MATLAB4-Simulink仿真环境

Simulink仿真Simulink的演示Simulink文件操作和模型窗口模型创建Simulink基本模块复杂系统仿真与分析子系统与封装Simulink是MATLAB的仿真工具箱。它是面向框图的仿真软件，具有以下功能：用绘制方框图代替编写程序，结构和流程清晰；智能化地建立和运行仿真，仿真精细、贴近实际；适应面广：包括线性、非线性系统；连续、离散及混合系统；单任务、多任务离散事件系统演示一个Simulink的简单程序通过演示一个Simulink的简单模型，了解建立模型的步骤。例：创建一个正弦信号的仿真模型。步骤如下：(1)在MATLAB的命令窗口运行Simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(SimulinkLibraryBrowser)窗口。(2)单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。(3)在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink下的Source子模块库，便可看到各种输入源模块。(4)用鼠标单击所需要的输入信号源模块“SineWave”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled”，则“SineWave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“SineWave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“addto‘untitled’”命令，就可以将“SineWave”模块添加到untitled窗口。(5)用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。(6)在“untitled”窗口中，用鼠标指向“SineWave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。(7)开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink”——“Start”，则仿真开始。双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。(8)保存模型，单击工具栏的图标。Simulink模型窗口示波器窗口Simulink的文件操作和模型窗口Simulink的文件操作1.新建文件新建仿真模型文件有几种操作：在MATLAB的命令窗口选择菜单“File”“New”“Model”。在Simulink模块库浏览器窗口选择菜单“File”“New”“Model”，或者单击工具栏的图标。在Simulink模型窗口选择菜单“File”“New”“Model”，或者单击工具栏的图标。2.打开文件打开仿真模型文件有几种操作：在MATLAB的命令窗口输入不加扩展名的文件名，该文件必须在当前搜索路径中。在MATLAB的命令窗口选择菜单“File”Open…”或者单击工具栏的图标打开文件。在Simulink模块库浏览器窗口选择菜单“File”“Open…”或者单击工具栏的图标打开“.mdl”文件。在Simulink模型窗口中选择菜单“File”“Open…”或者单击工具栏的图标打开文件。Simulink的模型窗口模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。状态栏菜单模型框图模型浏览器双窗口模型窗口工具栏模型的创建Simulink的模型是由模块和信号线连接构成的方框图，创建模型就是绘制方框图，我们可以方便地通过鼠标的抓取和拖放等操作来完成。模块的操作1.对象的选定(1)选定单个对象选定对象只要在对象上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。(2)选定多个对象如果选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中。(3)选定所有对象如果要选定所有对象，可以选择菜单“Edit”“Selectall”。2.模块的复制(1)不同模型窗口(包括模型库窗口)之间的模块复制选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。选定模块，使用菜单的“Copy”和“Paste”命令。选定模块，使用工具栏的“Copy”和“Paste”按钮。(2)在同一模型窗口内的复制模块选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。使用菜单和工具栏中的“Copy”和“Paste”按钮。3.模块的移动(1)在同一模型窗口移动模块选定需要移动模块，用鼠标将模块拖到合适的地方。(2)在不同模型窗之间移动模块在不同模型窗之间移动模块，在用鼠标移动的同时按下Shift键。当模块移动时，与之相连的连线也随之移动。4.模块的删除要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键；或者用菜单“Edit”“Clear”或“Cut”；或者用工具栏的“Cut”按钮。5.改变模块大小选定需要改变大小的模块，出现小黑块编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。6.模块的翻转(1)模块翻转180度选定模块，选择菜单“Format”“FlipBlock”可以将模块旋转180度(2)模块翻转90度选定模块，选择菜单“Format”“RotateBlock”可以将模块旋转90度，如果一次翻转不能达到要求，可以多次翻转来实现。7.模块名的编辑(1)修改模块名单击模块下面或旁边的模块名，出现虚线编辑框就可对模块名进行修改。(2)模块名字体设置选定模块，选择菜单“Format”“Font”，打开字体对话框设置字体。(3)模块名的显示和隐藏选定模块，选择菜单“Format”“Hide/Showname”，可以隐藏或显示模块名。(4)模块名的翻转选定模块，选择菜单“Format”“Flipname”，可以翻转模块名。信号线的操作1.模块间连线先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标键并拖动，直到另一模块的输入端。2.在信号线中插入模块如果模块只有一个输入端口和一个输出端口，则该模块可以直接被插入到一条信号线中。3.信号线的分支和折曲(1)分支的产生将光标指向信号线的分支点上，按鼠标右键，光标变为十字符，拖动鼠标直到分支线的终点，释放鼠标；或者按住Ctrl键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点。(2)信号线的折线选中已存在的信号线，将光标指向折点处，按住Shift键，同时按下鼠标左键，当光标变成小圆圈时，用鼠标拖动小圆圈将折点拉至合适处，释放鼠标。4.信号线文本注释(label)(1)添加文本注释双击需要添加文本注释的信号线，则出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。(2)修改文本注释单击需要修改的文本注释，出现虚线编辑框即可修改文本。(3)移动文本注释单击标识，出现编辑框后，就可以移动编辑框。(4)复制文本注释单击需要复制的文本注释，按下Ctrl键同时移动文本注释，或者用菜单和工具栏的复制操作。给模型添加文本注释1.添加模型的文本注释在需要当作注释区的中心位置，双击鼠标左键，就会出现编辑框，在编辑框中就可以输入文字注释。2.注释的移动在注释文字处单击鼠标左键，当出现文本编辑框后，用鼠标就可以拖动该文本编辑框。Simulink的基本模块Simulink的基本模块包括9个子模块库，分别是：连续系统非连续系统离散系统查阅表、数学运算模型确认宽模型功能信号线路安排接收模型输入信号源端口与子系统1.输入信号源模块库(Sources)输入信号源模块是用来向模型提供输入信号。常用的输入信号源模块源。名称模块形状功能说明Constant恒值常数，可设置数值Step阶跃信号Ramp线性增加或减小的信号SineWave正弦波输出SignalGenerator信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波和随机波信号FromFile从文件获取数据FromWorkspace从当前工作空间定义的矩阵读数据Clock仿真时钟，输出每个仿真步点的时间In输入模块2.接收模块库(Sinks)接收模块是用来接收模块信号的，常用的接收模块。名称模块形状功能说明Scope示波器，显示实时信号Display实时数值显示XYGraph显示X-Y两个信号的关系图ToFile把数据保存为文件ToWorkspace把数据写成矩阵输出到工作空间StopSimulation输入不为零时终止仿真，常与关系模块配合使用Out输出模块3.连续系统模块库(Continuous)连续系统模块是构成连续系统的环节，常用的连续系统模块。名称模块形状功能说明Integrator积分环节Derivative微分环节State-Space状态方程模型TransferFcn传递函数模型Zero-Pole零—极点增益模型TransportDelay把输入信号按给定的时间做延时4.离散系统模块库(Discrete)离散系统模块是用来构成离散系统的环节，常用的离散系统模块名称模块形状功能说明DiscreteTransferFcn离散传递函数模型DiscreteZero-Pole离散零极点增益模型DiscreteState-Space离散状态方程模型DiscreteFilter离散滤波器Zero-OrderHold零阶保持器First-OrderHold一阶保持器UnitDelay采样保持，延迟一个周期常用模块的参数和属性设置1.模块参数设置(1)正弦信号源(SineWave)双击正弦信号源模块，会出现参数设置对话框。对话框上部分为参数说明，仔细阅读可以帮助用户设置参数。其中Sinetype为正弦类型，包括:Time-based和Sample-based；Amplitude为正弦幅值；Bias为幅值偏移值；Frequency为正弦频率；Phrase为初始相角；Sampletime为采样时间。(2)阶跃信号源(Step)阶跃信号模块是输入信号源，双击其模块出现参数对话框。其中：Steptime为阶跃信号的变化时刻，initialvalue为初始值，Finalvalue为终止值，Sampletime为采样时间。(3)传递函数(Transferfunction)传递函数模块是用来构成连续系统结构的模块，其模块参数对话框如图所示。在上图中设置“Denominator”为“[11.4141]”，则在模型窗口中显示为如图所示。(4)示波器(Scope)示波器模块是用来接收输入信号并实时显示信号波形曲线，示波器窗口的工具栏可以调整显示的波形，显示正弦信号的示波器如图所示。打开参数对话框纵坐标的自动刻度X-Y坐标变焦X坐标变焦把当前的坐标设置保存浮动示波器恢复保存过的坐标设置Y坐标变焦2.模块属性设置每个模块的属性对话框的内容都相同，如图所示。(1)说明(Description)对模块在模型中用法的注释。(2)优先级(Priority)规定该模块在模型中相对于其它模块执行的优先顺序。(3)标记(Tag)用户为模块添加的文本格式标记。复杂系统的仿真与分析仿真的设置在仿真窗口中选择菜单“Simulation”“Configurationparameters…”，则会打开参数设置对话框，如图所示。1.Solver页的参数设置(1)仿真的起始和结束时间仿真的起始时间(Starttime)仿真的结束时间(Stoptime)(2)仿真步长仿真的过程一般是求解微分方程组，“Solveoptions”的内容是针对解微分方程组的设置。(3)仿真解法Type的右边：设置仿真解法的具体算法类型。(4)输出模式根据需要选择输出模式(Outputoptions)，可以达到不同的输出效果。2.DataImport/Outport页的设置如图所示，可以设置Simulink从工作空间输入数据、初始化状态模块，也可以把仿真的结果、状态模块数据保存到当前工作空间。(1)从工作空间装载数据(Loadfromworkspace)(2)保存数据到工作空间