基于MATLABSIMULINK的電力變換電路仿真論文

1、中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于matlab/simulink的電力變換電路仿真學(xué)生姓名：學(xué) 號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師： 2008年6月20日2中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要matlab是一種科學(xué)計算軟件，它是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算語言。simulink是基于框圖的仿真平臺，它掛接在matlab環(huán)境上，以matlab的強大計算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。本文主要以matlab/simulink仿真軟件為基礎(chǔ)，完成了對整流電路、斬波電路和交流調(diào)壓電路的建模與仿真，并且給出了仿真結(jié)果波形，同時根據(jù)仿真結(jié)果進行了分析和計算。證實了該方法的簡便直觀、

2、高效快捷和真實準確性。本研究還設(shè)計并建立了圖形用戶界面（gui），以方便打開各個仿真模型。 關(guān)鍵詞：matlab/simulink；建模；仿真；整流電路；斬波電路；交流調(diào)壓電路abstractmatlab is a soft ware for scientific computation, which is a matrix-based interactive language for programming and calculating. simulink is a simulation platform based on block diagram, which articulates

3、in the matlab environment and is based on the powerful computing capabilities. simulink completes the simulation and calculation using the intuitionist block diagram. this paper mainly introduces the modeling and simulating of the rectifier circuit, chopper circuit and ac voltage-modulating circuit,

4、 based on matlab /simulink simulation software, and the waves of simulating result and the analog and calculation of the waves is discussed, which all show the simplicity, intuition, efficiency, quickness, and the accuracy of this method.this study also design and build a graphical user interface (g

5、ui) for opening the simulation model easily.keywords: matlab/simulink; modeling; simulation rectifier circuit; chopper circuit; ac voltage-modulating circuit中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄第1章 前言···················

6、··················································

7、······································11.1 matlab/simulink仿真的目的與意義·······&#

8、183;············································11.2 本課題的研究內(nèi)容···&

9、#183;·················································&

10、#183;··························11.3本課題的研究意義·····················&

11、#183;·················································&

12、#183;·········2第2章 matlab/simulik基礎(chǔ)知識····································&#

13、183;·································32.1 matlab介紹··············&

14、#183;·················································&

15、#183;···························3 21.1 matlab的主要組成部分···················

16、;·············································42.1.2 matlab的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境·

17、83;·················································

18、83;············42.2 simulink仿真基礎(chǔ)··································

19、3;·············································6 2.2.1 simulin啟動··

20、;··················································

21、;······························72.2.2 simulink的模塊庫介紹················&#

22、183;···············································72.2.3 電力系統(tǒng)模塊庫

23、的介紹·················································

24、83;··············7 2.2.4 simulink簡單模型的建立·······························

25、3;····························9 2.2.5 simulink功能模塊的處理··················

26、;··········································9 2.2.6 simulink線的處理····

27、83;·················································

28、83;···············11 2.2.7 simulink仿真的運行·······························

29、;···································112.3 matlab的gui程序設(shè)計···········

30、83;·················································

31、83;·········15 2.3.1控件對象及屬性······································

32、·····································15 2.3.2 gui開發(fā)環(huán)境··········&#

33、183;·················································&#

34、183;··················16 2.3.3 gui程序設(shè)計····························

35、3;·················································

36、3;·17第3章 整流電路的仿真··············································

37、83;······································193.1 單相整流電路的仿真·········

38、··················································

39、···············193.1.1 單相半波可控整流電路································

40、······························193.1.2 單相橋式可控整流電路·················

41、·············································213.2 三相整流電路的仿真··

42、83;·················································

43、83;·····················23 3.2.1 三相半波可控整流電路·························&#

44、183;····································24 3.2.2 三相橋式全控整流電路··········&

45、#183;·················································&

46、#183;·26第4章 直流斬波電路的仿真·············································

47、3;······························31 4.1降壓斬波電路·················

48、3;·················································

49、3;···················31 4.2升壓斬波電路····························

50、3;·················································

51、3;········34第5章 三相交流調(diào)壓器的仿真·······································

52、·································37 5.1 三相交流調(diào)壓器仿真基礎(chǔ)··············

53、··················································

54、··37 5.2 無中線星型聯(lián)結(jié)調(diào)壓器·············································&

55、#183;························39 5.3 支路控制三角形聯(lián)結(jié)調(diào)壓器······················

56、········································40第6章 結(jié)論········

57、3;·················································

58、3;··············································42致謝···

59、··················································

60、··················································

61、···············43參考文獻··································

62、··················································

63、··························44中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）39第1章 前 言1.1 matlab/simulink仿真的目的與意義在電力電子電路如變流裝置的設(shè)計過程中，需要對設(shè)計出來的初步方案(電路)及有關(guān)元件參數(shù)選擇是否合理，效果如何進行驗證。如果通過實驗來檢驗，就要將設(shè)計的系統(tǒng)用元件安裝出來再進行

64、調(diào)試和試驗，不能滿足要求時，要更換元件甚至要重新設(shè)計、安裝、調(diào)試，往往要反復(fù)多次才能得到滿意的結(jié)果。這樣將耗費大量的人力和物力，且使設(shè)計效率低下、耗資大、周期長。采用計算機進行仿真試驗，則可大大地節(jié)約開支，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期。但是用其它計算機高級語言(如 c語言，basic語言或仿真語言)編程實現(xiàn)，對電力變流電路來說，由于大功率開關(guān)器件開關(guān)轉(zhuǎn)換電流換相動態(tài)過程十分復(fù)雜，過渡過程一個接一個，一個未完，新的一個又開始了要分析輸出電壓、電流(帶感性負載時)波形，特別是如大功率開關(guān)管關(guān)斷時承受的尖峰電壓大小形狀，即阻容保護電路的保護效果如何，就要建立等效電路的數(shù)學(xué)模型。而這樣的數(shù)學(xué)模型是很復(fù)雜

65、的，即使建立起來了，用計算機編程實現(xiàn)得到真實的仿真結(jié)果也需要花大量的時間精力來編程和調(diào)試。然而采 matlab/simulink可視化圖形化仿真環(huán)境來對電力電子電路進行建模仿真則可使之變得直觀，簡單易行，效率高，真實準確1。1.2 本課題的研究內(nèi)容本課題主要研究的是利用matlab/simulink建立電力電子電路仿真模型并進行仿真?，F(xiàn)將仿真的主要內(nèi)容加以介紹：單相整流電路和三相整流電路主要研究其半波可控和橋式全控整流電路，分別建立其simulink仿真模型，進行系統(tǒng)仿真，對其仿真波形進行對比分析，并與理論結(jié)果進行對比。 直流斬波電路用于調(diào)整直流電的電壓，它有多種類型，這里主要對降壓（buck

66、）變流器、升壓（boost）變流器進行建模仿真，根據(jù)其降壓和升壓要求設(shè)計，確定電容電感值，并通過仿真結(jié)果來確認設(shè)計效果。三相交流調(diào)壓器有星型連接和三角形聯(lián)結(jié)的多種方案。其中星型聯(lián)結(jié)又有無中線和有中線兩種電路，三角形聯(lián)結(jié)有線路控制，支路控制和中點控制的不同電路。這里主要研究兩種常用的無中線星形聯(lián)結(jié)和支路控制三角形聯(lián)結(jié)線路，建立其simulink模型，分別對其電阻負載和電感負載在不同觸發(fā)角度時進行仿真，分析其仿真波形。1.3 本課題的研究意義利用simulink中的模塊庫建立單相/三相整流、直流斬波、三相交流調(diào)壓等電力變換電路，進行仿真后，對仿真波形進行比較分析。證實了該方法的簡便直觀、高效快捷和

67、真實準確性。由于計算機中修改參數(shù)方便，可以通過改變方針參數(shù)就可觀察各種現(xiàn)象，加深了對其電路原理的理解。通過對本課題的研究最終能夠熟悉并掌握matlab /simulink的應(yīng)用環(huán)境，熟練應(yīng)用simulink模塊庫中模塊建立電力電子電路的系統(tǒng)仿真模型，設(shè)定系統(tǒng)仿真參數(shù)，進行系統(tǒng)仿真。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章 matlab/simulink基礎(chǔ)知識2.1 matlab介紹matlab(matrix laboratory)是美國 mathworks公司開發(fā)的一套高性能的數(shù)值分析和計算軟件，用于概念設(shè)計,算法開發(fā),建模仿真,實時實現(xiàn)的理想的集成環(huán)境，是目前最好的科學(xué)計算類軟件之一

68、。matlab將矩陣運算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶提供了一個強有力的科學(xué)及工程問題的分析計算和程序設(shè)計工具，它還提供了專業(yè)水平的符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制等功能，是具有全部語言功能和特征的新一代軟件開發(fā)平臺。matlab已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺、功能強大的大型軟件。在歐美等國家的高校，matlab已成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(xué)工具。成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)開發(fā)部門，matlab被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種具體問題。在中國，ma

69、tlab也已日益受到重視，短時間內(nèi)就將盛行起來，因為無論哪個學(xué)科或工程領(lǐng)域都可以從matlab中找到合適的功能2。2.1.1 matlab的主要組成部分matlab系統(tǒng)由5個主要的部分構(gòu)成：(1) 開發(fā)環(huán)境(development environment)：微matlab用戶或程序編制員提供的一套應(yīng)用工具和設(shè)施。由一組圖形化用戶接口工具和組件集成：包括matlab桌面、命令窗口、命令歷史窗口、編輯調(diào)試窗口及幫助信息、工作空間、文件和搜索路徑等瀏覽器。(2) matlab數(shù)學(xué)函數(shù)庫(math function library)：數(shù)學(xué)和分析功能在matlab工具箱中被組織成8個文件夾。 elmat

70、 初步矩陣，和矩陣操作。 elfun 初步的數(shù)學(xué)函數(shù)。求和、正弦、余弦和復(fù)數(shù)運算等 specfun 特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)。矩陣求逆、矩陣特征值、貝塞爾函數(shù)等； matfun 矩陣函數(shù)用數(shù)字表示的線性代數(shù)。 atafun 數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換。 polyfun 插值，多項式。 funfun 功能函數(shù)。 sparfun 稀疏矩陣。 (3) matlab語言：(matlab language)一種高級編程語言（高階的矩陣/數(shù)組語言），包括控制流的描述、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出及面對對象編程；(4) 句柄圖形：(handle graphics) matlab制圖系統(tǒng)具有2維、三維的數(shù)據(jù)可視化，圖象處理，動畫

71、片制作和表示圖形功能?？梢詫Ω鞣N圖形對象進行更為細膩的修飾和控制。允許你建造完整的圖形用戶界面（gui），以及建立完整的圖形界面的應(yīng)用程序。制圖法功能在matlab工具箱中被組織成5個文件夾：二維數(shù)圖表（graph2d）、三維圖表（graph3d）專業(yè)化圖表（specgraph）、制圖法（graphics）、圖形用戶界面工具（uitools）。(5) 應(yīng)用程序接口：(applied function interface) matlab的應(yīng)用程序接口允許用戶使用c或fortran語言編寫程序與matlab連接。2.1.2 matlab的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(system developing envir

72、onment)1操作桌面(operating desktop)（1）桌面布局：6個窗口命令窗口（commend window）、工作空間窗口（workspace）、當前目錄瀏覽器（current directory ）、命令歷史窗口（ commend history ）、啟動平臺 （launch pad）、幫助窗口（help）、m文件優(yōu)化器（profiler）。（2）菜單和工具欄；(menu and toolbar) 操作桌面上有6個菜單和帶有9個快捷按鈕的工具欄組。（3）改變桌面設(shè)置：(setting) file 菜單中preference對話框中設(shè)置。2命令窗口：(command wind

73、ow)matlab的主要交互窗口。用于輸入matlab 命令、函數(shù)、數(shù)組、表達式等信息，并顯示圖形以外的所有計算結(jié)果。還可在命令窗口輸入最后一次輸入命令的開頭字符或字符串，然后用鍵調(diào)出該命令行。3工作空間窗口：(workspace window) 用于儲存各種變量和結(jié)果的空間，顯示變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)及數(shù)據(jù)類型，對變量進行觀察、編輯、保存和刪除。臨時變量不占空間。為了對變量的內(nèi)容進行觀察、編輯與修改，可以用三種方法打開內(nèi)存數(shù)組編輯器。雙擊變量名；選擇該窗口工具欄上的打開圖標；鼠標指向變量名，點擊鼠標右鍵，彈出選擇菜單，然后選項操作。欲查看工作空間的情況，可以在命令窗口鍵入命令whos（顯示

74、存在工作空間全部變量的名稱、大小、數(shù)據(jù)類型等信息）或命令who（只顯示變量名）。4當前目錄瀏覽器：(current directory)用于顯示及設(shè)置當前工作目錄，同時顯示當前工作目錄下的文件名、文件類型及目錄的修改時間等信息。只有在當前目錄或搜索路徑下的文件及函數(shù)可以被運行或調(diào)用。設(shè)置當前目錄可以在瀏覽器窗口左上角的輸入欄中直接輸入，或點擊瀏覽器下拉按鈕進行選擇。還可用cd命令在命令窗口設(shè)置當前目錄，如：cd c:mydir 可將c盤上的mydir目錄設(shè)為當前工作目錄。5命令歷史窗口：(command history)記錄已運行過的matlab命令歷史，包括已運行過的命令、函數(shù)、表達式等信息

75、，可進行命令歷史的查找、檢查等工作，也可以在該窗口中進行命令復(fù)制與重運行。6啟動平臺：(launch pad)幫助用戶方便地打開和調(diào)用matlab 的各種程序、函數(shù)和幫助文件。平臺列出了系統(tǒng)中安裝的所有的matlab產(chǎn)品的目錄，可以通過雙擊來啟動相應(yīng)的選項。7matlab 的搜索路徑：(searching path)matlab定義的一系列文件路徑的組合，缺省狀態(tài)下包括當前路徑和已安裝的全部工具箱的路徑。搜索目錄的設(shè)置通過選擇主菜單set path菜單項進行。用add folder按鈕可以將某一目錄加入搜索路徑，選擇add with subfolder按鈕可將選中目錄的子目錄也包括在搜索路徑中

76、。8內(nèi)存數(shù)組編輯器：(array editor)提供對數(shù)值型或字符型二維數(shù)組的顯示和編輯功能，對其他數(shù)據(jù)類型都不能編輯。通過工作空間窗口打開所選的變量時，該編輯器啟動。2.2 simulink仿真基礎(chǔ)simulink是matlab軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與matlab語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上3。1所謂模型化圖形輸入是指simulink提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的

77、，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進行存?。M而進行仿真與分析。2simulink可將系統(tǒng)分為從高級到低級的幾個層次，每層又可以細分為幾個部分，每層系統(tǒng)構(gòu)建完成后，將各層連接起來構(gòu)成一個完整系統(tǒng)。模型創(chuàng)建完成后，可以啟動系統(tǒng)的仿真功能分析系統(tǒng)的動態(tài)特性，其內(nèi)置的分析工具包括各種仿真算法、系統(tǒng)線性化、尋求平衡點等。仿真結(jié)果可以以圖形方式在示波器窗口顯示，也可將輸出結(jié)果以變量形式保存起來，并輸入到matlab中以完成進一步的分析。3. simulink可以仿真線性和非線性系統(tǒng)，并能創(chuàng)建連續(xù)時間、離散時間或二者混合的系統(tǒng)。支持多采樣頻率系統(tǒng)。2.

78、2.1 simulink啟動在matlab命令窗口中輸入simulink，結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個稱為simulink library browser的窗口，在這個窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。也可以通過matlab主窗口的快捷按鈕來打開simulink library browser窗口。2.2.2 simulink的模塊庫介紹整個simulink模塊庫是由各個模塊組構(gòu)成，標準的simulink模塊庫中，包括：信號源模塊組(source)、儀器儀表模塊組(sinks)、連續(xù)模塊組( continuous)、離散模塊組(discrete)、數(shù)學(xué)運算模塊組(math)、非線性模塊組(no

79、nlinear)、函數(shù)與表格模塊組(function&tables )、信號與系統(tǒng)模塊組(signals&systems)和子系統(tǒng)模塊組(subsystems)幾個部分，此外還有和各個工具相與模塊集之間的聯(lián)系構(gòu)成的子模塊組，用戶還可以將自己編寫的模塊組掛靠到整個模型庫瀏覽器下。2.2.3 電力系統(tǒng)模塊庫的介紹進入matlab系統(tǒng)后打開模塊庫瀏覽窗口，用鼠標左鍵雙擊其中的power system blocks即可彈出電力系統(tǒng)工具箱模塊庫，它包括連接元件庫(connectors)，電源庫(electrical sources)，基本元件庫(elements)，元件庫(extra l

80、ibrary)，電機元件庫(machines)，測量元件庫(measurements)和電力電子元件庫(power electronics)。這些模塊庫包含了大多數(shù)常用電力系統(tǒng)元件的模塊。利用這些庫模塊及其它庫模塊，用戶可方便、直觀地建立各種系統(tǒng)模型并進行仿真。（1）電路元件模型 該部分包括斷路器（breaker)、分布參數(shù)線(distribute parameter line)、線性變壓器(linear transformer)、并聯(lián)rlc負荷(parallel rlc load)，ii型線路參數(shù)(ii section line)、飽和變壓器(saturable transformer)、串

81、聯(lián)rlc支路（series rlc branch)、串聯(lián)rlc負荷(series rlc load)、過電壓自動裝置（surge arrester)。這部分可以仿真交流輸電線裝置。 （2）電力電子設(shè)備模型此部分含有二極管（diode)、gt0、理想開關(guān)(ideal switch)、mos管(mosfet)、可控晶閘管(thyristor)的仿真模型。這些設(shè)備模型不僅可以單獨進行仿真而且可以組合在一起仿真整流電路等直流輸變電的電力電子設(shè)備。（3）電機設(shè)備模型此部分有異步電動機(asynchronous machine)、勵磁系統(tǒng)(excitation system)、水輪電機及其監(jiān)測系統(tǒng)(hyd

82、raulic turbine and governor(htg)、永磁同步電機（permanent magnet synchronous machine)、簡化的同步電機(simplified synchronous machine)、同步電機(synchronous machine)。這些模型可以仿真電力系統(tǒng)中發(fā)電機設(shè)備，電力拖動設(shè)備等。 （4）接線設(shè)備模型 這一部分包括一些電力系統(tǒng)中常用的接線設(shè)備。如接地設(shè)備、輸電線母線等。（5）測量設(shè)備模型該部分模型是用來采集線路的電壓或電流值的電壓表和電流表。這 一部分還起著連接simulink模型與powerlib模型的作用。 （6）powerlib

83、擴展庫擴展模塊組包含了上述各個模塊組中的各個附加子模塊組用戶可以根據(jù)自己的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖使用powerlib和slmulink中相應(yīng)的模型來組成仿真的電路模型。2.2.4 simulink簡單模型的建立1簡單模型的建立（1）建立模型窗口。（2）將功能模塊由模塊庫窗口復(fù)制到模型窗口。（3）對模塊進行連接，從而構(gòu)成需要的系統(tǒng)模型。2模型的特點（1）在simulink里提供了許多如scope的接收器模塊，這使得用simulnk進行仿真具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。（2）imulink的模型具有層次性，通過底層子系統(tǒng)可以構(gòu)建上層母系統(tǒng)。（3）simulink提供了對子系統(tǒng)進行封裝的功能，用戶可以自

84、定義子系統(tǒng)的圖標和設(shè)置參數(shù)對話框。2.2.5 simulink功能模塊的處理功能模塊的基本操作，包括模塊的移動、復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)向、改變大小、模塊命名、顏色設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、屬性設(shè)定、模塊輸入輸出信號等。1模塊庫中的模塊可以直接用鼠標進行拖曳（選中模塊，按住鼠標左鍵不放）而放到模型窗口中進行處理。2在模型窗口中，選中模塊，則其4個角會出現(xiàn)黑色標記。此時可以對模塊進行以下的基本操作。（1）移動：選中模塊，按住鼠標左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動，可按住shift鍵，再進行拖曳。（2）復(fù)制：選中模塊，然后按住鼠標右鍵進行拖曳即可復(fù)制同樣的一個功能模塊。（3）刪除：選中模塊，按delete

85、鍵即可。若要刪除多個模塊，可以同時按住shift鍵，再用鼠標選中多個模塊，按delete鍵即可。也可以用鼠標選取某區(qū)域，再按delete鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。（4）轉(zhuǎn)向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時需要轉(zhuǎn)向。在菜單format中選擇flip block旋轉(zhuǎn)180度，選擇rotate block順時針旋轉(zhuǎn)90度?；蛘咧苯影碿trl+f鍵執(zhí)行flip block，按ctrl+r鍵執(zhí)行rotate block。（5）改變大小：選中模塊，對模塊出現(xiàn)的4個黑色標記進行拖曳即可。（6）模塊命名：先用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模

86、塊上的位置也可以變換180度，可以用format菜單中的flip name來實現(xiàn)，也可以直接通過鼠標進行拖曳。hide name可以隱藏模塊名稱。（7）顏色設(shè)定：format菜單中的foreground color可以改變模塊的前景顏色，background color可以改變模塊的背景顏色；而模型窗口的顏色可以通過screen color來改變。（8）參數(shù)設(shè)定：用鼠標雙擊模塊，就可以進入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對模塊進行參數(shù)設(shè)定。參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以點擊其上的help按鈕。通過對模塊的參數(shù)設(shè)定，就可以獲得需要的功能模塊。（9）屬性設(shè)定：選中模塊，打

87、開edit菜單的block properties可以對模塊進行屬性設(shè)定。包括description屬性、 priority優(yōu)先級屬性、tag屬性、open function屬性、attributes format string屬性。其中open function屬性是一個很有用的屬性，通過它指定一個函數(shù)名，則當該模塊被雙擊之后，simulink就會調(diào)用該函數(shù)執(zhí)行，這種函數(shù)在matlab中稱為回調(diào)函數(shù)。（10）模塊的輸入輸出信號：模塊處理的信號包括標量信號和向量信號；標量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復(fù)合信號，是多個信號的集合，它對應(yīng)著系統(tǒng)中幾條連線的合成。缺省情況下，大多數(shù)模塊的輸出都為

88、標量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動進行匹配。某些模塊通過對參數(shù)的設(shè)定，可以使模塊輸出向量信號。2.2.6 simulink線的處理simulink模型的構(gòu)建是通過用線將各種功能模塊進行連接而構(gòu)成的。用鼠標可以在功能模塊的輸入與輸出端之間直接連線。所畫的線可以改變粗細、設(shè)定標簽，也可以把線折彎、分支。1改變粗細：線所以有粗細是因為線引出的信號可以是標量信號或向量信號，當選中format菜單下的wide vector lines時，線的粗細會根據(jù)線所引出的信號是標量還是向量而改變，如果信號為標量則為細線，若為向量則為粗線。選中vector line widths則可以

89、顯示出向量引出線的寬度，即向量信號由多少個單一信號合成。2設(shè)定標簽：只要在線上雙擊鼠標，即可輸入該線的說明標簽。也可以通過選中線，然后打開edit菜單下的signal properties進行設(shè)定，其中signal name屬性的作用是標明信號的名稱，設(shè)置這個名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關(guān)的端口相連的所有直線附近都會出現(xiàn)寫有信號名稱的標簽。3線的折彎：按住shift鍵，再用鼠標在要折彎的線處單擊一下，就會出現(xiàn)圓圈，表示折點，利用折點就可以改變線的形狀。4線的分支：按住鼠標右鍵，在需要分支的地方拉出即可以?；蛘甙醋trl鍵，并在要建立分支的地方用鼠標拉出即可。2.2.7 simul

90、ink仿真的運行構(gòu)建好一個系統(tǒng)的模型之后，接下來的事情就是運行模型，得出仿真結(jié)果。運行一個仿真的完整過程分成三個步驟：設(shè)置仿真參數(shù)，啟動仿真和仿真結(jié)果分析。1設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器，選擇simulation菜單下的parameters命令，就會彈出一個仿真參數(shù)對話框，它主要用三個頁面來管理仿真的參數(shù)。solver頁，它允許用戶設(shè)置仿真的開始和結(jié)束時間，選擇解法器，說明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項。workspace i/o頁，作用是管理模型從matlab工作空間的輸入和對它的輸出。diagnostics頁，允許用戶選擇simulink在仿真中顯示的警告信息的等級。（1

91、）solver頁此頁可以進行的設(shè)置有：選擇仿真開始和結(jié)束的時間；選擇解法器，并設(shè)定它的參數(shù)；選擇輸出項。 仿真時間：注意這里的時間概念與真實的時間并不一樣，只是計算機仿真中對時間的一種表示，比如10秒的仿真時間，如果采樣步長定為0.1，則需要執(zhí)行100步，若把步長減小，則采樣點數(shù)增加，那么實際的執(zhí)行時間就會增加。一般仿真開始時間設(shè)為0，而結(jié)束時間視不同的因素而選擇。總的說來，執(zhí)行一次仿真要耗費的時間依賴于很多因素，包括模型的復(fù)雜程度、解法器及其步長的選擇、計算機時鐘的速度等等。 仿真步長模式：用戶在type后面的第一個下拉選項框中指定仿真的步長選取方式，可供選擇的有variable-step（

92、變步長）和fixed-step（固定步長）方式。變步長模式可以在仿真的過程中改變步長，提供誤差控制和過零檢測。固定步長模式在仿真過程中提供固定的步長，不提供誤差控制和過零檢測。用戶還可以在第二個下拉選項框中選擇對應(yīng)模式下仿真所采用的算法。變步長模式解法器有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete。a) ode45：缺省值，四/五階龍格庫塔法，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，但不適用于剛性（stiff）系統(tǒng)。它是單步解法器，也就是，在計算y(tn)時，它僅需要最近處理時刻的結(jié)果y(tn-1)。一般來說，面對一個仿真問題最好是首

93、先試試ode45。b) ode23：二/三階龍格庫塔法，它在誤差限要求不高和求解的問題不太難的情況下，可能會比ode45更有效。也是一個單步解法器。c) ode113：是一種階數(shù)可變的解法器，它在誤差容許要求嚴格的情況下通常比ode45有效。ode113是一種多步解法器，也就是在計算當前時刻輸出時，它需要以前多個時刻的解。d) ode15s：是一種基于數(shù)字微分公式的解法器（ndfs）。也是一種多步解法器。適用于剛性系統(tǒng)，當用戶估計要解決的問題是比較困難的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s。e) ode23s：它是一種單步解法器，專門應(yīng)用于剛性系統(tǒng)，在弱誤差允

94、許下的效果好于ode15s。它能解決某些ode15s所不能有效解決的stiff問題。f) ode23t：是梯形規(guī)則的一種自由插值實現(xiàn)。這種解法器適用于求解適度stiff的問題而用戶又需要一個無數(shù)字振蕩的解法器的情況。g) ode23tb：是tr-bdf2的一種實現(xiàn)， tr-bdf2 是具有兩個階段的隱式龍格庫塔公式。h) discrete：當simulink檢查到模型沒有連續(xù)狀態(tài)時使用它。固定步長模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。i) ode5：缺省值，是ode45的固定步長版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng)。j) ode4：四階

95、龍格庫塔法，具有一定的計算精度。k) ode3：固定步長的二/三階龍格庫塔法。l) ode2：改進的歐拉法。m) ode1：歐拉法。n) discrete：是一個實現(xiàn)積分的固定步長解法器，它適合于離散無連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng)。 步長參數(shù)：對于變步長模式，用戶可以設(shè)置最大的和推薦的初始步長參數(shù)，缺省情況下，步長自動地確定，它由值auto表示。a) maximum step size（最大步長參數(shù)）：它決定了解法器能夠使用的最大時間步長，它的缺省值為“仿真時間/50”，即整個仿真過程中至少取50個取樣點，但這樣的取法對于仿真時間較長的系統(tǒng)則可能帶來取樣點過于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對于仿真時間不超

96、過15s的采用默認值即可，對于超過15s的每秒至少保證5個采樣點，對于超過100s的，每秒至少保證3個采樣點。b) initial step size（初始步長參數(shù)）：一般建議使用“auto”默認值即可。 仿真精度的定義（對于變步長模式）a) relative tolerance（相對誤差）：它是指誤差相對于狀態(tài)的值，是一個百分比，缺省值為1e-3，表示狀態(tài)的計算值要精確到0.1%。b) absolute tolerance（絕對誤差）：表示誤差值的門限，或者是說在狀態(tài)值為零的情況下，可以接受的誤差。如果它被設(shè)成了auto，那么simulink為每一個狀態(tài)設(shè)置初始絕對誤差為1e-6。2啟動仿真

97、設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器之后，就可以啟動仿真而運行。選擇simulink菜單下的start選項來啟動仿真，如果模型中有些參數(shù)沒有定義，則會出現(xiàn)錯誤信息提示框。如果一切設(shè)置無誤，則開始仿真運行，結(jié)束時系統(tǒng)會發(fā)出一鳴叫聲。2.3 matlab的gui程序設(shè)計gui(graphical user interfaces):由各種圖形對象組成的用戶界面，在這種用戶界面下，用戶的命令和對程序的控制是通過“選擇”各種圖形對象來實現(xiàn)的。基本圖形對象分為控件對象和用戶界面菜單對象，簡稱控件和菜單。2.3.1 控件對象及屬性1gui控件對象類型(the mode of controller object)控件對象

98、是事件響應(yīng)的圖形界面對象。當某一事件發(fā)生時，應(yīng)用程序會做出響應(yīng)并執(zhí)行某些預(yù)定的功能子程序（callback）。2控件對象的描述(description of controller object) matlab中的控件大致可分為兩種，一種為動作控件，鼠標點擊這些控件時會產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。一種為靜態(tài)控件，是一種不產(chǎn)生響應(yīng)的控件，如文本框等。 每種控件都有一些可以設(shè)置的參數(shù)，用于表現(xiàn)控件的外形、功能及效果，既屬性。屬性由兩部分組成：屬性名和屬性值，它們必須是成對出現(xiàn)的。（1）按鈕(push buttons)：執(zhí)行某種預(yù)定的功能或操作。（2）開關(guān)按鈕(toggle button)：產(chǎn)生一個動作并指示一個二進制狀態(tài)（開或關(guān)），當鼠點擊它時按鈕將下陷，并執(zhí)行callback（回調(diào)函數(shù)）中指定的內(nèi)容，再次點擊，按鈕復(fù)原，并再次執(zhí)行callback 中的內(nèi)容。 （3）單選框(radio button)：單個的單選框用來在兩種狀態(tài)之間切換，多個單選框組成一個單選框組時，用戶只能在一組狀態(tài)中選擇單一的狀態(tài)，或稱為單選項。（4）復(fù)選框(check boxes)：單個的復(fù)選框用來在兩種狀態(tài)之間切換，多個復(fù)選框組成一個復(fù)選框組時，可使用戶在一組狀態(tài)中