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1、第8章Simu 1 ink交互式仿真oSmi u 1 mk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。 oSmiulnik有两人特征:一，建模借助鼠标交互实现;二，模型运作以时间流方式进行。所以即 使比较熟悉MATLAB工作坏境和编程模式的读者，在初入Simu 1 ink领地时，也不免感到 生疏。为帮助读者亲身跨过Simu I ink门槛，本章第2节以算例形式对建模的数学基础、 基本器件、操作手法、工作平台进行了细节性的描述。就详细程度而言，尤以本章第一个算 例为最，初学者切莫跳过。像MATLA
2、 B编程需要函数、子函数、条件分支、循坏控制一样,Smi u li n k建模，尤其 是创建较复杂的模型，就必须有简装子系统、精装子系统、使能子系统、触发子系统、循坏 子系统。本章的第3、4、5节就专门阐述这些子系统创建、工作机理、以及应用示例。从时间角度分,SimuUiik模型有连续和离散之分。本章除第6节用于专述纯离散系统和采样 离散系统建模外，其余章节所涉的内容对连续、离散两种系统都适用。已建Smmli n k模型的运行、仿真分析，即可以通过鼠标手工操纵，也可以借助一组指 令自动操控。鼠标操纵法的特点是:该法只能在Sumi 1 ink模型窗中实施，参数的设置必须 由“人”通过对话窗进行。
3、而指令自动操控法可以摆脱Simulmk模型窗，在执行过程中无 须人工参与。本章第7节的内容就是为Simu link模型的指令自动操控而设计的。本章第8节是出于S imuUn k模型解算的数值问题而编写的。该节还给出了消减仿真模型中 “代数坏困扰”的具体方法。就像MATLAB编程中用户常常需要编写“供自己专用的模块化函数”那样，在Simulmk 建模中，用户也会需要创建一些“供自己专用的模块”，即S函数模块。有关S函数模块的 创建在本章的最后一节介绍。在这引言结束之前，本书读者再次诚恳地建议读者：对待本章的算例，一定要“眼、脑、手” 并用，一定要在机器具体运作,切忌停留于“翻阅”。为读者参照需要
4、，本章所有算例中带exm 前缀的MDL模型文件和相关的M文件都存放在随书光盘的mf i le目录上。8.1 引导8丄1S imulink模型本质和一般结构(1 ) S i mulink块图模型的本质(2) Sunul i ilk模型的一般结构8.L2创建块图模型的方法和基本环境(3)分类库目录展示栏搜索内客首条搜素援素结果基库中的 搜索搜索複式结果複块显示贡搜索结果rlSiMnJ.ink Library Bro 1口1 x|D /gS integratorLibrarfes曰旭Simulink上jH-Commonly Used Blocksp Continuous-Discontinuitie
5、sF Dis Crete_Logic a nd Bit 0 peratio nspLookup Tables hMath Operations F Mod el VerificationHModel-Wde Utilities pPorts S Subsystems p-Sigrial Attributes H-Signal RoutingHSinks p SourcesMatches for integrator1 3 tolocksetsLibrary: Eimulink/CorrtinuousSimulinkyDiscrete-TimIntegrator /A&d to a new mo
6、dlIntegratorIntegratorFound integrator1System Toolbox1 Ctrl+ICommunicationsVdrdo-l9 blocksWindouviIntegrate图 8 .1-2 Sunul i nk库浏览器的组成(4)(5)8.2连续系统建模微分方程建模和积分模块微分方程块图模型的创建和操作细节【例8. 2-1】在图8. 2-1所示的系统中，已知质量加=1呛,阻尼b = 2N.sec/m,弹簧系 数k = 100N/m,且质量块的初始位移x(0) = 0.05m,其初始速度乂(0) = OnVsec,要求创建该 系统的Simu 1 i ii
7、k模型，并进行仿真运行。图8.24 弹簧一质虽一阻尼系统(1)(3)图8.2-2复制进建模所需的各种库模块后的模型编辑器Bus CreatorD9t9 Typ Conversion彳 Corwen CZD0ui1SsturatiQ nSumUnit D-elayDemuxGro-u ndLogicalPre-d u ctScopeConsta ntDiscrete-TimeInt-gr9t-orQi J In1图8.2-3常用模块子库的库藏M uxReletions IOperatorSubs-ysiemTerminator图82-4经模型谢内模块再复制后的模型编辑器图8.2- 5经布局和增益
8、模块方向反转的模型草图（8）图8. 26完成前馈通路连接的模型取图图S.2-7完成VGum模块的输入输出口信号线的连接(9)图8. 2 -8 改变VGa i ii模块的增益图S.2- 9完成连线和增益设呂后的模型窗(1 0)初值的设置方式输出值爰限饱和上限诧和下限诧和状况指示口专用状态信号口指定绝对误差零穿越时直檢测强迫初值重置的 外触发信号形式线性化时忽珞 tfi和艮重置內置初值绐定(11)(12)构因画布仿真速度複式启动仿真 终止时间複型状态信息图面比例仿夏进程条 当前仿夏时间 解篡方法模型状态条图S.2-1 1 完全符合题给要求的系统仿貞模型按所示数据参数设置纵轴除外自动调节纵轴范围示波
9、器的 游离模式局部放大播轴放大纵轴放大图8.2-12 默认设置下示波器显示的信号曲线-Ini x|0.060.040.020-0.021Time offset: 0图8.2-13经纵轴范怖in动调整后显示的信号曲线创建微分方程的向量化块图模型【例& 2-2利用模块的向量处理能力,建立例8. 21系统的Simulmk仿真模型。(1)(2)图82-13 示波器参数设置对话框图8 .2-1 4上显示謝的纵坐标范闱设置(3)(4)图8. 2-1 5利用库模块处理向虽信号的能力构件的仿真模型(5)图8.2 -16 exin08020 2 .mdl运行后显示的曲线(6)图& 27在仿真参数配世窗中把最大步
10、长修改为0.1 4专用伏态信号口积分模块常规输入口 、1,常规输岀口Integrators(a)(b)图82-1 8积分模块的默认外形和最多端口外形(1)(2)8.2.2状态空间建模1状态空间模块及其建模应用X = Ax+Buy = Cx+DuState SpQC图8 .2-19 状态空间库模块的图标【例8. 2-3在图& 2-20所示的倒立摆(I n v e 1- t ed Pendu 1 um)系统中，定义状态 变量=0,x2= 9, x3 = x,x4=x,输出量儿=9, y2 = x o输入量由u = -Kx全状态反 馈产生，倒立摆系统的动态由式(8.2-9)的状态方程(S t ate
11、 Eq u ation)描述。试用Sunuliik 块图模型研究该系统在x(0) = 0.1 0 0 OF初始条件下的动态响应。图8. 2-20倒立摆示总图x = Ax+ By = Cx。(& 2-9)u = -Kx 0100_ 0 A20.601000-1T 00 0其中，八一0001,B =0,c =0 01 0-0.49050000.5K = -298.1504 - 60.6972-163.0989 73.3945。(1)图8.2-2 1用状态空间模块构建的解题模型(2)(3)图8.2-22状态空间模块参数设置对话窗图82-23倒立摆的摆角和小车位移的动态曲线模型内存和模型浏览器（J4x4 dJbXO 3c-z.0:70:0.5： 3c-jcl 0:0:0:0dc-jcl1 0 0 0.0 0北止： 09】卜238. 15 -60- do illXaiS&arohhcv厂I DataTyp* MonQ1UST Xr16T-叶上2 刁卜g / I Valu?Eile EditIodel Explor er八独1分艮目彖E选申拥2理
