方式对大量重复仿真很有用（例如，你正在使用蒙特卡罗仿真或者是想要对一系列价值提供参数）。使用范围模块或其他模块显示，当仿真运行的时候你可以看到仿真结果。你也可以修改参数，观察探索会发生什么。仿真结果可以放在matlab内便于进一步的分析和观察。 分析工具模型分析工具包括线性工具和微调工具，你可以从matl
7、ab命令行进入，并且在matlab和它的应用工具箱里有很多工具。因为matlab和Simulink是连接在一起的，你可以在任何环境任何地点模拟、分析、修改你的模型。 Simulink软件是如何和matlab环境交互的Simulink软件紧密的和matlab环境结合在一起。它需要matlab来运行，依靠它来定义和评价模型以及模块参数。Simulink软件业可以利用许多matlab特色。例如，Simulink软件可以利用matlab环境做：定义模型输入存储模型输出用来分析和观察通过连接到matlab的操作和功能的命令来在模型内部表现功能1.2 什么是基于模型的设计 以模型为基础的设计基于模型的开发
8、是一个使你更快，更有效开发动态系统的过程，包含控制系统、信号产生过程和交流系统。在基于模型的开发中，从需求分析、到开发、安装、测试，一个系统模型位于开发过程的中间。这个模型是在不断修改开发的过程中的一个执行规格。在建模开发之后，仿真现实这个模型是否正确。当软件和硬件的安装需要包括固定点和定时行为的时候，你可以为系统认证自动的生成代码来深入发展和创建测试台，以此来节约时间和避免手动代码错误的引进。基于模型的开发能使你有效的提高：在项目团队中使用一个普通的开发环境直接输入开发要求在开发测试中不断的识别和改正错误在多元仿真中定义算法自动生产嵌入式软件代码开发和重复使用测试组件自动生成文件通过增加处理
9、器和硬件目标来重复开发部署系统 建模过程建立任何一个系统需要六步：定义一个系统辨别系统组成通过方程建立这个系统的模型创建Simulink模块运行仿真使仿真结果生效在你使用Simulink软件建立模型之前你必须提前做好这个过程的前三步。（1）定义系统在建立一个动态系统模型的第一步是完整的定义一个系统。如果你是要建立一个可以分成几块的大型系统的模型，你必须建立子模块自己的模型。然后，在建立好每一部分后，你可以把他们结合成一个完成的系统模型。例如，在指示中稍后提到的演示模型是建立一个房间供热系统的模型。这个系统可以分成主要的三部分：加热子系统恒温子系统热力模型系统建立这个系统最有效的方式是单独考虑它
10、的每一个子系统（2）辨别系统的组成部分在模型建立过程的第二步是辨别系统的组成。三种组成部分来定义一个系统参数系统价值里一直保留除非你改变它们状态系统里跟随时间改变的变量信号通过输入输出可以在仿真过程中进行动态的改变在Simulink软件中，参数和状态在模块中有表现，而信号则在连接模块中有所体现。对于你辨别的任何一个子系统，问问你自己以下的问题：这个子系统有多少输入信号这个子系统有多少输出信号这个子系统有多少状态这个子系统的参数是什么在这个子系统里有很多中间信号么一旦你回答了这些问题，你应该对这个系统组成由一个综合的清单，也已经做好准备来建立这个系统的模型。（3）用方程来建立这个系统的模型建立系
11、统模型的第三步是建立一个数学方程来描述这个系统对于每一个子系统，使用你辨认出的系统组成的清单数学性的描述这个系统。你的模型应该包括以下：代数方程逻辑方程对于一个连续系统的微分方程对于一个离散系统的差分方程你使用这些方程在Simulink软件中创立一个模块库（4）建立Simulink模块库在你定义好描述每个子系统的数学方程后，你可以开始在Simulink中建立你的模型的模块库。对你的每个分离的子系统建立模块库。在你建立完每个子系统的模块后，你可以把它们结合成一个系统的完整模型。在建立模块库中你可以通过阅读第3-3页的Creating a Simple Model来获得更多信息（5）运行这个仿真在
12、你建立好Simulink模块库之后，你可以仿真这个模型并且分析它的结果。Simulink允许你交互式的根据自己的行为定义系统输入、仿真模型和观察改变。这可以让你快速的评价你的模型。关于运行一个仿真，你可以通过阅读在第3-14页Simulating the Model来获得更多的信息。（6）验证仿真结果最后，你必须验证这个模型准确的描述了这个系统的物质特性。你可以使用matlab命令行中可利用的线性和微调工具，在matlab中添加很多工具而且它的应用工具箱也可以来分析和验证你的模型。1.3 相关产品Mathwork公司提供了很多附加产品来增加Simulink软件的功能。Productdescri
13、ptionAerospace blockset建模和仿真飞机、宇宙飞船以及动力系统Communications blockset设计和仿真交流系统的物理层和组成部分Gauges blockset用图象仪器检测信号Real-time workshop从simulink模型中生成C和C+代码Real-time workshopEmbedded coder为嵌入式系统生成C和C+D最优化代码RF blockset在无线系统中产生模拟RF系统和组成的行为Signal processing blockset分析和模拟信号产生系统和设备simmechanics建模和仿真机器系统simpowersystem
14、s建模和仿真电力系统Simulink 3D animation三维动画和可视化simulink系统Simulink control design在simulink中设计和分析控制系统Simulink designoptimization使用数字最优化方法评估和最优化模型参数Simulink design verifier使用正式方法产生测试和证明模型物业Simulink fixed point设计和仿真固定点系统Simulink reportgenerator为simulink和stateflow 模型自动生成文件Simulink verification and validation开发设计
15、和测试与要求和方法测试覆盖面结合的事例。stateflow设计和仿真状态机和控制逻辑Xpc target使用个人计算机电脑硬件表现模型和硬件仿真2 Simulink软件基本知识2.1 启动Simulink软件 打开Simulink模块库浏览器在你打开Simulink软件之前你的matlab环境必须运行。从matlab中开始Simulink软件。开始Simulink软件并且打开模块库浏览器：（1）开始matlab。要想得到更多信息，请看“Starting a MATLAB Session”位于MATLAB Getting Started Guide（2）从matlab命令窗口中进入Simulink软件Simulink模块浏览器打开。
