1、第第8章章 交互式仿真集成環(huán)境交互式仿真集成環(huán)境SIMULINK 8.1 SIMULINK簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 SIMULINK是是MATLAB 的工具箱之一，提供交互式動(dòng)的工具箱之一，提供交互式動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的圖形環(huán)境。它可以針對(duì)控制系統(tǒng)、態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的圖形環(huán)境。它可以針對(duì)控制系統(tǒng)、信號(hào)處理及通信系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)的建模、仿真、分析等工作。信號(hào)處理及通信系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)的建模、仿真、分析等工作。它可以處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及它可以處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)?；旌舷到y(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。 8.1.1 SI

2、MULINK 特點(diǎn)特點(diǎn) 1框圖式建模框圖式建模 SIMULINK 提供了一種圖形化的建模方式，提供了一種圖形化的建模方式， 所謂圖所謂圖形化建模指的是用形化建模指的是用 SIMULINK 中豐富的按功能分類的模中豐富的按功能分類的模塊庫(kù)，幫助用戶輕松地建立起動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型塊庫(kù)，幫助用戶輕松地建立起動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型(模型用模塊模型用模塊組成的框圖表示組成的框圖表示)。2交互式的仿真環(huán)境交互式的仿真環(huán)境 可以利用可以利用 SIMULINK 中的菜單或者是中的菜單或者是MATLAB的命的命令窗口輸入命令來(lái)對(duì)模型進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工令窗口輸入命令來(lái)對(duì)模型進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工作特別方便，而

3、命令行方式對(duì)大量重復(fù)仿真很有用。作特別方便，而命令行方式對(duì)大量重復(fù)仿真很有用。 ucoutTo Workspace1timeoutTo WorkspaceStepScope1sIntegrator11sIntegrator-K-Gain2-K-Gain1-K-GainClock3專用模塊庫(kù)專用模塊庫(kù)(Blocksets) SIMULINK 提供了許多專用模塊庫(kù)，提供了許多專用模塊庫(kù)， 如如DSP Blocksets和和Communication Blocksets等。利用這些專用模塊庫(kù)，等。利用這些專用模塊庫(kù)， SIMULINK 可以方便地進(jìn)行可以方便地進(jìn)行DSP及通信系統(tǒng)等進(jìn)行仿真分及通信系

4、統(tǒng)等進(jìn)行仿真分析和原型設(shè)計(jì)。析和原型設(shè)計(jì)。 4與與 MATLAB 的集成的集成 由于由于MATLAB和和SIMULINK是集成在一起的，因此用是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境中對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修戶可以在這兩種環(huán)境中對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。改。 8.1.2 SIMULINK 的工作環(huán)境的工作環(huán)境 庫(kù)瀏覽器庫(kù)瀏覽器(SIMULINK Library Browser)：為用戶提供了：為用戶提供了進(jìn)行進(jìn)行 SIMULINK 建模與仿真的標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)與專業(yè)工具箱庫(kù)建模與仿真的標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)與專業(yè)工具箱庫(kù)模型窗口：用戶創(chuàng)建模型的主要場(chǎng)所。模型窗口：用戶創(chuàng)建模型的主要場(chǎng)所。 1. M

5、ATLAB 環(huán)境中啟動(dòng)環(huán)境中啟動(dòng)SIMULINK的方法的方法 (1) 在在 MATLAB 的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入simulink命令；命令； (2) 單擊單擊 MATLAB 工具條上的工具條上的SIMULINK圖標(biāo)圖標(biāo) 。 庫(kù)瀏覽器庫(kù)瀏覽器(SIMULINK Library Browser)：窗口的左半部分是窗口的左半部分是 SIMULINK 所有的庫(kù)的名稱，第一個(gè)所有的庫(kù)的名稱，第一個(gè)SIMULINK 庫(kù)中包含了庫(kù)中包含了 SIMULINK 仿真所需的基本模塊仿真所需的基本模塊庫(kù)是庫(kù)是 SIMULINK 庫(kù)，該庫(kù)為庫(kù)，該庫(kù)為SIMULINK的公共模塊庫(kù)。下的公共模塊庫(kù)。下面的模塊庫(kù)

6、為專業(yè)模塊庫(kù)，服務(wù)于不同專業(yè)領(lǐng)域的。面的模塊庫(kù)為專業(yè)模塊庫(kù)，服務(wù)于不同專業(yè)領(lǐng)域的。 右側(cè)窗口即是模塊庫(kù)中的子庫(kù)。右側(cè)窗口即是模塊庫(kù)中的子庫(kù)。2. 打開(kāi)打開(kāi) SIMULINK 模型窗口的方法模型窗口的方法 (1) 在在 MATLAB 菜單或庫(kù)瀏覽器菜單中選擇菜單或庫(kù)瀏覽器菜單中選擇 File|New； (2) 單擊庫(kù)瀏覽器的圖標(biāo)單擊庫(kù)瀏覽器的圖標(biāo) 。 即可打開(kāi)一個(gè)名為即可打開(kāi)一個(gè)名為 untitled 的空的模型窗口。的空的模型窗口。 整個(gè)模型創(chuàng)建窗口的組成是：菜單欄，工具欄，編輯窗口和整個(gè)模型創(chuàng)建窗口的組成是：菜單欄，工具欄，編輯窗口和狀態(tài)欄。狀態(tài)欄。 8.1.3 SIMULINK 仿真基本步

7、驟仿真基本步驟 1. 創(chuàng)建系統(tǒng)模型創(chuàng)建系統(tǒng)模型2. 利用模型對(duì)系統(tǒng)仿真利用模型對(duì)系統(tǒng)仿真8.2 模型的創(chuàng)建模型的創(chuàng)建8.2.1 模型概念和文件操作模型概念和文件操作1. 模型概念模型概念視覺(jué)：直觀的框圖；視覺(jué)：直觀的框圖；文件形式：擴(kuò)展名為文件形式：擴(kuò)展名為.mdl 的的ASCII 碼文件；碼文件；數(shù)學(xué)：一組微分方程或差分方程；數(shù)學(xué)：一組微分方程或差分方程；行為：模擬物理器件構(gòu)成的實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。行為：模擬物理器件構(gòu)成的實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。SIMULINK 模型一般包括：模型一般包括：輸入：一般用信源輸入：一般用信源(Source)表示，可以為常數(shù)、正弦波、方表示，可以為常數(shù)、正弦波、方波

8、以及隨機(jī)信號(hào)等信號(hào)源，代表實(shí)際對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)。波以及隨機(jī)信號(hào)等信號(hào)源，代表實(shí)際對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)。系統(tǒng)：被研究系統(tǒng)的系統(tǒng)：被研究系統(tǒng)的SIMULINK 框圖；框圖；輸出：一般用信宿輸出：一般用信宿(Sink)表示，可以是示波器、圖形記錄儀表示，可以是示波器、圖形記錄儀等。等。u信源、系統(tǒng)和信宿皆可以從信源、系統(tǒng)和信宿皆可以從SIMULINK 模塊庫(kù)中直接獲得，模塊庫(kù)中直接獲得，或采用模塊庫(kù)中的模塊搭建而成?；虿捎媚K庫(kù)中的模塊搭建而成。u這這3 種結(jié)構(gòu)并不都是必需的，可能不存在輸入或輸出部分。種結(jié)構(gòu)并不都是必需的，可能不存在輸入或輸出部分。2. 文件操作文件操作(1) 保存：保存：模型窗口中的

9、模型窗口中的File 菜單下的菜單下的Save 或或Save asSIMULINK生成模型文件來(lái)保存模型，其擴(kuò)展名為生成模型文件來(lái)保存模型，其擴(kuò)展名為.mdl。(2) 創(chuàng)建新模型創(chuàng)建新模型(3) 打開(kāi)模型打開(kāi)模型在命令窗口輸入模型文件名在命令窗口輸入模型文件名(不要加擴(kuò)展名不要加擴(kuò)展名“.mdl”)；在在 MATLAB 菜單上選擇菜單上選擇File|Open；單擊庫(kù)瀏覽器或模型窗口的圖標(biāo)單擊庫(kù)瀏覽器或模型窗口的圖標(biāo) 。2. 文件操作文件操作(1) 保存：保存：模型窗口中的模型窗口中的File 菜單下的菜單下的Save 或或Save as。SIMULINK生成生成模型文件來(lái)保存模型，其擴(kuò)展名為模

10、型文件來(lái)保存模型，其擴(kuò)展名為.mdl。(2) 創(chuàng)建新模型創(chuàng)建新模型(3) 打開(kāi)模型打開(kāi)模型在命令窗口輸入模型文件名在命令窗口輸入模型文件名(不要加擴(kuò)展名不要加擴(kuò)展名“.mdl”)；在在 MATLAB 菜單上選擇菜單上選擇File|Open；單擊庫(kù)瀏覽器或模型窗口的圖標(biāo)單擊庫(kù)瀏覽器或模型窗口的圖標(biāo) 。模型文件名必須以字母開(kāi)頭，可以含數(shù)字和下畫(huà)線；模型文模型文件名必須以字母開(kāi)頭，可以含數(shù)字和下畫(huà)線；模型文件名不能與件名不能與MATLAB 命令同名。命令同名。8.2.2 模塊操作模塊操作1. 模塊的選模塊的選定定(1) 將所需要的模塊其拖到需要?jiǎng)?chuàng)建仿真模型的窗口。將所需要的模塊其拖到需要?jiǎng)?chuàng)建仿真模型

11、的窗口。(2)右擊所需的模塊，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行右擊所需的模塊，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“Add to filename”命令。命令。2. 模塊的復(fù)制模塊的復(fù)制(1) 不同窗口的模塊復(fù)制：不同窗口的模塊復(fù)制：(2) 相同模型窗口內(nèi)模塊復(fù)制：相同模型窗口內(nèi)模塊復(fù)制：3. 模塊的移動(dòng)模塊的移動(dòng)4. 模塊的刪除模塊的刪除5. 調(diào)整模塊大小調(diào)整模塊大小6. 模塊的旋轉(zhuǎn)模塊的旋轉(zhuǎn)7. 模塊增加陰影模塊增加陰影8. 顏色設(shè)定顏色設(shè)定9. 模塊名的操作模塊名的操作10. 模塊的參數(shù)和特性設(shè)置模塊的參數(shù)和特性設(shè)置11. 模塊的輸入模塊的輸入/輸出信號(hào)輸出信號(hào)8.2.2 模塊操作模塊操作1. 模塊的選模塊的選

12、定定(1) 將所需要的模塊其拖到需要?jiǎng)?chuàng)建仿真模型的窗口。將所需要的模塊其拖到需要?jiǎng)?chuàng)建仿真模型的窗口。(2)右擊所需的模塊，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行右擊所需的模塊，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“Add to filename”命令。命令。2. 模塊的復(fù)制模塊的復(fù)制(1) 不同窗口的模塊復(fù)制：不同窗口的模塊復(fù)制：(2) 相同模型窗口內(nèi)模塊復(fù)制：相同模型窗口內(nèi)模塊復(fù)制：3. 模塊的移動(dòng)模塊的移動(dòng)選中要移動(dòng)的模塊，將模塊拖動(dòng)到目標(biāo)位置，釋放鼠標(biāo)按鍵。選中要移動(dòng)的模塊，將模塊拖動(dòng)到目標(biāo)位置，釋放鼠標(biāo)按鍵。4. 模塊的刪除模塊的刪除(1) 選擇選擇Edit|Cut(刪除到剪貼版刪除到剪貼版)，或，或Edit|Cl

13、ear(徹底刪除徹底刪除)；(2) 在模塊上右擊，在彈出的菜單中執(zhí)行在模塊上右擊，在彈出的菜單中執(zhí)行Cut 或者或者Clear 命令；命令；(3) 選中要?jiǎng)h除的模塊，按選中要?jiǎng)h除的模塊，按Delete 鍵。鍵。5. 調(diào)整模塊大小調(diào)整模塊大小6. 模塊的旋轉(zhuǎn)模塊的旋轉(zhuǎn)SIMULINK 默認(rèn)信號(hào)的方向是從左到右默認(rèn)信號(hào)的方向是從左到右(即左端是輸入端，右即左端是輸入端，右端是輸出端端是輸出端)，(1) 選擇菜單選擇菜單Format|Rotate Block，可以將選定模塊順時(shí)針旋，可以將選定模塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)90；(2) 選擇菜單選擇菜單Format|Flip Block，可以將選定翻轉(zhuǎn)；，可以將選

14、定翻轉(zhuǎn)；(3) 右擊，然后從彈出的快捷菜單中選擇相應(yīng)的命令，也可以右擊，然后從彈出的快捷菜單中選擇相應(yīng)的命令，也可以完成對(duì)模塊的旋轉(zhuǎn)操作。完成對(duì)模塊的旋轉(zhuǎn)操作。7. 模塊增加陰影模塊增加陰影菜單菜單 Format|Show Drop Shadow，F(xiàn)ormat|Hide Drop Shadow8. 顏色設(shè)定顏色設(shè)定Format 菜單中的菜單中的Foreground Color；Background Color；Screen Color。9. 模塊名的操作模塊名的操作(1) 模塊名的修改：?jiǎn)螕?，編輯模塊名的修改：?jiǎn)螕簦庉嫞?2) 模塊名字體的設(shè)置：選中模塊，選擇菜單模塊名字體的設(shè)置：選中模塊，

15、選擇菜單Format|Font；(3) 模塊名的位置改變：菜單模塊名的位置改變：菜單Format|Flip Name 。10. 模塊的參數(shù)和特性設(shè)置模塊的參數(shù)和特性設(shè)置(1) 菜單菜單Edit|BLOCK parameters， “BLOCK”指的是相應(yīng)選指的是相應(yīng)選中模塊的模塊名。中模塊的模塊名。(2) 在模型窗口選中模塊，右擊，選擇在模型窗口選中模塊，右擊，選擇BLOCK parameters。(3) 雙擊模塊，打開(kāi)模塊參數(shù)對(duì)話框。雙擊模塊，打開(kāi)模塊參數(shù)對(duì)話框。8.2.3 信號(hào)線操作信號(hào)線操作1. 繪制信號(hào)線繪制信號(hào)線(1) 將鼠標(biāo)指向連線起點(diǎn)將鼠標(biāo)指向連線起點(diǎn)(某個(gè)模塊的輸出端某個(gè)模塊的

16、輸出端)，此時(shí)鼠標(biāo)的指針，此時(shí)鼠標(biāo)的指針變成十字形，按住鼠標(biāo)不放，并將其拖動(dòng)到終點(diǎn)變成十字形，按住鼠標(biāo)不放，并將其拖動(dòng)到終點(diǎn)(另一模塊的輸另一模塊的輸入端入端)釋放鼠標(biāo)即可。釋放鼠標(biāo)即可。(2) 首先選中源模塊，然后在按首先選中源模塊，然后在按Ctrl 鍵的同時(shí)，單擊目標(biāo)模塊。鍵的同時(shí)，單擊目標(biāo)模塊。2. 信號(hào)線的移動(dòng)和刪除信號(hào)線的移動(dòng)和刪除(1) 信號(hào)線的移動(dòng)信號(hào)線的移動(dòng)(2) 信號(hào)線的刪除信號(hào)線的刪除 按按 Delete 鍵；鍵； 選擇窗口菜單中的選擇窗口菜單中的 Edit|Delete； 右擊，執(zhí)行右擊，執(zhí)行 clear 或或cut 命令。命令。3. 信號(hào)線的分支和折曲信號(hào)線的分支和折曲

17、(1) 信號(hào)分支信號(hào)分支：按住按住 Ctrl 鍵，在信號(hào)線分支的地方按住鼠標(biāo)左鍵，在信號(hào)線分支的地方按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)模塊的輸入端鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)模塊的輸入端；(2) 信號(hào)折曲：信號(hào)折曲： 任意方向折曲：光標(biāo)指向需要折曲的地方，按住任意方向折曲：光標(biāo)指向需要折曲的地方，按住Shift 鍵，鍵，再按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)；再按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)； 折點(diǎn)的移動(dòng)：選中折線，將光標(biāo)指向待移的折點(diǎn)處，光標(biāo)折點(diǎn)的移動(dòng)：選中折線，將光標(biāo)指向待移的折點(diǎn)處，光標(biāo)變成了一個(gè)小圓圈，按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)；變成了一個(gè)小圓圈，按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)；4. 信號(hào)線間插入模塊信號(hào)線間插入模塊5. 信號(hào)

18、線的標(biāo)志信號(hào)線的標(biāo)志(1) 信號(hào)線注釋：雙擊需要添加注釋的信號(hào)線，在彈出的文本信號(hào)線注釋：雙擊需要添加注釋的信號(hào)線，在彈出的文本編輯框中輸入信號(hào)線的編輯框中輸入信號(hào)線的注釋內(nèi)容即可注釋內(nèi)容即可(2) 信號(hào)線上附加說(shuō)明信號(hào)線上附加說(shuō)明菜單菜單Format | Port/Singal Displays | Wide nonscalar linesFormat | Port/Singal Displays |Port data types；Format | Port/Singal Displays |Signal dimensions；Format | Port/Singal Displays |S

19、ample Time Color。8.2.4 對(duì)模型的注釋對(duì)模型的注釋(1) 創(chuàng)建模型注釋：在將用作注釋區(qū)的中心位置，雙擊，在出創(chuàng)建模型注釋：在將用作注釋區(qū)的中心位置，雙擊，在出現(xiàn)的編輯框中輸入所需的文本后?，F(xiàn)的編輯框中輸入所需的文本后。(2) 注釋位置移動(dòng)：可以直接用鼠標(biāo)拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)。注釋位置移動(dòng)：可以直接用鼠標(biāo)拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)。(3) 注釋的修改：只需單擊注釋，文本變?yōu)榫庉嫚顟B(tài)。注釋的修改：只需單擊注釋，文本變?yōu)榫庉嫚顟B(tài)。(4) 刪除注釋：按刪除注釋：按Shift 鍵，同時(shí)選中注釋，然后按鍵，同時(shí)選中注釋，然后按Delete 鍵或鍵或Backspace 鍵。鍵。(5) 注釋文本屬性控制：在注釋文本上右

20、擊，可以改變文本的注釋文本屬性控制：在注釋文本上右擊，可以改變文本的屬性，如大小、字體和對(duì)齊方式；也可以通過(guò)執(zhí)行模型窗口屬性，如大小、字體和對(duì)齊方式；也可以通過(guò)執(zhí)行模型窗口“Format”菜單下的命令實(shí)現(xiàn)。菜單下的命令實(shí)現(xiàn)。8.2.5 常用的常用的Source 信源信源1. Chirp Signal(掃頻信號(hào)模塊掃頻信號(hào)模塊)2. Clock(仿真時(shí)鐘模塊仿真時(shí)鐘模塊)3. Constant(常數(shù)模塊常數(shù)模塊)4. Sine Wave(正弦波模塊正弦波模塊)5. Repeating Sequence (周期序列周期序列)6. Signal Generator(信號(hào)發(fā)生器模塊信號(hào)發(fā)生器模塊)7.

21、 Step(階躍信號(hào)模塊階躍信號(hào)模塊)8. Ramp(斜坡信號(hào)模塊斜坡信號(hào)模塊)9. Pulse Generator(脈沖發(fā)生器模塊脈沖發(fā)生器模塊)10. Digital Clock(數(shù)字時(shí)鐘模塊數(shù)字時(shí)鐘模塊)11. From workspace (讀取工作間模塊讀取工作間模塊)12. From File(讀取文件模塊讀取文件模塊) 13. Ground(接地模塊接地模塊)14. In1(輸入接口模塊輸入接口模塊)15. Band-Limited White Noise(帶限白噪聲模塊帶限白噪聲模塊)16. Random Number(隨機(jī)數(shù)模塊隨機(jī)數(shù)模塊)17. Uniform Random Number(隨機(jī)數(shù)模塊隨機(jī)數(shù)模塊)8.2.6 常用的常用的Sink 信宿信宿D(zhuǎn)ispla