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1、Matlab简易教程9 SIMULINK交互式仿真集成环境9.1引导SIMULINK是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系 统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。在SIMULINK提供的图形用户界面GUI上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可构造出 复杂的仿真模型。它外表以方块图形式呈现，且采用分层结构。从建模角度讲，这既适于自 上而下（Top-down）的设计流程（概念、功能、系统、子系统、直至器件），又适于自下 而上（Bottum-up）逆程设计。从分析研究角度讲，这种SIMULINK模型不仅能让用户知道 具体环节的动态细节，而
2、且能让用户清晰地了解各器件、各子系统、各系统间的信息交换， 掌握各部分之间的交互影响。在SIMULINK环境中，用户将摆脱理论演绎时需做理想化假设的无奈，观察到现实世 界中摩擦、风阻、齿隙、饱和、死区等非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响。在 SIMULINK环境中，用户可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。 由于SIMULINK环境使用户摆脱了深奥数学推演的压力和烦琐编程的困扰，因此用户在此 环境中会产生浓厚的探索兴趣，引发活跃的思维，感悟出新的真谛。在MATLAB5.3版中，可直接在SIMULINK环境中运作的工具包很多，已覆盖通信、控 制、信号处理、DSP、电力
3、系统等诸多领域，所涉内容专业性极强。本书无意论述涉及工具 包的专业内容，而只是集中阐述：SIMULINK 3.0的基本使用技法和相关的数值考虑。节9.1虽是专为SIMULINK初学者写的，但即便是熟悉SIMULINK以前版本的读者也值 得快速浏览这部分内容，因为新版的界面、菜单、工具条、模块库都有较大的变化。第9.2 节比较详细地阐述建模的基本操作：通用模块的具体化设置、信号线勾画、标识、模型窗参 数设置。这部分内容是进一步深入的前提。从第9.3节起，由浅入深地讲述SIMULINK对各 种数学、工程问题的建模、仿真和分析的基本方法。本章采用“算例”作为主体，配以适量的归纳性表述。本章包含了 3
4、1个“尽量简单” 又“独立完整”的“典型”算例，而这正是SIMULINK在线PDF文件之所缺。读者通过“手、 眼、脑”并用地练习算例，掌握SIMULINK的一般使用规则和操作技法。鉴于SIMULINK的本质，本节算例必定涉及数学、物理、和若干工程考虑。本书已采 取“无量纲记述”、“注释”等措施使算例尽可能易读易懂，读者只要稍微耐心，就可以从 这些有背景的内容体验到 SIMULINK仿真之细腻和切实，从这些带背景性的算例品出 SIMULINK的精妙之处。9.1.1 SIMULINK 的安装9.1.2 SIMULINK 入门9.1.3 SIMULINK库浏览器界面9.2模型的创建9.2.1模型概念
5、和文件操作9.2.1.1 SIMULINK模型是什么9.2.1.2模型文件的操作9.2.2模块操作9.2.2.1模块的基本操作9.2.2.2向量化模块和标量扩展【*例9.2.2.2-1】演示“示波”模块的向量显示能力。图9.2.2.2-1-1示波器显示向量波形【*例9.2.2.2-2】演示“求和”模块的向量处理能力：输入扩展。图9.2.2.2-2-1输入的标量扩展【*例9.2.2.2-3】演示“增益”模块的向量处理能力：参数扩展。图9.2.2.2-3-1模块参数的标量扩展9.2.2.3参数设置9.2.3信号线操作9.2.3.1产生连线9.2.3.2信号线的分支和折曲9.2.3.3信号线宽度显示
6、9.2.3.4彩色显示信号线9.2.3.5插入模块9.2.3.6信号线标识（label）【例9.2.3.6-1】演示：信号线标识的传播9.2.4对模型的注释9.2.5常用的Sourse库信源【*例9.2.5-1】如何调用MATLAB工作空间中的信号矩阵作为模型输入。本例所需的输入为 120 t Tu (t) = (2T - t)2 T t oXY Graph（2）为观察仿真时间进程，引入仿真时钟显示。（3）为模仿“车辆速度与位移小于某阈值时被认为控制目标达到”，引入仿真终止 环节。图 9.3.2.1-1-3 完整仿真模型 exm9321_1.mdl（4） 为模仿“符号切换的非瞬时性”，本例采用
7、“定步长”Solver解算器（5） 为便于分析接近原点时的颤振现象，通过模型窗I/O设置保存仿真数据（6）仿真操作和仿真结果观察（7）保存数据的利用和分析subplot(1,2,1),plot(xout(:,2),xout(:,1)grid on,axis(-0.2,1,-1,0.2),axis squarexlabel(fontsize(14位移),ylabel(fontsize(14)速度)，9.3.2.2任意非线性函数模块及其应用【例9.3.2.2-1】轿车沿直线山坡路向前行驶。要求设计一个简单的比例放大器，使轿车能以 指定的速度运动。本例演示：（A）仿真系统的创建。（B）非线性模块的使
8、用。（C）任意 函数模块的应用。（D）体现“自下而上”的建模方式。（E）本例将作为下面章节多个算例的 基础，读者切莫跳略此题。（1）轿车的运动方程（2）轿车动力学的仿真模型FH图9.3.2.2-1-2行驶轿车动力学仿真模型（2）比例控制及其仿真模型图9.3.2.2-1-3比例控制器仿真模型（3）构成完整的仿真模型Display图9.3.2.2-1-4受控轿车的完整仿真模型（4）仿真操作和说明9.4子系统的创建、装帧及受控执行9.4.1简装子系统及其应用9.4.1.1创建简装子系统的“先有内容后套包装”法【例9.4.1.1-1】题目的背景和参数与例9.3.2.2-1完全相同，要求创建利用比例控制
9、器使轿车 的运动速度稳定在期望车速的分层仿真模型。本例演示：如何从非分层模型获得分层模型； 创建简装子系统的“先有内容后套包装”法。（1）将待“包装”模型另存为一个新模型（2）生成第一个简装子系统（3）生成第二个简装子系统（4）更改子系统的标识名（5）重命名输入输出口的名称图9.4.1.1-1采用简装子系统的完整仿真模型9.4.1.2创建简装子系统的“先有包装后置内容法【例9.4.1.2-1】本例演示：如何自上而下构造分层模型；产生简装子系统的“先有包装后置 内容”法。（1）在新建模型窗中复制包括子系统模块在内的所有标准模块（见图 9.4.1.2-1）图9.4.1.2-1带标准子系统模块的新建模型窗（2）在Subsystem标准模块中装入”轿车动态模型（3）在Subsystem 1标准模块中“装入”比例控制器模型（4）对Untitled模型窗中滑键模块进行适当设置，进行各模块间的连接，就形成与图9.4.1.1-1相同的完整仿真模型。（5）对完整仿真模型窗进行仿真参数设置，为进行仿真作最后准备9.4.2精装子系统9.4.2.1精装
