（優(yōu)選）電機(jī)控制基于的仿真當(dāng)前1頁，總共191頁。1Simulink簡介Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。使用Simulink來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)(包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng))，將是一件非常輕松的事情。它提供了一種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)拖動的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼。利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)的建模仿真，其最大的優(yōu)點是易學(xué)、易用，并能依托MATLAB提供的豐富的仿真資源。當(dāng)前2頁，總共191頁。提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制Simulink的開放式結(jié)構(gòu)允許用戶擴(kuò)展仿真環(huán)境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代碼生成自定義模塊庫，并擁有自己的圖標(biāo)和界面。與MATLAB工具箱的集成由于Simulink可以直接利用MATLAB的諸多資源與功能，因而用戶可以直接在Simulink下完成諸如數(shù)據(jù)分析、過程自動化、優(yōu)化參數(shù)等工作。當(dāng)前3頁，總共191頁。Simulink應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前4頁，總共191頁。2Simulink啟動及模型建立Simulink的啟動主要有以下兩種方法：在MATLAB的命令窗口中輸入simulink,結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個SimulinkLibraryBrowser的窗口。單擊MATLAB主窗口的快捷按鈕，打開SimulinkLibraryBrowser窗口。當(dāng)前5頁，總共191頁。Simulink模型窗口的建立

在Simulink中打開一個空白的模型窗口的方法：選中Simulink菜單系統(tǒng)中的File|New|Model菜單項后，會生成一個Simulink窗口；單擊Simulink工具欄中的“新建模型”圖標(biāo)；在MATLAB的命令窗口中選擇File|New|NewModel菜單項；

當(dāng)前6頁，總共191頁。啟動Simulink，建立系統(tǒng)模型的基本操作依次表示新建、打開系統(tǒng)模型文件依次表示新建、打開與保存系統(tǒng)模型文件當(dāng)前7頁，總共191頁。Simulink的模塊庫Simulink的模塊庫能夠?qū)ο到y(tǒng)模塊進(jìn)行有效的管理與組織可以直接將模塊庫中的模塊拖動或者拷貝到用戶的系統(tǒng)模型中以構(gòu)建動態(tài)系統(tǒng)模型。

模塊搜索

模塊描述

系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)模塊庫

當(dāng)前8頁，總共191頁。Simulink公共模塊庫Simulink中最為基礎(chǔ)、最為通用的模塊庫，它可以被應(yīng)用到不同的專業(yè)領(lǐng)域中。

連續(xù)模塊continuous、非連續(xù)模塊discontinuous離散模塊discrete、查找表模塊Look-upTable數(shù)學(xué)運(yùn)算MathOperations模型驗證模塊ModelVerification模型擴(kuò)充工具M(jìn)odel-WideUtilities端口和子系統(tǒng)模塊Ports&Subsystems、信號屬性模塊SignalAttributes信號路由模塊SignalRouting、接收模塊Sinks輸入模塊Sources用戶自定義函數(shù)模塊User-DefinedFunctions當(dāng)前9頁，總共191頁。Simulink的部分專業(yè)模塊庫DSPBlockset數(shù)字信號處理工具包Fixed-PointBlockset定點運(yùn)算控制系統(tǒng)仿真工具包PowerSystemBlockset電力電動系統(tǒng)工具包Dials&GaugesBlockset交互圖形和控制面板設(shè)計工具包CommunicationsBlockset通訊系統(tǒng)工具包CDMAReferenceBlocksetCDMACDMA通訊系統(tǒng)設(shè)計和分析工具包NonlinearControlDesignBlockset非線性控制設(shè)計工具箱MotorolaDSPDeveloper’sKitMotorolaDSP開發(fā)工具箱TIDSPDeveloper’sKitTIDSP開發(fā)工具箱當(dāng)前10頁，總共191頁。對Simulink庫瀏覽器的基本操作有：(1)使用鼠標(biāo)左鍵單擊系統(tǒng)模塊庫，如果模塊庫為多層結(jié)構(gòu)，則單擊“+”號載入庫。(2)使用鼠標(biāo)右鍵單擊系統(tǒng)模塊庫，可在單獨的窗口打開庫。(3)使用鼠標(biāo)左鍵單擊系統(tǒng)模塊，在模塊描述欄中顯示此模塊的描述。(4)使用鼠標(biāo)右鍵單擊系統(tǒng)模塊，可以得到：系統(tǒng)模塊的幫助信息;將系統(tǒng)模塊插入到系統(tǒng)模型中;查看系統(tǒng)模塊的參數(shù)設(shè)置;以及回到系統(tǒng)模塊的上一層庫。

此外還可以進(jìn)行以下操作：

(1)使用鼠標(biāo)左鍵選擇并拖動系統(tǒng)模塊，并將其拷貝到系統(tǒng)模型中。

(2)在模塊搜索欄中搜索所需的系統(tǒng)模塊。當(dāng)前11頁，總共191頁。例：簡單系統(tǒng)的輸入為一個正弦波信號，輸出為此正弦波信號與一個常數(shù)的乘積。要求建立系統(tǒng)模型，并以圖形方式輸出系統(tǒng)運(yùn)算結(jié)果。已知系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述為系統(tǒng)輸入：u(t)=sint,t≥0

系統(tǒng)輸出：y(t)=au(t),a≠0當(dāng)前12頁，總共191頁。相關(guān)操作：模塊庫SineWave來自sources;Gain來自MathOperations；Scope來自Sinks連接方法(1)拖動對應(yīng)端口進(jìn)行連接(2)單擊起始模塊后，按Ctrl鍵再單擊目標(biāo)模塊模塊復(fù)制傳統(tǒng)方式Ctrl+C/Ctrl+V、或Ctrl鍵再拖動模塊模塊插入對于單輸入單輸出模塊，只需將這個模塊移到線上就可以自動連接。當(dāng)前13頁，總共191頁。連線操作連線分支使用鼠標(biāo)右鍵單擊需要分支的信號連線（光標(biāo)變成“+”），然后拖動到目標(biāo)模塊。使用鼠標(biāo)左鍵單擊并拖動以改變信號連線的路徑。按下Shift鍵的同時，在信號連線上單擊鼠標(biāo)左鍵并拖動，可以生成新的節(jié)點。在節(jié)點上使用鼠標(biāo)左鍵單擊并拖動，可以改變信號連線路徑。當(dāng)前14頁，總共191頁。信號組合

在利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真時，在很多情況下，需要將系統(tǒng)中某些模塊的輸出信號（一般為標(biāo)量）組合成一個向量信號，并將得到的信號作為另外一個模塊的輸入。來自SignalRouting的BusCreator當(dāng)前15頁，總共191頁。3Simulink模型仿真系統(tǒng)模塊參數(shù)設(shè)置與系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置雙擊系統(tǒng)模塊，打開系統(tǒng)模塊的參數(shù)設(shè)置對話框。在參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)置合適的模塊參數(shù)。設(shè)置合適的系統(tǒng)仿真參數(shù)以進(jìn)行動態(tài)系統(tǒng)的仿真在Simulation菜單的Simulationparameters...子菜單中進(jìn)行設(shè)置，如仿真時間等運(yùn)行仿真單擊系統(tǒng)模型編輯器上的Play圖標(biāo)(黑色三角)或選擇Simulation菜單下的Start便可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)束后雙擊Scope模塊以顯示系統(tǒng)仿真的輸出結(jié)果當(dāng)前16頁，總共191頁。4Simulink子系統(tǒng)介紹Simulink提供的子系統(tǒng)功能可以大大地增強(qiáng)Simulink系統(tǒng)模型框圖的可讀性。子系統(tǒng)可以理解為一種“容器”，此容器能夠?qū)⒁唤M相關(guān)的模塊封裝到一個單獨的模塊中，并且與原來系統(tǒng)模塊組的功能一致。當(dāng)前17頁，總共191頁。子系統(tǒng)建立方法(2種)在已有的系統(tǒng)模型中建立子系統(tǒng)：首先框選待封裝的區(qū)域，即在模型編輯器背景中單擊鼠標(biāo)左鍵并拖動，選中需要放置到子系統(tǒng)中的模塊與信號（或在按下Shift鍵的同時，用鼠標(biāo)左鍵單擊所需模塊）；然后選擇Edit菜單下的CreateSubsystem，即可建立子系統(tǒng)。建立空的子系統(tǒng)：Subsystems模塊庫中的模塊建立子系統(tǒng)。這樣建立的子系統(tǒng)內(nèi)容為空，然后雙擊子系統(tǒng)對其進(jìn)行編輯。當(dāng)前18頁，總共191頁。子系統(tǒng)操作在生成子系統(tǒng)之后，用戶可以對子系統(tǒng)進(jìn)行各種與系統(tǒng)模塊相類似的操作，這時子系統(tǒng)相當(dāng)于具有一定功能的系統(tǒng)模塊。例如，子系統(tǒng)的命名、子系統(tǒng)視圖的修改、子系統(tǒng)的顯示顏色等等。當(dāng)然子系統(tǒng)也有其特有的操作，如子系統(tǒng)的顯示（用鼠標(biāo)左鍵雙擊子系統(tǒng)模塊即可打開子系統(tǒng)）、子系統(tǒng)的封裝等等。當(dāng)前19頁，總共191頁。Inport輸入模塊與Outport輸出模塊

在系統(tǒng)模型中建立子系統(tǒng)時，Simulink會自動生成Inport模塊（Sources模塊庫中的In1模塊）與Outport模塊（Sinks模塊庫中的Out1模塊）。Inport模塊作為子系統(tǒng)的輸入端口，Outport作為子系統(tǒng)的輸出端口，它們被用來完成子系統(tǒng)和主系統(tǒng)之間的通訊。

Inport和Outport用來對信號進(jìn)行傳遞，不改變信號的任何屬性；另外，信號標(biāo)簽可以越過它們進(jìn)行傳遞。如果需要建立多輸入多輸出的子系統(tǒng)，則需要使用多個Inport模塊與Outport模塊，而且最好使用合適的名稱對Inport模塊與Outport模塊進(jìn)行命名。當(dāng)前20頁，總共191頁。5Simulink與Matlab的接口設(shè)計由MATLAB工作空間變量設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)模塊參數(shù)可以是常量也可以工作空間變量直接使用MATLAB工作空間中的變量設(shè)置模塊參數(shù)。使用變量的表達(dá)式設(shè)置模塊參數(shù)。例如，如果a是定義在MATLAB中的變量，則表達(dá)式a、a^2+5、exp(–a)等均可以作為系統(tǒng)模塊的參數(shù)當(dāng)前21頁，總共191頁。將信號輸出到MATLAB工作空間中

使用示波器模塊Scope的輸出信號，可以使用戶對輸出的信號進(jìn)行簡單的定性分析。使用Sinks模塊庫中的ToWorkspace模塊，可以輕易地將信號輸出到MATLAB工作空間中。信號輸出的名稱在ToWorkspace模塊的對話框中設(shè)置，此對話框還可以設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的點數(shù)、輸出的間隔，以及輸出數(shù)據(jù)的類型等。其中輸出類型有三種形式：數(shù)組、結(jié)構(gòu)以及帶有時間變量的結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)束或暫停時信號被輸出到工作空間中。當(dāng)前22頁，總共191頁。使用工作空間變量作為系統(tǒng)輸入信號

Simulink與MATLAB的數(shù)據(jù)交互是相互的，除了可以將信號輸出到MATLAB工作空間中之外，用戶還可以使用MATLAB工作空間中的變量作為系統(tǒng)模型的輸入信號。使用Sources模塊庫中的FromWorkspace模塊可以將MATLAB工作空間中的變量作為系統(tǒng)模型的輸入信號。此變量的格式如下所示：

>>t=0:0.1:10; >>x=sin(t); >>input=[t',x'];

系統(tǒng)輸入信號input的作用相當(dāng)于Sources模塊中的SineWave模塊當(dāng)前23頁，總共191頁。向量與矩陣Simulink所使用的信號可以是標(biāo)量也能夠傳遞和使用向量信號。例如，向量增益可以作用在一個標(biāo)量信號上，產(chǎn)生一個向量輸出。Simulink最重要的特性就是支持矩陣形式的信號，它可以區(qū)分行和列向量并傳遞矩陣。通過對模塊做適當(dāng)?shù)呐渲?，可以使模塊能夠接受矩陣作為模塊參數(shù)。當(dāng)前24頁，總共191頁。MATLABFunction與Function模塊

除了使用上述的方式進(jìn)行Simulink與MATLAB之間的數(shù)據(jù)交互，用戶還可以使用FunctionsandTables模塊庫中的Function模塊（簡稱為Fcn模塊）或FunctionsandTables模塊庫中的MATLABFunction模塊（簡稱為MATLABFcn模塊）進(jìn)行彼此間的數(shù)據(jù)交互。

Fcn模塊一般用來實現(xiàn)簡單的函數(shù)關(guān)系，在Fcn模塊中：

(1)輸入總是表示成u，u可以是一個向量。

(2)可以使用C語言表達(dá)式，例如sin(u[1])+cos(u[2])。

(3)輸出永遠(yuǎn)為一個標(biāo)量。當(dāng)前25頁，總共191頁。(2)可以使用C語言表達(dá)式，例如sin(u[1])+cos(u[2])。

(3)輸出永遠(yuǎn)為一個標(biāo)量。

MATLABFcn一般用來調(diào)用MATLAB函數(shù)來實現(xiàn)一定的功能，在MATLABFcn模塊中：

(1)所要調(diào)用的函數(shù)只能有一個輸出（可以是一個向量）。

(2)單輸入函數(shù)只需使用函數(shù)名，多輸入函數(shù)輸入需要引用相應(yīng)的元素，如mean、sqrt、myfunc(u(1),u(2))。

(3)在每個仿真步長內(nèi)都需要調(diào)用MATLAB解釋器。

使用Fcn模塊與MATLABFcn模塊進(jìn)行Simulink與MATLAB之間的數(shù)據(jù)交互。當(dāng)前26頁，總共191頁。使用Fcn與MATLABFcn模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

函數(shù)表達(dá)式

Matlab函數(shù)

MATLAB函數(shù)當(dāng)前27頁，總共191頁。6Scope高級使用技術(shù)打印輸出

參數(shù)設(shè)置

視圖整體縮放

Y軸縮放

視圖自動縮放

X軸縮放

保存當(dāng)前坐標(biāo)軸設(shè)置

恢復(fù)坐標(biāo)軸設(shè)置

懸浮Scope開關(guān)

懸浮時信號選擇

去除坐標(biāo)軸選擇

當(dāng)前28頁，總共191頁。1)Scope的參數(shù)設(shè)置使用Scope模塊的參數(shù)設(shè)置選項卡能夠?qū)ο到y(tǒng)仿真輸出結(jié)果顯示進(jìn)行更多的控制，而不僅僅是上述的簡單控制。圖36、圖37所示分別為Scope模塊參數(shù)設(shè)置選項卡中的General選項卡與DataHistory選項卡。當(dāng)前29頁，總共191頁。Scope模塊的General選項卡坐標(biāo)系標(biāo)簽

坐標(biāo)系數(shù)目

顯示時間范圍

懸浮Scope開關(guān)

當(dāng)前30頁，總共191頁。Scope模塊的Datahistory選項卡信號顯示點數(shù)限制

保存信號至工作空間變量

當(dāng)前31頁，總共191頁。下面簡單介紹一下各選項卡的功能與使用。

1)坐標(biāo)系數(shù)目（Numberofaxes）功能描述：在一個Scope輸出模塊中使用多個坐標(biāo)系窗口同時輸出多個信號。在默認(rèn)設(shè)置下，Scope模塊僅顯示一個坐標(biāo)系窗口。

2)懸浮Scope開關(guān)（Floatingscope）功能描述：將Scope模塊切換為懸浮Scope模塊。當(dāng)前32頁，總共191頁。3)顯示時間范圍（Timerange）功能描述：設(shè)置信號顯示的時間范圍。注意：信號顯示的時間范圍與系統(tǒng)仿真時間范圍并不等同，并且坐標(biāo)系所示的時間范圍并非為絕對時間，而是指相對時間范圍，坐標(biāo)系的左下角的時間偏移（Timeoffset）給出了時間的起始偏移量（即顯示時間范圍的起始時刻）。

4)坐標(biāo)系標(biāo)簽（Ticklabels）功能描述：確定Scope模塊中各坐標(biāo)系是否帶有坐標(biāo)軸標(biāo)簽。下方坐標(biāo)系使用標(biāo)簽（bottomaxisonly）以及都不使用標(biāo)簽（none）。用戶最好使用標(biāo)簽，這有利于對信號的觀察理解.當(dāng)前33頁，總共191頁。5)信號顯示點數(shù)限制（Limitdatapointstolast）功能描述：限制信號顯示的數(shù)據(jù)點的數(shù)目，Scope模塊會自動對信號進(jìn)行截取以顯示信號的最后n個點（這里n為設(shè)置的數(shù)值）。6)保存信號至工作空間變量(Savedatatoworkspace)

功能描述：將由Scope模塊顯示的信號保存到Matlab工作空間變量中，以便于對信號進(jìn)行更多的定量分析。數(shù)據(jù)保存類型有三種：帶時間變量的結(jié)構(gòu)體（structurewithtime）、結(jié)構(gòu)體（structure）以及數(shù)組變量（Array）。這與前面所介紹的Sinks模塊庫中的Toworkspace模塊類似。當(dāng)前34頁，總共191頁。此外，在Scope模塊中的坐標(biāo)系中單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇彈出菜單中坐標(biāo)系屬性設(shè)置命令（axesproperties），將彈出下圖所示的坐標(biāo)系屬性設(shè)置對話框。用戶可以對Scope模塊的坐標(biāo)系標(biāo)題與顯示信號范圍進(jìn)行合適的設(shè)置，以滿足仿真輸出結(jié)果顯示的需要。當(dāng)前35頁，總共191頁。坐標(biāo)系屬性設(shè)置對話框 設(shè)置信號顯示幅值范圍坐標(biāo)系標(biāo)題：一般采用信號名稱當(dāng)前36頁，總共191頁。7S函數(shù)的設(shè)計和調(diào)用S函數(shù)是擴(kuò)展Simulink功能的強(qiáng)有力工具，它使用戶可以利用MATLAB、C語言、C++語言等程序創(chuàng)建自己定義的Simulink模塊。C，C++，Ada，andFortanS-Functions需要編譯為Mex文件，就和其它MEX文件一樣，Simulink可以隨時動態(tài)的調(diào)用這些文件。S函數(shù)使用的是一種比較特殊的調(diào)用格式，可以和Simulink求解器交互式操作。S-Functions功能非常全面，適用于連續(xù)、離散以及混合系統(tǒng)。S函數(shù)允許用戶向模型中添加自己編寫的模塊，只要按照一些簡單的規(guī)則，就可以在S-Functions添加設(shè)計算法。在編寫好S-Functions之后就可以在S-Functions模塊中添加相應(yīng)得函數(shù)名，也可以通過封裝技術(shù)來訂制自己的交互界面。當(dāng)前37頁，總共191頁。S函數(shù)的調(diào)用在Simulink使用S-Functions的方法就是從Simulink中的User-DefinedFunctions模塊庫中向Simulink模型文件窗口中拖放S-Function模塊。然后在S-Functions模塊的對話框中的S-FunctionsName框中輸入S函數(shù)的文件名，在S-FunctionsParameters框中輸入S函數(shù)的參數(shù)值。在點擊edit的選項后可以編輯S函數(shù)的代碼部分，利用S函數(shù)實現(xiàn)需要的功能主要是代碼部分的修改。當(dāng)前38頁，總共191頁。對于代碼部分的修改，可以使用MATLAB語言按照S-Functions的格式來編寫代碼。MATLAB提供了一個模板文件，方便S-Function的編寫，該模板文件位于MATLAB根目錄toolbox/Simulink/blocks下

模板函數(shù)的代碼如下：function[sys,x0,str,ts]=sfuntmpl(t,x,u,flag)switchflag,case0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;case1,sys=mdlDerivatives(t,x,u);case2,sys=mdlUpdate(t,x,u);

case3,

sys=mdlOutputs(t,x,u);

case4,sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);case9,sys=mdlTerminate(t,x,u);otherwiseerror(['Unhandledflag=',num2str(flag)]);end當(dāng)前39頁，總共191頁。function[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizessizes=simsizes;sizes.NumContStates=0;sizes.NumDiscStates=0;sizes.NumOutputs=0;sizes.NumInputs=0;sizes.DirFeedthrough=1;sizes.NumSampleTimes=1;sys=simsizes(sizes);x0=[];str=[];ts=[00];functionsys=mdlDerivatives(t,x,u)sys=[];functionsys=mdlUpdate(t,x,u)sys=[];functionsys=mdlOutputs(t,x,u)sys=[];functionsys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)sampleTime=1;sys=t+sampleTime;functionsys=mdlTerminate(t,x,u)sys=[];當(dāng)前40頁，總共191頁。M文件S-Functions可用的子函數(shù)說明如下：（1）mdlInitializeSizes：定義S-Function模塊的基本特性，包括采樣時間、連續(xù)或者離散狀態(tài)的初始條件和sizes數(shù)組。（2）mdlDerivatives：計算連續(xù)狀態(tài)變量的微分方程。（3）mdlUpdate：更新離散狀態(tài)、采樣時間和主時間同步的要求。（4）mdlOutputs：計算S-Function的輸出。（5）mdlGetTimeOfNextVarHit:計算下一個采樣時間點的絕對時間。（6）mdlTerminate：結(jié)束仿真任務(wù)。當(dāng)前41頁，總共191頁。S-function默認(rèn)的4個輸入?yún)?shù)t、x、u和flag，他們的次序不能變動，各自代表的意義是：

t：表示當(dāng)前仿真時刻，是采用絕對計量的時間值，是從仿真開始模型運(yùn)行時間的計量值。

x：模塊的狀態(tài)向量，包括連續(xù)狀態(tài)向量和離散狀態(tài)向量。

u：模塊的輸入向量。

flag：執(zhí)行不同操作的標(biāo)記變量。當(dāng)前42頁，總共191頁。S-Function默認(rèn)的4個返回參數(shù)為sys、x0、str和ts，他們的次序也不能改變，代表的意義為：

sys：通用返回函數(shù)；

x0：初始狀態(tài)值，當(dāng)flag的值為0時才有效；

str：沒有明確定義，是MathWorks為將來應(yīng)用所作的保留。

ts：一個m×2矩陣，它的兩列分別表示采樣時間間隔和偏移。當(dāng)前43頁，總共191頁。8使用命令操作對系統(tǒng)進(jìn)行仿真支持命令窗口運(yùn)行仿真的函數(shù)有4個，即sim、simset、simget和set_param。（1）sim函數(shù)sim函數(shù)的作用是運(yùn)行一個由Simulink建立的模型，其調(diào)用格式為：[t,x,y]=sim(modname,timespan,options,ut);當(dāng)前44頁，總共191頁。

其中，t為返回的仿真時間向量；

x為返回的狀態(tài)矩陣；

y為返回的輸出矩陣；

modname為系統(tǒng)Simulink模型文件名；

timespan為仿真時間；options為仿真參數(shù)選擇項，由simset設(shè)置；ut為選擇外部產(chǎn)生輸入,ut=[T,u1,u2,…,un]。[說明]上述參數(shù)中，若省略timespan,options,ut則由框圖模型的對話框SimulationParameters設(shè)置仿真參數(shù)。當(dāng)前45頁，總共191頁。（2）simset函數(shù)

simset函數(shù)用來為sim函數(shù)建立或編輯仿真參數(shù)或規(guī)定算法，并把設(shè)置結(jié)果保存在一個結(jié)構(gòu)變量中。它有如下4種用法：

(a)options=simset(property,value,…)：把property代表的參數(shù)賦值為value，結(jié)果保存在結(jié)構(gòu)options中。

(b)options=simset(old_opstruct,property,value,…)：把已有的結(jié)構(gòu)old_opstruct(由simset產(chǎn)生)中的參數(shù)property重新賦值為value，結(jié)果保存在新結(jié)構(gòu)options中。

(c)options=simset(old_opstruct,new_opstruct)：用結(jié)構(gòu)new_opstruct的值替代已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)old_opstruct的值。

(d)simset：顯示所有的參數(shù)名和它們可能的值。當(dāng)前46頁，總共191頁。(3)simget函數(shù)

simget函數(shù)用來獲得模型的參數(shù)設(shè)置值。如果參數(shù)值是用一個變量名定義的，simget返回的也是該變量的值而不是變量名。如果該變量在工作空間中不存在(即變量未被賦值)，則Simulink給出一個出錯信息。該函數(shù)有如下3種用法：

(a)struct=simget(modname)：返回指定模型model的參數(shù)設(shè)置的options結(jié)構(gòu)。

(b)value=simget(modname,property)：返回指定模型model的參數(shù)property的值。

(c)value=simget(options,property)：獲取options結(jié)構(gòu)中的參數(shù)property的值。如果在該結(jié)構(gòu)中未指定該參數(shù)，則返回一個空陣。用戶只需輸入能夠唯一識別它的那個參數(shù)名稱的前幾個字符即可，對參數(shù)名稱中字母的大小寫不作區(qū)別。當(dāng)前47頁，總共191頁。(4)set_param函數(shù)

set_param函數(shù)的功能很多，這里只介紹如何用set_param函數(shù)設(shè)置Simulink仿真參數(shù)以及如何開始、暫停、終止仿真進(jìn)程或者更新顯示一個仿真模型。

(a)設(shè)置仿真參數(shù)

調(diào)用格式為：

set_param(modname,property,value,…)

其中modname為設(shè)置的模型名，property為要設(shè)置的參數(shù)，value是設(shè)置值。這里設(shè)置的參數(shù)可以有很多種，而且和用simset設(shè)置的內(nèi)容不盡相同，相關(guān)參數(shù)的設(shè)置可以參考有關(guān)資料。

(b)控制仿真進(jìn)程

調(diào)用格式為：

set_param(modname,'SimulationCommand','cmd')

其中mode為仿真模型名稱，而cmd是控制仿真進(jìn)程的各個命令，包括start、stop、pause、comtinue或update。在使用這兩個函數(shù)的時候，需要注意必須先把模型打開。當(dāng)前48頁，總共191頁。第7章Simulink的應(yīng)用

7.1Simulink工作平臺的啟動

7.2Simulink仿真原理7.3Simulink模塊庫7.4仿真模型的建立和模塊參數(shù)及屬性的設(shè)置7.5其他應(yīng)用模塊集及Simulink擴(kuò)展庫當(dāng)前49頁，總共191頁。7.1Simulink工作平臺啟動Simulink，通常有兩種方法：（1）在MATLAB命令窗口中直接輸入Simulink命令；（2）在MATLAB工具欄上單擊Simulink按鈕，如圖7.1所示。

圖7.1啟動Simulink

這樣就可打開了Simulink的SimulinkLibraryBrower(庫模塊瀏覽器)，如圖7.2所示。在菜單欄中執(zhí)行File/New/Model命令，就建立了一個名為untitled的模型窗口，如圖7.3所示。在建立了空的模塊窗口后，用戶可以在此窗口中創(chuàng)建自己需要的Simulink模型。當(dāng)前50頁，總共191頁。圖7.2庫模塊瀏覽器

圖7.3新建的空白模塊窗口

當(dāng)前51頁，總共191頁。7.2

Simulink的仿真原理7.2.1Simulink仿真模塊通常，Simulink仿真系統(tǒng)包括輸入(Input)、狀態(tài)(states)和輸出(Output)三個部分?！ぽ斎肽K：即信號源模塊，包括常數(shù)字信號源和用戶自定義信號；·狀態(tài)模塊：即被模擬的系統(tǒng)模塊，是系統(tǒng)建模的核心和主要部分；·輸出模塊：即信號顯示模塊，它能夠以圖形方式、文件格式進(jìn)行顯示。注意：在設(shè)計一個模型時，必須先確定這三個部分的意，以及它們之間的聯(lián)系；Simulink的仿真模型并非一定要完全包括這三個部分，它可以缺少其中一個或者兩個；Simulink的狀態(tài)模塊可以是連續(xù)的、離散的，或者它們二者的結(jié)合。當(dāng)前52頁，總共191頁。7.2.2Simulink仿真過程1．初始化階段①對模型的參數(shù)進(jìn)行估計，得到它們實際計算的值。②展開模型的各個層次；③按照更新的次序?qū)δＰ瓦M(jìn)行排序；④確定那些顯式化的信號屬性，并檢查每個模塊是否能夠接受連接它們輸入端的信號；⑤確定所有非顯式的信號采樣時間模塊的采樣時間；⑥分配和初始化存儲空間，以便存儲每個模塊的狀態(tài)和當(dāng)前值的輸出。2．模型執(zhí)行階段模型仿真是通過數(shù)值積分來進(jìn)行完成的，計算數(shù)值積分可以采用以下兩步來進(jìn)行：①按照秩序計算每個模塊的積分；②根據(jù)當(dāng)前輸入和狀態(tài)來決定狀態(tài)的微分，得到微分矢量，然后把它返回給解法器，以計算下一個采樣點的狀態(tài)矢量。在每一個時間步中，Simulink依次解決下列問題：

·按照秩序更新模塊的輸出；

·按照秩序更新模塊的狀態(tài)；

·檢查模塊連續(xù)狀態(tài)的不連續(xù)點；

·計算下一個仿真時間步的時間。當(dāng)前53頁，總共191頁。7.3.1連續(xù)模塊庫(Continuous)

在連續(xù)模塊(Continuous)庫中包括了常見的連續(xù)模塊，這些模塊如圖所示。

7.3Simulink模塊庫

在庫模塊瀏覽器中單擊Simulink前面的“+”號，就能夠看到Simulink的模塊庫，如圖7.2所示。

當(dāng)前54頁，總共191頁。4.傳遞函數(shù)模塊(TransferFcn)功能：用執(zhí)行一個線性傳遞函數(shù)。5.零極點傳遞函數(shù)模塊(Zero-Pole)功能：用于建立一個預(yù)先指定的零點、極點，并用延遲算子s表示的連續(xù)。6．存儲器模塊(Memory)功能：保持輸出前一步的輸入值。7．傳輸延遲模塊(TransportDelay)功能：用于將輸入端的信號延遲指定的時間后再傳輸給輸出信號。8．可變傳輸延遲模塊(VariableTransportDelay)功能：用于將輸入端的信號進(jìn)行可變時間的延遲。1.積分模塊(Integrator)：功能：對輸入變量進(jìn)行積分。說明：模塊的輸入可以是標(biāo)量，也可以是矢量；輸入信號的維數(shù)必須與輸入信號保持一致。2.微分模塊(Derivative)功能：通過計算差分?u/

?t近似計算輸入變量的微分。3.線性狀態(tài)空間模塊(State-Space)功能：用于實現(xiàn)以下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)：當(dāng)前55頁，總共191頁。7.3.2離散模塊庫(Discrete)

離散模塊庫(Discrete)主要用于建立離散采樣的系統(tǒng)模型，包括的主要模塊，如圖所示。1．零階保持器模塊(Zero-Order-Hold)功能：在一個步長內(nèi)將輸出的值保持在同一個值上。當(dāng)前56頁，總共191頁。2．單位延遲模塊(UnitDelay)功能：將輸入信號作單位延遲，并且保持一個采樣周期相當(dāng)于時間算子z-1

。3．離散時間積分模塊(DiscreteTimeIntegrator)功能：在構(gòu)造完全離散的系統(tǒng)時，代替連續(xù)積分的功能。使用的積分方法有：向前歐拉法、向后歐拉法、梯形法。4．離散狀態(tài)空間模塊(DiscreteStateSpace)功能：用于實現(xiàn)如下數(shù)學(xué)方程描述的系統(tǒng)：5．離散濾波器模塊(DiscreteFilter)功能：用于實現(xiàn)無限脈沖響應(yīng)(IIR)和有限脈沖響應(yīng)(FIR)的數(shù)字濾波器。6．離散傳遞函數(shù)模塊(DiscreteTransferFcn)功能：用于執(zhí)行一個離散傳遞函數(shù)。7．離散零極點傳遞函數(shù)模塊(DiscreteZero-Pole)功能：用于建立一個預(yù)先指定的零點、極點，并用延遲算子z-1表示的離散系統(tǒng)。8．一階保持器模塊(FirstOrderHold)功能：在一定時間間隔內(nèi)保持一階采樣。當(dāng)前57頁，總共191頁。7.3.3函數(shù)與表格模塊庫(Function&Table)

函數(shù)與表格模塊庫(Function&Table)主要實現(xiàn)各種一維、二維或者更高維函數(shù)的查表，另外用戶還可以根據(jù)自己需要創(chuàng)建更復(fù)雜的函數(shù)。該模塊庫包括多個主要模塊、如圖7.7所示。當(dāng)前58頁，總共191頁。1.一維查表模塊(Look-UpTable)

一維查表模塊(Look-UpTable)實現(xiàn)對單路輸入信號的查表和線性插值。2．二維查表模塊(Look-UpTable2-D)功能：根據(jù)給定的二維平面網(wǎng)格上的高度值，把輸入的兩個變量經(jīng)過查表、插值，計算出模塊的輸出值，并返回這個值。說明：對二維輸入信號進(jìn)行分段線性變換。3．自定義函數(shù)模塊(Fcn)功能：用于將輸入信號進(jìn)行指定的函數(shù)運(yùn)算，最后計算出模塊的輸出值。說明：輸入的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)符合C語言編程規(guī)范；與MATLAB中的表達(dá)式有所不同，不能完成矩陣運(yùn)算。4．MATLAB函數(shù)模塊(MATLABFcn)功能：對輸入信號進(jìn)行MATLAB函數(shù)及表達(dá)式的處理。說明：模塊為單輸入模塊；能夠完成矩陣運(yùn)算。注意：從運(yùn)算速度角度，Mathfunction模塊要比Fcn模塊慢。當(dāng)需要提高速度時，可以考慮采用Fcn或者S函數(shù)模塊。5．S-函數(shù)模塊(S-Function)功能：按照Simulink標(biāo)準(zhǔn)，編寫用戶自己的Simulink函數(shù)。它能夠?qū)ATLAB語句、C語言等編寫的函數(shù)放在Simulink模塊中運(yùn)行，最后計算模塊的輸出值。當(dāng)前59頁，總共191頁。7.3.4數(shù)學(xué)模塊庫(Math)

數(shù)學(xué)模塊庫(Math)包括多個數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊，如圖7.8所示。當(dāng)前60頁，總共191頁。3.矢量的點乘模塊(DotProduct)功能：矢量的點乘模塊(DotProduct)用于實現(xiàn)輸入信號的點積運(yùn)算。4.增益模塊(Gain)功能：增益模塊(Gain)的作用是把輸入信號乘以一個指定的增益因子，使輸入產(chǎn)生增益。1.求和模塊(Sum)功能：求和模塊(Sum)用于對多路輸入信號進(jìn)行求和運(yùn)算，并輸出結(jié)果。2.乘法模塊(Product)功能：乘法模塊(Product)用于實現(xiàn)對多路輸入的乘積、商、矩陣乘法或者模塊的轉(zhuǎn)置等。5.常用數(shù)學(xué)函數(shù)模塊(MathFunction)功能：用于執(zhí)行多個通用數(shù)學(xué)函數(shù)，其中包含exp、log、log10、square、sqrt、pow、reciprocal、hypot、rem、mod等。當(dāng)前61頁，總共191頁。6.三角函數(shù)模塊(TrigonometricFunction)功能：用于對輸入信號進(jìn)行三角函數(shù)運(yùn)算，共有10種三角函數(shù)供選擇。7.特殊數(shù)學(xué)模塊特殊數(shù)學(xué)模塊中包括求最大最小值模塊(MinMax)、取絕對值模塊(Abs)、符號函數(shù)模塊(Sign)、取整數(shù)函數(shù)模塊(RoundingFunction)等。8.數(shù)字邏輯函數(shù)模塊數(shù)字邏輯函數(shù)模塊包括復(fù)合邏輯模塊(CombinationalLogic)、邏輯運(yùn)算符模塊(LogicalOperator)、位邏輯運(yùn)算符模塊(BitwiseLogicalOperator)等。9.關(guān)系運(yùn)算模塊(RelationalOperator)

關(guān)系符號包括：==(等于)、≠(不等于)、<(小于)、<=(小于等于)、>(大于)、>=(大于等于)等。10.復(fù)數(shù)運(yùn)算模塊復(fù)數(shù)運(yùn)算模塊包括計算復(fù)數(shù)的模與幅角(ComplextoMagnitude-Angle)、由模和幅角計算復(fù)數(shù)(Magnitude-AngletoComplex)、提取復(fù)數(shù)實部與虛部模塊(ComplextoRealandImage)、由復(fù)數(shù)實部和虛部計算復(fù)數(shù)(RealandImagetoComplex)。當(dāng)前62頁，總共191頁。非線性模塊(Nonlinear)非線性模塊(Nonlinear)中包括一些常用的非線性模塊，如圖7.9所示。當(dāng)前63頁，總共191頁。1.比率限幅模塊(RateLimiter)功能：用于限制輸入信號的一階導(dǎo)數(shù)，使得信號的變化率不超過規(guī)定的限制值。2．飽和度模塊(Saturation)功能：用于設(shè)置輸入信號的上下飽和度，即上下限的值，來約束輸出值。3．量化模塊(Quantizer)功能：用于把輸入信號由平滑狀態(tài)變成臺階狀態(tài)。4．死區(qū)輸出模塊(DeadZone)功能：在規(guī)定的區(qū)內(nèi)沒有輸出值。5．繼電模塊(Relay)功能：繼電模塊(Relay)用于實現(xiàn)在兩個不同常數(shù)值之間進(jìn)行切換。6．選擇開關(guān)模塊(Switch)功能：根據(jù)設(shè)置的門限來確定系統(tǒng)的輸出。當(dāng)前64頁，總共191頁。7.3.6信號與系統(tǒng)模塊庫(signals&Systems)信號與系統(tǒng)模塊庫(signals&Systems)包括的主要模塊如圖7.11所示。當(dāng)前65頁，總共191頁。1.Bus信號選擇模塊(BusSelector)功能：用于得到從Mux模塊或其它模塊引入的Bus信號。2.混路器模塊(Mux)功能：把多路信號組成一個矢量信號或者Bus信號。3.分路器模塊(Demux)功能：把混路器組成的信號按照原來的構(gòu)成方法分解成多路信號。4.信號合成模塊(Merge)功能：把多路信號進(jìn)行合成一個單一的信號。5.接收/傳輸信號模塊(From/Goto)功能：接收/傳輸信號模塊(From/Goto)常常配合使用，F(xiàn)rom模塊用于從一個Goto模塊中接收一個輸入信號，Goto模塊用于把輸入信號傳遞給From模塊。6．初始值設(shè)定模塊(IC)功能：初始值設(shè)定模塊(IC)用于設(shè)定與輸出端口連接的模塊的初始值。當(dāng)前66頁，總共191頁。7.3.7信號輸出模塊(Sinks)

信號輸出模塊(Sinks)包括的主要模塊如圖7.12所示。圖7.12輸出顯示模塊庫當(dāng)前67頁，總共191頁。1.示波器模塊(Scope)功能：顯示在仿真過程中產(chǎn)生的輸出信號，用于在示波器中顯示輸入信號與仿真時間的關(guān)系曲線，仿真時間為x軸。2.二維信號顯示模塊(XYGraph)功能：在MATLAB的圖形窗口中顯示一個二維信號圖，并將兩路信號分別作為示波器坐標(biāo)的x軸與y軸，同時把它們之間的關(guān)系圖形顯示出來。3.顯示模塊(Display)功能：按照一定的格式顯示輸入信號的值?？晒┻x擇的輸出格式包括：short、long、short_e、long_e、bank等。4.輸出到文件模塊(ToFile)功能：按照矩陣的形式把輸入信號保存到一個指定的MAT文件。第一行為仿真時間，余下的行則是輸入數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)點是輸入矢量的一個分量。5.輸出到工作空間模塊(ToWorkspace)功能：把信號保存到MATLAB的當(dāng)前工作空間，是另一種輸出方式。6.終止信號模塊(Terminator)功能：中斷一個未連接的信號輸出端口。7.結(jié)束仿真模塊(Stopsimulation)功能：停止仿真過程。當(dāng)輸入為非零時，停止系統(tǒng)仿真。當(dāng)前68頁，總共191頁。信號源模塊庫(Sources)信號源模塊庫(Sources)包括的主要模塊如圖7.13所示。圖7.13信號源模塊庫當(dāng)前69頁，總共191頁。1．輸入常數(shù)模塊(Constant)功能：產(chǎn)生一個常數(shù)。該常數(shù)可以是實數(shù)，也可以是復(fù)數(shù)。2．信號源發(fā)生器模塊(SignalGenerator)功能：產(chǎn)生不同的信號，其中包括：正弦波、方波、鋸齒波信號。3．從文件讀取信號模塊(FromFile)功能：從一個MAT文件中讀取信號，讀取的信號為一個矩陣，其矩陣的格式與ToFile模塊中介紹的矩陣格式相同。如果矩陣在同一采樣時間有兩個或者更多的列，則數(shù)據(jù)點的輸出應(yīng)該是首次出現(xiàn)的列。4．從工作空間讀取信號模塊(FromWorkspace)功能：從MATLAB工作空間讀取信號作為當(dāng)前的輸入信號。5．隨機(jī)數(shù)模塊(RandomNumber)功能：產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，默認(rèn)的隨機(jī)數(shù)是期望為0，方差為1的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布量。6．帶寬限制白噪聲模塊(BandLimitedWhiteNoise)功能：實現(xiàn)對連續(xù)或者混雜系統(tǒng)的白噪聲輸入。7．其它模塊除以上介紹的常用模塊外，還包括其模塊。各模塊功能可通過以下方法查看：先進(jìn)入Simulink工作窗口，在菜單中執(zhí)行Help/SimulinkHelp命令，這時就會彈出Help界面。然后用鼠標(biāo)展開UsingSimulink\BlockReference\SimulinkBlockLibraries就可以看到Simulink的所有模塊。查看相應(yīng)的模塊的使用方法和說明信息即可。

當(dāng)前70頁，總共191頁。當(dāng)前71頁，總共191頁。7.4仿真模型的建立與模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置1.仿真模塊的建立首先啟動Simulink命令，建立一個空的模塊窗口“untitled”

，然后利用Simulink提供的模塊庫，在此窗口中創(chuàng)建自己需要的Simulink模型。具體方法：在模塊庫瀏覽器中找到所需模塊，選中該模塊后右擊鼠標(biāo)，把它加入到一個模型窗口中即可完成模塊的建立。

圖7.14添加模塊

當(dāng)前72頁，總共191頁。2.模塊參數(shù)與屬性的設(shè)置

方法：在所建立的模型窗口中，選中相應(yīng)的模塊，單擊右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中單擊“Blockparameters”選項(如圖7.15所示)，即可打開該模塊的參數(shù)設(shè)置對話框，如圖7.16(a)所示。右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中單擊“BlockProperties”選項，即可打開該模塊的屬性設(shè)置對話框，如圖7.16(b)所示。圖7.15Blockparamenters選項

當(dāng)前73頁，總共191頁。3.模塊的連接

一般情況下，每個模塊都有一個或者多個輸入口或者輸出口。輸入口通常是模塊的左邊的“>”符號；輸出口是右邊的“>”符號。

模塊的連接方法：把鼠標(biāo)指針放到模塊的輸出口，這時，鼠標(biāo)指針將變?yōu)椤?”十字形；然后，拖運(yùn)鼠標(biāo)至其它模塊的輸入口，這時信號線就變成了帶有方向箭頭的線段。此時，說明這兩個模塊的連接成功，否則需要重新進(jìn)行連接。4.運(yùn)行仿真在運(yùn)行仿真之前，首先保存已設(shè)置和連接的模型，然后就可以運(yùn)行仿真。當(dāng)前74頁，總共191頁。1.Simulink仿真注意(1)Simulink的數(shù)據(jù)類型由于Simulink在仿真過程中，始終都要檢查模型的類型安全性。模型的類型安全性是指從該模型產(chǎn)生的代碼不出現(xiàn)上溢或者下溢現(xiàn)象，當(dāng)產(chǎn)生溢出現(xiàn)象時，系統(tǒng)將出錯誤。查看模塊的數(shù)據(jù)類型的方法是：在模型窗口的菜單中執(zhí)行Format/PortDataTypes命令，這樣每個模塊支持的數(shù)據(jù)類型就顯示出來了。要取消數(shù)據(jù)類型的查看方式，單擊PortDataTypes去掉其前面的勾號即可。7.4.3Simulink仿真注意與技巧圖7.23查看模塊支持的數(shù)據(jù)類型當(dāng)前75頁，總共191頁。(2)數(shù)據(jù)的傳輸在仿真過程中，Simulink首先查看有沒有特別設(shè)置的信號的數(shù)據(jù)類型，以及檢驗信號的輸入和輸出端口的數(shù)據(jù)類型是否產(chǎn)生沖突。如果有沖突，Simulink將停止仿真，并給出一個出錯提示對話框，在此對話框中將顯示出錯的信號以及端口，并把信號的路徑以高亮顯示。遇到該情形，必須改變數(shù)據(jù)類型以適應(yīng)模塊的需要。(3)提高仿真速度

Simulink仿真過程，仿真的性能受諸多因素的影響，包括模型的設(shè)計和仿真參數(shù)的選擇等。對于大多數(shù)問題，使用Simulink系統(tǒng)默認(rèn)的解法和仿真參數(shù)值就能夠比較好地解決。因素及解決方法：(1)仿真的時間步長太小。針對這種情況可以把最大仿真步長參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值auto。(2)仿真的時間過長?？勺们闇p小仿真的時間。(3)選擇了錯誤的解法。針對這種情況可以通過改變解法器來解決。(4)仿真的精度要求過高。仿真時，如果絕對誤差限度太小，則會使仿真在接近零的狀態(tài)附近耗費(fèi)過多時間。通常，相對誤差限為0.1%就已經(jīng)足夠了。(5)模型包含一個外部存儲塊。盡量使用內(nèi)置存儲模塊。當(dāng)前76頁，總共191頁。(4)改善仿真精度檢驗仿真精度的方法是：通過修改仿真的相對誤差限和絕對誤差限，并在一個合適的時間跨度反復(fù)運(yùn)行仿真，對比仿真結(jié)果有無大的變化，如果變化不大，表示解是收斂的。說明仿真的精度是有效的，結(jié)果是穩(wěn)定的。如果仿真結(jié)果不穩(wěn)定，其原因可參是系統(tǒng)本身不穩(wěn)定或仿真解法不適合。如果仿真的結(jié)果不精確，其原因很可能是：(1)模型有取值接近零的狀態(tài)。如果絕對誤差過大，會使仿真在接近零區(qū)域運(yùn)行的仿真時間太小。解決的辦法是修改絕對誤差參數(shù)或者修改初始的狀態(tài)。(2)如果改變絕對誤差限還不能達(dá)到預(yù)期的誤差限，則修改相對誤差限，使可接受的誤差降低，并減小仿真的步長。當(dāng)前77頁，總共191頁。2.Simulink仿真技巧■連接分支信號線先連接好單根信號線，然后將鼠標(biāo)指針放在已經(jīng)連接好的信號線上，同時按住“Ctrl”鍵，拖動鼠標(biāo)，連接到另一個模塊。這樣就可以根據(jù)需由一個信號源模塊，引出多條信號線。如圖7.28所示。圖7.28引出多條信號線示例

■模塊的編輯技巧(1)調(diào)整模塊大小

(2)在同一窗口復(fù)制模塊(3)刪除模塊(4)編輯模塊標(biāo)簽當(dāng)前78頁，總共191頁。7.5其它應(yīng)用模塊集和Simulink擴(kuò)展庫1.通信模塊集(CommunicationsBlockset)圖7.31通信模塊集中的模塊庫當(dāng)前79頁，總共191頁。2．?dāng)?shù)字信號處理模塊集(DSPBlockset)3.電力系統(tǒng)模塊集(PowerSystemBlockset)當(dāng)前80頁，總共191頁。4.Simulink擴(kuò)展庫

?擴(kuò)展信號輸出模塊庫(AdditionalSinks)圖7.35擴(kuò)展信號輸出模塊庫當(dāng)前81頁，總共191頁。?擴(kuò)展離散庫(AdditionalDiscrete)?擴(kuò)展線性庫(AdditionalLinear)圖7.36擴(kuò)展離散庫圖7.37擴(kuò)展線性庫當(dāng)前82頁，總共191頁。?轉(zhuǎn)換庫(Transformations)圖7.38轉(zhuǎn)換模塊庫?觸發(fā)模塊庫(FlipFlops)圖7.39觸發(fā)模塊庫當(dāng)前83頁，總共191頁。?線性化庫(Linearization)圖7.40線性化庫?宇航模塊庫(AirspaceBlocks)圖7.41宇航模塊庫當(dāng)前84頁，總共191頁。SIMULINK仿真基礎(chǔ)基本建模方法連續(xù)系統(tǒng)建模解微分方程當(dāng)前85頁，總共191頁。SIMULINK入門MATLAB命令窗口運(yùn)行指令：simulinkSIMULINK模塊庫瀏覽器：SimulinkLibraryBrowserSource子庫建立一個簡單的仿真系統(tǒng)當(dāng)前86頁，總共191頁。當(dāng)前87頁，總共191頁。建立一個簡單的仿真系統(tǒng)點擊“新建”，建立新模型tst1用鼠標(biāo)在信源模塊中選取sinewave，拖曳至tst1窗口用鼠標(biāo)在信宿模塊中選取scope，拖曳至tst1窗口連線啟動仿真當(dāng)前88頁，總共191頁。當(dāng)前89頁，總共191頁。模塊的基本操作模塊的選定選定單個和選定多個模塊的復(fù)制復(fù)制/粘貼 Ctrl鍵模塊名操作點擊模塊名模塊的樣式Format菜單當(dāng)前90頁，總共191頁。簡單建模：按住Ctrl當(dāng)前91頁，總共191頁。當(dāng)前92頁，總共191頁。簡單建模：當(dāng)前93頁，總共191頁。支持向量顯示Mux當(dāng)前94頁，總共191頁。支持標(biāo)量擴(kuò)展當(dāng)前95頁，總共191頁。插入模塊當(dāng)前96頁，總共191頁。SIMULINK模型外表：直觀的方框圖文件：MDL文件數(shù)學(xué)：微分方程或差分方程行為：模擬物理過程的動態(tài)性狀當(dāng)前97頁，總共191頁。加注釋當(dāng)前98頁，總共191頁。simulink模型的一般性結(jié)構(gòu)信源系統(tǒng)信宿當(dāng)前99頁，總共191頁。數(shù)值分析：積分模塊的應(yīng)用當(dāng)前100頁，總共191頁。積分模塊應(yīng)用：復(fù)位積分負(fù)變正時強(qiáng)迫清零當(dāng)前101頁，總共191頁。微分方程當(dāng)前102頁，總共191頁。構(gòu)造微分方程求解模型當(dāng)前103頁，總共191頁。Simulink電路仿真當(dāng)前104頁，總共191頁。

Simulink是MATLAB的一個重要的工具箱，是結(jié)合了框圖界面和交互仿真能力的系統(tǒng)級設(shè)計和仿真工具。它以MATLAB核心數(shù)學(xué)，圖形和語言為基礎(chǔ)，可以讓用戶完成從算法開發(fā)，仿真或者模型驗證的全過程，而不需要傳遞數(shù)據(jù)，重寫代碼或改變軟件環(huán)境。

在start進(jìn)入Simulink菜單，選擇SimulinkLibraryBrowser，打開Simulink庫函數(shù)，選擇FileNew打開編輯窗口。在MATLAB的Command窗口直接鍵入Simulink即可打開Simulink工作窗口。

Simulink作為面向框圖的仿真軟件，具有以下的功能和優(yōu)點：（1）用方框圖的繪制代替了程序的編寫。構(gòu)成任何一個系統(tǒng)框圖有三個步驟，即選定典型環(huán)節(jié)，相互聯(lián)結(jié)和給定環(huán)節(jié)參數(shù)。

（2）仿真的建立和運(yùn)行是智能化的。首先，畫好了框圖并存起來，Simulink自動建立一個仿真的過程；其次，在運(yùn)行時用戶可以不給步長，只給出要求的仿真精度，軟件會自動選擇能保證給定精度的最大步長，使得在給定的精度要求下系統(tǒng)仿真具有最快的速度。

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（3）輸入輸出信號來源形式的多樣化。其輸入信號可以是各種信號發(fā)生器；也可以來自一個設(shè)定的記錄文件；還可以來自MATLAB的工作空間（workspace）.輸出信號也類似，這就擴(kuò)大了仿真系統(tǒng)與各種外部軟件和硬件的接口能力。

Simulink工具箱中含有大量的仿真模塊集，例如PowerSystemBlockset

（PSB）,DSPBlockset,CommunicationBlockset,CDMA

ReferenceBlockset,NonlinearControlDesignBlockset

等專門領(lǐng)域應(yīng)用的仿真模塊。研究MATLAB在電路仿真中的應(yīng)用，主要用到的是Simulink節(jié)點下的CommonlyusedBlocks,Sinks,Sources等模塊以及在電路仿真中最長用的PowerSystemBlockset（DSP）模塊。當(dāng)前106頁，總共191頁。求i3，U4，U7；當(dāng)前107頁，總共191頁。1.Simulink常用模塊介紹要熟練地使用Simulink進(jìn)行仿真，首先要求能夠熟練使用Simlink常用模塊。在模塊瀏覽器中的Simulink節(jié)點下包含了搭建一個Simulink模塊所需要的基本模塊。本節(jié)主要對其中的Sources模塊庫、Sinks模塊庫、MathOperations庫和Continuous模塊庫中的常用模塊進(jìn)行介紹。

Sources模塊階躍函數(shù)，起始時間是第1秒而非0秒。雙擊step模塊，對仿真起始時間(steptime)和階躍值(Initialvalue,Finalvalue)的大小進(jìn)行設(shè)置。信號發(fā)生器，可以產(chǎn)生給定頻率和幅值的正弦波(sinewave)、方波(squarewave)和鋸齒波(sawtoothwave)，雙擊圖標(biāo)可以設(shè)置。當(dāng)前108頁，總共191頁。

定時器，顯示仿真時間，在系統(tǒng)仿真時打開定時器，可以看到實時的仿真時間。

正弦波，電路中常用到的正弦信號（SineWave）模塊，雙擊圖標(biāo)，在彈出的窗口中調(diào)整相關(guān)參數(shù)。信號生成方式有兩種：Timebased和Samplebased

。

如果以Timebased方式運(yùn)行該模塊，則需要用戶設(shè)定波形的幅度（Amplitude）、偏移（Bias）、頻率（Frequency）、初相（Phase）幾個參數(shù)；如果選擇Samplebased方式，參數(shù)設(shè)置則為幅度（Amplitude）、偏移（Bias)、每周期采樣數(shù)（Sampiesperperiod）和偏移采樣數(shù)（Numberofoffsetsamples）.

兩種工作方式中的各項參數(shù)都可以用關(guān)系式加以換算：

每周期采樣數(shù)=2*pi/（頻率*采樣時間）頻移采樣數(shù)=初相*每周期采樣數(shù)/（2*pi）設(shè)置采樣時間Sampletime,將此參數(shù)設(shè)置為零時表示以連續(xù)的方式工作，將此參數(shù)設(shè)置為大于零的值時則以所設(shè)采樣時間工作。但要注意的是采用Samplebased模式的模塊式不能以連續(xù)的方式工作的。當(dāng)前109頁，總共191頁。

從工作空間輸入。從MATLABWorkspace輸入已有的函數(shù)作為仿真的激勵信號。首先要在MATLAB環(huán)境下建立一個時間向量和相應(yīng)的函數(shù)值向量，然后將時間向量和函數(shù)值向量的名稱[T,U]填入該圖標(biāo)的對話框中。

MathOperations模塊加、減運(yùn)算在Listofsigns文本框中可以選擇多個數(shù)的加、減法運(yùn)算。在Iconshape中選擇圓形或方形符號。

Gain：增益作為后續(xù)模塊的增益系數(shù)。

Continuous模塊

TransferFcn傳遞函數(shù)，設(shè)置numerator選項，分子多項式系數(shù)的降冪排列。Denominator選項，分母多項式系數(shù)的降冪排列。

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Sinks模塊Sinks模塊庫中的模塊主要功能是接受信號，并且將接受的信號顯示出來。

輸出到工作空間，功能與FromWorkspace正好相反，把仿真結(jié)果連同輸入信號輸出到工作空間去。

XY示波器：顯示MATLAB的圖形窗口。輸入曲線是以時間為橫軸的繪圖區(qū)域。它的作用是將信號值直接顯示在該模塊的窗口中。輸出信號是個直流信號時，我們就可以把它直接送到這個模塊中，從模塊窗口中直接讀出輸入信號的大小。示波器模塊可以接受多個輸入信號，每個端口的輸入信號都將在一個坐標(biāo)軸中顯示。如果是向量或矩陣信號，則以不同的顏色表示每個元素信號；如果信號本身是離散的，則顯示信號的階梯圖。當(dāng)前111頁，總共191頁。

（1）示波器的工具欄

當(dāng)前112頁，總共191頁。（2）坐標(biāo)軸的范圍調(diào)整

在坐標(biāo)框內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“Axesproperties”命令，可以對坐標(biāo)軸進(jìn)行調(diào)整，如圖4.1-1所示?！癥-min”、“Y-max”分別是設(shè)置Y軸的最小值和最大值，在“Title”中可以為坐標(biāo)軸取個名字，默認(rèn)是以輸入信號線的標(biāo)簽作為坐標(biāo)軸的名字。當(dāng)前113頁，總共191頁。

（3）示波器的參數(shù)設(shè)置單擊圖標(biāo)將彈出“示波器參數(shù)設(shè)置（‘Sope’Parameters）”對話框當(dāng)前114頁，總共191頁。當(dāng)前115頁，總共191頁。

“General”選項卡中各個選項的含義如下：①“Numberofaxes”文本框：用于設(shè)置軸的個數(shù)，可以用于實現(xiàn)對多個輸入信號的顯示。②“Timerange”文本框：用于設(shè)置X軸（即時間軸）的顯示范圍。③“Sampling”下拉列表：當(dāng)在該下拉列表選擇“Decimation”選項時可設(shè)置顯示頻度，如其設(shè)為n，則每隔n-1個數(shù)據(jù)點都給予顯示。如果選“Sampletime”可設(shè)置顯示點采樣時間，如果為0表示顯示連續(xù)信號，-1表示顯示方式取決于輸入信號，任何大于零的數(shù)據(jù)表示顯示離散信號的時間間隔。④“Floatingscope”復(fù)選框：若選中該復(fù)選框，則表示示波器以游離方式工作。當(dāng)前116頁，總共191頁。（4）關(guān)于游離示波器工作在游離狀態(tài)的示波器能夠?qū)δＰ椭幸粭l或多條信號線上的信號進(jìn)行觀察，而不用將示波器和信號線相連。觀察具體的信號時可以在工具欄中單擊圖標(biāo)，在打開的信號選擇器中進(jìn)行選擇。當(dāng)前117頁，總共191頁。

2.SimPowerSystems模塊介紹

·DCVoltageSource直流電壓源，在“ElectricalSources”模塊內(nèi)。

·SeriesRLCBranch串聯(lián)RLC支路，設(shè)置參數(shù)可以去掉任一元件，將其變?yōu)閱为毜碾娮?、電容或電感的支路。將SeriesRLCBranch模塊設(shè)置成單一電阻時，應(yīng)將參數(shù)：“Resistance”設(shè)置為所仿真電阻的真實值，“Inductance”設(shè)置為0，“Capacitance”設(shè)置為inf；將Series-RLCBranch模塊設(shè)置單一電感模塊時，應(yīng)將參數(shù)：“Inductance”設(shè)置為所仿真電感的真實值，“Resistance”設(shè)置為0，“Capacitance”設(shè)置為inf；將SeriesRLCBranch設(shè)置單一電容模塊時，應(yīng)將參數(shù)“Capacitance”設(shè)置為所仿真電感的真實值，“Resistance”和“Inductance”均設(shè)置為0。當(dāng)前118頁，總共191頁?！arallelRLCBranch

并聯(lián)RLC支路，設(shè)置參數(shù)可以去掉任一元件，將其變?yōu)閱为毜碾娮?、電容或電感的支路。將ParallelRLCBranch模塊設(shè)置成單一電阻時，應(yīng)將參數(shù)：“Resistance”設(shè)置為所仿真電阻的真實值，“Inductance”設(shè)置為inf，“Capacitance”設(shè)置為0；將Parallel-RLCBranch模塊設(shè)置單一電感模塊時，應(yīng)將參數(shù)：“Inductance”設(shè)置為所仿真電感的真實值，“Resistance”設(shè)置為inf，“Capacitance”設(shè)置為0；將ParallelRLCBranch設(shè)置單一電容模塊時，應(yīng)將參數(shù)“Capacitance”設(shè)置為所仿真電感的真實值，“Resistance”和“Inductance”均設(shè)置為inf。當(dāng)前119頁，總共191頁?！urrentMeasurement、VoltageMeasurement在“Measurmrnts”模塊內(nèi)，可以用來測量所在支路的電流值和電壓值。

·ControlledVoltageSource受控電壓源、ControlledCurrentSource受控電流源，在“ElectricalSources”模塊內(nèi)，其參數(shù)一般采用默認(rèn)值。