SIMULINK

仿真工具SimuLink简介1SimuLink入门2SimuLink详解3深入理解SimuLink4仿真运行和结果分析5SimuLink调试器6SimuLink中的S-函数1SimuLink入门1.1SimuLink简介1.2创建一个简单的模型1.3熟悉SimuLink模型窗口1.4鼠标和键盘操作总览1.5模型库简介1.1SimuLink简介什么是SimuLink?SimuLink是MathWorksInc.的MATLAB语言中的一个仿真工具。它可以实现动态系统的建模与仿真，SimuLink构成了一个完整的仿真环境和图形界面，这个界面与windows兼容。在这个环境中,用户可以利用鼠标和键盘，完成面向结构图的动态系统仿真的全部过程，而不用编写底层的程序，从而可以更加直观、快速和准确地达到仿真的目标。SimuLink3.0（包含在MATLAB5.3中）SimuLink4.0-5.0（包含在MATLAB6.X中）SimuLink6.0（包含在MATLAB7.0中）1.1SimuLink简介SimuLink仿真的特点•仿真的建立和运行是智能化的•输入和输出信号的来源形式多样化•具有动画仿真的功能•仿真过程是交互式的•用方框图的绘制代替程序的编写SimuLink模型的特点本演示程序采用一个简单的模型来模拟一个房子的热动力学特性。模型中用一个恒温器设置房子内部的温度，房子内部的温度受到外部温度的影响（thermo）。•输出的直观显示(scope)•模型参数的修改(setpoint,dailytemperaturevariation)•模型的层次性(House)1.1SimuLink简介1.2创建一个简单的模型建立一个模型，其功能是对一个正弦信号积分，并显示积分结果。具体操作步骤为:•运行MATLAB，在MATLAB窗口中按SimuLink按钮，启动SimuLink库浏览器，在浏览器窗口上选createanewmodel命令，得到一个空模型;•从Library:SimuLink窗口中找到需要的模块，将这些模块拖到空模型窗口中;•将空模型窗口中的模块排好，并按要求连接;•设置各模块的参数和仿真参数;•给模型取一个名字，保存起来。SineWaveScopeMuxMuxs1Integrator注意：模块的输入端和输出端1.2创建一个简单的模型Flie用于对模型的处理，如读入、保存，打印等。Edit用于对模块的处理，如复制、粘贴、删除等。View定制仿真模型窗口外观Simulation模型仿真时参数设置，如仿真时间，方法等。Format对模块外观的处理，如颜色，方向、标注等。1.3熟悉SimuLink模型窗口对模块进行操作任务操作方法选择一个模块按鼠标左键选择多个模块Shift+鼠标左键从另一个窗口复制模块按鼠标左键+拖动模块移动模块按鼠标左键+拖动模块复制模块CTRL+鼠标左键，拖动模块在模块间联线鼠标左键断开模块间连接Shift+拖动模块SimulinkBlockLibraryCopyright(c)1990-97byTheMathWorks,Inc.SourcesSinksNonlinearLinearDiscreteDemosInOutConnectionsBlocksets&Toolboxes1.4鼠标和键盘操作总览对直线进行操作任务操作方法选择一条直线按鼠标左键选择多条直线Shift+鼠标左键画分支直线Ctrl+鼠标左键,或鼠标右键移动直线拖动直线段移动顶点拖动顶点建立直线段Shift+拖动直线1.4鼠标和键盘操作总览对信号标签进行处理任务操作方法建立信号标签在直线上双击，然后输入复制信号标签CTRL+拖动标签移动信号标签拖动标签编辑信号标签在标签内单击，然后编辑删除信号标签Shift+单击，然后按删除键1.4鼠标和键盘操作总览对注释进行处理任务操作方法建立注释在模型窗口内双击，然后输入文字说明复制注释CTRL+拖动标签移动注释拖动标签编辑注释单击文字，然后编辑删除注释按Shift+选中注释，然后按删除键1.4鼠标和键盘操作总览1.5模块库简介用SimuLink建立仿真模型的过程，可以理解为将模块库中的模块搭在一起。模块库中的模块可以用SimuLink库浏览器得到。库浏览器中模块的多少取决与用户的安装，但至少会包含SimuLink库和SimuLinkextra库,下面对各个子库中的模块作简要介绍。Source包含产生信号的模块Sinks包含用于显示或者写数据的模块Discrete包含描述离散时间系统组件的模块Continuous包含描述连续时间系统组件的模块Nonlinear包含常用的非线性模块Math包含数学函数的模块Functions&Tables包含通用函数和查询表的模块Signal&Systems包含信号与系统模块功能将白噪声引入连续系统生成频率增加的正弦信号显示或提供仿真时间产生一个常数值按指定的时间间隔产生采样时间产生固定间隔的脉冲波型从文件中读取数据从工作空间读取数据脉冲波型斜坡输入产生正态分布的随机数产生重复的信号通用信号发生器产生正弦信号产生阶跃输入产生均匀分布的随机数1.5模型库简介_Sources库模块名BandlimitwhitenoiseChirpsignalClockConstantDigitalclockDigitalpulsegeneratorFromfileFromworkspacePulsegeneratorRampRandomnumberRepeatingsequenceSignalgeneratorSinewavestepUniformrandomnumber功能以数字方式显示示波器停止仿真输出到文件输出到工作空间显示X-Y图1.5模型库简介_Sinks库模块名DisplayScopeStopsimulationTofileToworkspaceXYgraph功能离散滤波器形式离散状态空间模型离散积分器离散传递函数离散传递函数（零极点形式）一阶保持器单位延迟零阶保持器1.5模型库简介_Discrete库模块名DiscretefilterDiscretestate-spaceDiscrete-timeintegratorDiscretetransferfcnDiscretezero-polefcnFirst-orderholdUnitdelayZero-orderhold功能对输入信号进行微分对输入信号进行积分对输入信号的延时一步系统的状态空间模型系统的传递函数模型将输入信号延时一定的时间将输入信号延时可变的时间传递函数（零极点形式）1.5模型库简介_Continuous库模块名DerivativeIntegratorMemoryState-spaceTransferfcnTransportdelayVariabletransportdelayZero-pole1.5模型库简介_Math库模块名AbsAlgebraicconstraintCombinatoriallogicComplextoMagnitude-angleComplextoreal-imagDerivativeDotproductGainLogicoperatorMagnitude-angletoComplex功能输入信号的绝对值将输入信号约束为零实现一个真值表输出一个复数的模和相角输出一个复数的实部和虚部输入信号的时间微分进行点积输入信号的增益对输入信号实施逻辑操作将模和相角转变为一个复数1.5模型库简介_Math库模块名MathfunctionMatrixgainMinMaxProductReal-imagtoComplexRelationaloperatorRoundingfunctionSignSlidergainSumTrigonometerfunction功能实现一个数学函数将输入乘一个矩阵输出输入信号的最小和最大值输出输入信号的乘积或商将实部和虚部转变为一个复数对输入信号进行指定关系运算实现一个舍入函数实现一个符号函数按一条斜线改变标量的增益对输入信号求和实现三角函数运算功能引用一个一般的表达式一维表格函数二维表格函数引用MATLAB函数或表达式访问S-函数1.5模型库简介_Functions&Tables库模块名FcnLook-UpTableLook-UpTable(2-D)MATLABFcnS-functionMATLABFcn模块应用例子，建立一个如图所示的模型。双击MATLABFcn模块，将它的参数设置为MATLABfunction=ta，Outputwidth=3用MATLAB的编辑器建立一个名为ta的M文件functiony=ta(u)y(1)=u(2)+sin(5*u(1));y(2)=u(2)+cos(u(1));y(3)=sin(2*u(1));1.5模型库简介_Functions&Tables库ScopeRampMATLABFunctionMATLABFcnClock1.5模型库简介_Nonlinear库功能齿轮间隙非线性描述引用一个一般的表达式死区非线性描述人工在两个信号间切换按指定的间隔离散化输入信号限制信号的变化速率在两个常数之间切换输出饱和非线性描述在两个信号间切换模块名BacklashCoulomb&ViscousfrictionDeadzoneManualswitchQuantizerRatelimiterRelaySaturationSwitch1.5模型库简介_Signal&Systems库模块名BusselectorConfigurablesubsystemDatastorememoryDatastorereadDatastorewriteDatatypeconversionDemuxEnableFromGotoGototagvisibilityGround功能选择输入信号从指定的库中选择模块定义一个共享的数据储存空间从共享的数据储存空间中读数据向共享的数据储存空间中写数据信号的数据类型转换将一个向量信号分解输出在子系统中添加一个使能端从一个Goto模块接收信号传递输入信号到From模块定义一个Goto模块的可视域将一个未连接的信号接地1.5模型库简介_Signals&Systems库模块名HitcrossingICInportMergeModelinfoMuxOutputProbeSubsystemTerminatorTriggerWidth功能检测过零点设置初始值给一个子系统设置一个输入端口将几个标量信号合并为一个标量显示、修订模型的信息将标量信号合并为一个向量给一个子系统设置一个输出端口输出输入信号的信息定义一个子系统结束一个未连接的输出端口添加一个触发端到一个子系统输出输入向量的宽度2SimuLink详解2.1SimuLink的模块和模块库2.2模拟方程2.3SimuLink里的数据类型2.4建立子系统2.5封装子系统2.6建立条件子系统2.1SimuLink的模块和模块库SimuLink中的模块是建立模型的基本元素，用SimuLink建立一个仿真系统，就是选用合适的模块,并用合适的连接方法连接模块。模块的基本信息可以通过模块提示来显示。模块有非虚模块和虚模块之分。非虚模块在仿真中扮演主要的角色。添加或去掉非虚拟模块，就会改变仿真的行为。虚模块在仿真中扮演次要的角色。虚模块的作用是帮助用户图形化地组织模型，对模型的行为没有任何贡献。但是，这种区分不是绝对的。有些模块在某些场合下是虚模块，在另外一些场合下是非虚拟模块，这中模块在SimuLink中称为条件虚模块。2.1SimuLink的模块和模块库SimuLink中的模块库是模块的集合。关于模块库的几个术语•模块库：某种类型的模块的集合•库模块：模块库中的模块•引用模块：库模块的拷贝•链接：引用模块与库模块之间的连接，它使得SimuLink在库模块发生变化时，能够更新引用模块。•拷贝：从库模块或其它引用模块产生一个引用模块的操作。2.2模拟方程在SimuLink中，模拟方程是一个重要方面。方程