Simulink交互式仿真

1、第 8 章 Simulink交互式仿真Simulink是一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成軟件包。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)。Simulink有兩大特征：一，建模借助鼠標(biāo)交互實(shí)現(xiàn)；二，模型運(yùn)作以時(shí)間流方式進(jìn)行。所以即使比較熟悉MATLAB工作環(huán)境和編程模式的讀者，在初入Simulink領(lǐng)地時(shí)，也不免感到生疏。為幫助讀者親身跨過(guò)Simulink門(mén)檻，本章第2節(jié)以算例形式對(duì)建模的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、基本器件、操作手法、工作平臺(tái)進(jìn)行了細(xì)節(jié)性的描述。就詳細(xì)程度而言，尤以本章第一個(gè)算例為最，初學(xué)者切莫跳過(guò)。像MATLAB編程需要函數(shù)、子函數(shù)、條

2、件分支、循環(huán)控制一樣，Simulink建模，尤其是創(chuàng)建較復(fù)雜的模型，就必須有簡(jiǎn)裝子系統(tǒng)、精裝子系統(tǒng)、使能子系統(tǒng)、觸發(fā)子系統(tǒng)、循環(huán)子系統(tǒng)。本章的第3、4、5節(jié)就專門(mén)闡述這些子系統(tǒng)創(chuàng)建、工作機(jī)理、以及應(yīng)用示例。從時(shí)間角度分，Simulink模型有連續(xù)和離散之分。本章除第6節(jié)用于專述純離散系統(tǒng)和采樣離散系統(tǒng)建模外，其余章節(jié)所涉的內(nèi)容對(duì)連續(xù)、離散兩種系統(tǒng)都適用。已建Simulink模型的運(yùn)行、仿真分析，即可以通過(guò)鼠標(biāo)手工操縱 ，也可以借助一組指令自動(dòng)操控。鼠標(biāo)操縱法的特點(diǎn)是：該法只能在Simulink模型窗中實(shí)施，參數(shù)的設(shè)置必須由“人”通過(guò)對(duì)話窗進(jìn)行。而指令自動(dòng)操控法可以擺脫Simulink模型窗，在

3、執(zhí)行過(guò)程中無(wú)須人工參與。本章第7節(jié)的內(nèi)容就是為Simulink模型的指令自動(dòng)操控而設(shè)計(jì)的。本章第8節(jié)是出于Simulink模型解算的數(shù)值問(wèn)題而編寫(xiě)的。該節(jié)還給出了消減仿真模型中“代數(shù)環(huán)困擾”的具體方法。就像MATLAB編程中用戶常常需要編寫(xiě)“供自己專用的模塊化函數(shù)”那樣，在Simulink建模中，用戶也會(huì)需要?jiǎng)?chuàng)建一些“供自己專用的模塊”，即S函數(shù)模塊。有關(guān)S函數(shù)模塊的創(chuàng)建在本章的最后一節(jié)介紹。在這引言結(jié)束之前，本書(shū)讀者再次誠(chéng)懇地建議讀者：對(duì)待本章的算例，一定要“眼、腦、手”并用，一定要在機(jī)器具體運(yùn)作，切忌停留于“翻閱”。為讀者參照需要，本章所有算例中帶exm前綴的MDL模型文件和相關(guān)的M文件都

4、存放在隨書(shū)光盤(pán)的mfile目錄上。8.1 引導(dǎo)8.1.1 Simulink模型本質(zhì)和一般結(jié)構(gòu)（1）Simulink塊圖模型的本質(zhì)（2） Simulink模型的一般結(jié)構(gòu)8.1.2 創(chuàng)建塊圖模型的方法和基本環(huán)境（1）（2）（3）圖 8.1-2 Simulink庫(kù)瀏覽器的組成（4）（5）8.2 連續(xù)系統(tǒng)建模8.2.1 微分方程建模和積分模塊 1 微分方程塊圖模型的創(chuàng)建和操作細(xì)節(jié)【例8.2-1】在圖8.2-1所示的系統(tǒng)中，已知質(zhì)量kg，阻尼N.sec/m，彈簧系數(shù)N/m，且質(zhì)量塊的初始位移m，其初始速度m/sec，要求創(chuàng)建該系統(tǒng)的Simulink模型，并進(jìn)行仿真運(yùn)行。圖8.2-1 彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)（1

5、）（2）（3）圖8.2-2 復(fù)制進(jìn)建模所需的各種庫(kù)模塊后的模型編輯器圖 8.2-3 常用模塊子庫(kù)的庫(kù)藏（4）（5）圖8.2-4 經(jīng)模型窗內(nèi)模塊再?gòu)?fù)制后的模型編輯器（6）（7）圖 8.2-5 經(jīng)布局和增益模塊方向反轉(zhuǎn)的模型草圖（8）圖 8.2-6 完成前饋通路連接的模型草圖圖 8.2-7 完成<Gian>模塊的輸入輸出口信號(hào)線的連接（9）圖8.2-8 改變<Gain>模塊的增益圖8.2-9 完成連線和增益設(shè)置后的模型窗（10）圖 8.2-10 實(shí)現(xiàn)初始位移0.05設(shè)置的<Integrator1>設(shè)置窗（11）（12）圖8.2-11 完全符合題給要求的系統(tǒng)仿真模型圖8.2-12 默認(rèn)設(shè)置下示波器顯示的信號(hào)曲線（13）圖8.2-13 經(jīng)縱軸范圍自動(dòng)調(diào)整后顯示的信號(hào)曲線 2 創(chuàng)建微分方程的向量化塊圖模型【例8.2-2】利用模塊的向量處理能力，建立例8.2-1系統(tǒng)的Simulink仿真模型。（1）（2）圖8.2-13 示波器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖8.2-14 上顯示窗的縱坐標(biāo)范圍設(shè)置（3）（4）圖8.2-15 利用庫(kù)模塊處理向量信號(hào)的能力構(gòu)件的仿真模型圖8.2-16 exm080202