MATLAB的仿真集成环境-Simulink

发布时间：2024-11-12

MATLAB的仿真集成环境- Simulink

MATLAB的仿真集成环境―SimulinkSimulink是MATLAB里的一个实现动态系统建模、仿真与分析的仿真集成环境软件工具包，是控制系统计算与仿真最先进的高效工具。本章首先对Simulink环境介绍，对功能模块做了说明，并给出一些示例。

本章主要内容9.1 Simulink概述 9.2 Simulink的基本界面操作 9.3 Simulink的功能模块及其操作9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作

9.4 Simulink仿真环境的设置 9.5 用Simulink建立系统模型示例

9.2 Simulink的基本界面操作

在matlab命令窗口键入simulink,或在工具栏上选即可打开Simulink Library Browser。继续点击该窗口中的新建按钮，即可打开一个空白模型窗口。此时我们就可以在模型窗口建立模型并进行仿真工作。

9.2 Simulink的基本界面操作

在模块库中选择构建系统模型所需的模块后，需要按照系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。用鼠标单击并移动所需功能模块至合适位置，将光标指向起始块的输出端口，此时光标变成“+”。单击鼠标左键并拖动至目标模块的输入端口，在接近到一定程度时光标变成双十字。此时松开鼠标键就完成连接。另一种快速连接两个模块的方法是先单击选中源模块，按下 Ctrl 键，再单击目标模块，这样将直接建立起两个模块的连接。完成后在连接点处出现一个箭头，表示系统中信号的流向。

9.2 Simulink的基本界面操作

图9.1 simulink Library Browser界面

图9.2 simulink模型窗口

9.2 Simulink的基本界面操作

在详细介绍功能模块及其操作之前，我们先通过一个简单的例子进行演示。体验 Simulink的方便快捷，体会Simulink的基本操作步骤。例1:创建一个正弦信号的仿真模型。 1. 打开Simulink。可以上面2种方法的任一种打开。 2. 新建一个空白模型。打开空白模型窗口，并保存为simu_eg11.mdl。

9.2 Simulink的基本界面操作3. 选取建模必需的模块。在左侧的Sources 子模块库里找到Sine Wave模块(正弦信号模块),将其拖到模型窗口中。 4. 按同样的步骤在Sink子模块库里找到 Scope模块(示波器模块)。 5. 模块的正确连接。按照前面提到的方法，将Sine Wave模块的输出端连接到Scope模块的输入端，从而连接起2个模块。建立起的模型如图9.3:

6. 仿真。在选择Simulation>Start项，或直接在工具栏上选(Start Simulation),仿真开始。双击示波器模块可看到示波器图形上的正弦曲线。如图9.4。

9.3 Simulink的功能模块及操作

9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作

9.3.1 Simulink的

功能模块1.常用模块组 (Commonly Used Blocks)这个模块组是由其它模块组中的模块组成的，如图9.5。将常用的模块集中到一起，利于提高建模速度。Commonly Used Blocks1 In 1 1 Out 1 1 Ground Terminator Constant Scope

Bus Creator

Bus Selector

Mux

Demux

Switch

1 Gain Product

<= Relational Operator

AND Logical Operator Saturation

Sum

1 s Integrator

1 z Unit Delay

K Ts z-1 Discrete -Time Integrator

Convert Data Type Conversion

In1

Out1

Subsystem

2. 连续系统模块组(Continuous)(1) Integrator:积分器模块，输出对输入的时间积分。 (2) Derivative:微分器模块，输出对输入的时间微分。 (3) State-Space:状态空间表达式模块，实现线性状态空间系统。 (4) Transfer Fcn:传递函数模块，实现线性传递函数。 (5) Zero-Pole:零极点函数模块，实现用零极点方式指定传递函数。 (6) Transport Delay:传输延迟模块，以固定的时间延迟输入。 (7) Variable Transport Delay:可变传输延迟模块，以变化的时间量延迟输入。 (8) Variable Time Delay:可变时间延迟模块。

如图9.6,模块都是假设初始条件为零的。可以从 Simulink Extras子模块组中的 Additional Linear库中找到允许初值为非零的模块。

Continuous -Time Linear Systems1 s Integrator 1 s+1 Transfer Fcn du /dt Derivative (s-1) s(s+1) Zero -Pole

x' = Ax+Bu y = Cx+Du

State -Space

Continuous -Time Delays

To Transport Delay

Variable Variable Time Delay Transport Delay

3. 非线性模块组(Discontinuities)(1) Backlash:磁滞回环模块。 (2) Saturation:饱和非线性模块。 (3) Saturation Dynamic:动态饱和非线性模块。 (4) Dead Zone:死区非线性模块。 (5) Dead Zone Dynamic:动态死区非线性模块。 (6) Relay:继电模块。

(7) Quantizer:量化模块。 (8) Coulomb & Viscous Friction:库伦与黏性摩擦非线性模块。 (9) Rate Limiter:静态限制信号的变化速率。 (10) Rate Limiter Dynamic:动态限制信号的变化速率。 (11) Hit Crossing:冲击非线性模块。 (12) Wrap to Zero:环零非线性模块。

Discontinuities

Saturationup u lo y up u lo

Dead Zone

Rate Limiterup y u lo

Saturation Dynamic

Dead Zone Dynamic

Rate Limiter Dynamic

Backlash

Relay

Quantizer

Hit Crossing

Coulomb & Viscous Friction