第10章Simulink動態(tài)仿真

1、第10章 Simulink動態(tài)仿真 10.1 Simulink窗口 10.2 建模方法 10.3 運行仿真 10.4 庫模塊介紹 10.5綜合實例10.1 Simulink窗口 10.1.1 Simulink啟動與界面在MATLAB命令窗口中輸入 simulink，按回車鍵Enter；或通過MATLAB主窗口的快捷按鈕 直接打開。首先出現Simulink庫瀏覽器窗口“Simulink Library Browser”，如圖所示。窗口給出了界面標注說明，列出了窗口給出了界面標注說明，列出了Simulink公共模塊庫中的子庫：公共模塊庫中的子庫：Commonly Used Blocks（常用模塊）

2、、（常用模塊）、Continuous（連續(xù)模塊）、（連續(xù)模塊）、Discontinuities（非連續(xù)模塊）、（非連續(xù)模塊）、Discrete（離散模塊）、（離散模塊）、Logic and Bit Operations（邏輯和位操作模塊）、（邏輯和位操作模塊）、Lookup Tables（查表（查表函數模塊）、函數模塊）、Math Operations（數學函數模塊）、（數學函數模塊）、Model Verification（模型檢測模塊）、（模型檢測模塊）、Model-Wide Utilities（模型擴充（模型擴充模塊）、模塊）、Ports & Subsystems（端口與子系統(tǒng)模塊

3、）、（端口與子系統(tǒng)模塊）、Signal Attributes（信號屬性模塊）、（信號屬性模塊）、Signal Routing（信號路徑模塊）、（信號路徑模塊）、Sinks（接收器輸出模塊）、（接收器輸出模塊）、Sources（輸入源模塊）、（輸入源模塊）、User-Defined Functions（用戶自定義函數模塊）、（用戶自定義函數模塊）、Additional Math & Discrete（附加數學與離散模塊）等標準模塊庫。（附加數學與離散模塊）等標準模塊庫。10.1.2 模型編輯窗口1創(chuàng)建新模型窗在Simulink Library Browser的窗口中選擇菜單“File”“

4、New”“Model”命令，或直接點擊工具欄新建圖標，即可打開一個名為“untitled”的新建模型窗口， 2模型窗口組成 整個模型窗口包括：菜單欄、工具欄、模型框圖窗口和狀態(tài)欄等部分。（1）菜單名稱與功能。）菜單名稱與功能。 模型窗口的菜單提供了模型建立和仿真的幾乎全部功能，其名稱模型窗口的菜單提供了模型建立和仿真的幾乎全部功能，其名稱和功能如表和功能如表 File菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能New新建模型（Model）或庫（Library）Open打開一個模型Close關閉模型Save保存模型，其擴展名為.mdlSave as模型另存為Source control設置Sim

5、ulink 與資源控制系統(tǒng)接口Model Properties打開“模型屬性”對話框Preferences打開“模型參數設置”對話框，用于設置用戶界面的顯示形式等屬性Export to Web將系統(tǒng)、子系統(tǒng)內部結構輸出到Web網頁Reports形成系統(tǒng)設置描述和需求報告Print打印模型文件Print Details打印成為HTML 格式的詳細描述文件，含模塊圖標和模塊參數設置等Print Setup打印設計Enable Tiled Printing平鋪打印設置選項Exit MATLAB退出MATLAB Edit菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能Copy Model to Clipb

6、oard將模型圖復制到剪切板Find查找Simulink對象、狀態(tài)流程對象等Variant模塊函數等變體操作Create Subsystem創(chuàng)建子系統(tǒng)，當有模塊被選中時才可用Mask Subsystem封裝子系統(tǒng)，當有子系統(tǒng)被選中時才可用Look Under Mask查看子系統(tǒng)內部結構，當有子系統(tǒng)被選中時才可用Link Options鏈接選項Link and Model Blocks鏈接模塊的輸入/輸出口和參數Update Diagram更新模型框圖的外觀屬性 View菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能Go to parent顯示當前系統(tǒng)的父系統(tǒng)Toolbar顯示或隱藏工具條Stat

7、us Bar顯示或隱藏狀態(tài)條Model Browser Options模型瀏覽器設置Block Data Tips Options模塊數據提示選項，設定鼠標位于模塊上方時是否顯示數據信息Requirements選擇增加與Word、Excel等連接Library Browser打開庫瀏覽器Model Explorer打開模塊資源管理器 Simulink Project導入Simulink選項Signal Hierarchy打開信號層次結構Sample Time Legend樣本時間注釋MATLAB Desktop打開MATLAB桌面窗口Fit system to view自動選擇最合適的顯示比例

8、Show Page Boundaries顯示頁面邊界Port Values Labels設置打開或關閉模塊端口的輸出提示標簽Remove Highlighting刪除高亮顯示Simulation菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能Start/ Stop啟動/停止仿真Configuration Parameters設置仿真參數Normal標準仿真模式Accelerator加速仿真模式Rapid Accelerator快速加速仿真模式Software-in-the-Loop利用軟件在回路快速進行設計驗證Processor-in-the-Loop進行在環(huán)仿真External外部仿真模式 Fo

9、rmat菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能Font打開對話框設置文本字體和大小Text Alignment標注文字對齊工具Enable TeX commands使用TeX格式編輯文本標注，如數學符號、希臘字母等Show/Hide name顯示/隱藏模塊名Show Drop Shadow顯示模塊陰影，當有模塊被選中時才可用Show Port Label端口標簽顯示模式，當有模塊被選中時才可用Foreground color設置模塊前景顏色Background color設置模塊背景顏色Screen color設置模塊窗口屏幕顏色Show smart Guides顯示智能向導設置Alig

10、n Blocks模塊排列設置Distribute Blocks模塊分布設置Resize Blocks調整模塊大小，當有模塊被選中時才可用Flip Name翻轉模塊名字，當有模塊被選中時才可用Flip Block翻轉模塊圖標，當有模塊被選中時才可用Rotate Block旋轉模塊圖標，當有模塊被選中時才可用Port/Signal Displays端口/信號信息顯示設置Block Displays模塊信息顯示設置Library Link Display 庫鏈接信息顯示設置Sample Time Display采樣時間信息顯示設置Tools菜單名稱與功能菜單名稱與功能主要子菜單功 能Simulink

11、 Debugger打開Simulink調試器Model Advisor打開模型咨詢工具，幫助用戶檢查和分析模型的配置Model Dependencies 使用模型文件清單Fixed-Point打開定點設置對話框Lookup Table Editor打開查表編輯器，幫助用戶檢查和修改模塊的參數Data Class Designer打開數據類設計器，幫助用戶創(chuàng)建自定義數據類Bus Editor打開總線編輯器，查看或編輯總線對象Profiler剖析工具，當仿真運行結束后會自動生成并彈出一個仿真報告文件Coverage Settings覆蓋模塊窗口、模型系統(tǒng)等設置Requirements選擇高亮模塊，

12、檢查的一致性、生成報告等輸出類型Design Verifier打開設置驗證器Inspect Logged Signals檢查記錄信號Signal & Scope Manager打開信號和示波器的管理器，幫助用戶創(chuàng)建信號生成模塊和示波器模塊Code Generation打開生成代碼器，形成各種系統(tǒng)代碼External Mode Control Panel打開外部模式控制面板，用于設置外部模式的各種特性Control Design用于控制設計Parameter Estimation打開參數控制和估計管理器Response Optimization打開設計優(yōu)化窗口的響應優(yōu)化選項Report

13、Generator用于打開報告生成器Verification Wizards選擇協同仿真向導方式，指定為FPGA硬件在環(huán)選項HDL Code GenerationHDL代碼生成Compare Simulink XML Files選擇文件導出到XML進行比較Data Object Wizard數據對象向導Simulink Code Inspector仿真代碼檢查SystemTest系統(tǒng)檢測器Mplay Video Viewer打開Mplay視頻瀏覽窗口Run on Target Hardware進入到安裝或更新硬件目標窗口（2）工具欄功能 模型窗口工具欄包含模型建立和仿真過程中常用的命令按鈕，其

14、功能如圖 （3）模型框圖窗口 模型框圖窗口是模型編輯區(qū)，主要建立由輸入、輸出模塊，被模擬的系統(tǒng)模塊，以及信號線等部分組成的系統(tǒng)模型。（4）狀態(tài)欄狀態(tài)欄是仿真過程中的狀態(tài)信息，圖下方的狀態(tài)欄有六小部分，從左至右依次為： 模型狀態(tài)信息。 圖面比例，如“100%”表示編輯框模型的顯示比例。 仿真進程條（第一空欄處）。 當前仿真時間（第二空欄處）。 解算方法，如“ode45”表示仿真所采用的算法。 模型狀態(tài)條。10.1.3 模型構成及步驟1仿真模型的構成（1）信號源模塊。信號源為系統(tǒng)的輸入，包括常數信號源、函數信號發(fā)生器（如正弦波和階躍函數）以及用戶自己在MATLAB中創(chuàng)建的自定義信號。（2）被模擬的

15、系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)模塊作為仿真的中心模塊，它是Simulink仿真建模所要解決的主要問題。（3）輸出顯示模塊。系統(tǒng)的輸出由顯示模塊接收。輸出顯示的形式包括示波器顯示、圖形顯示、以及輸出到數據文件或MATLAB工作空間。2仿真過程的步驟（1）打開一個空白的模型窗口。）打開一個空白的模型窗口。（2）打開）打開Simulink模塊庫瀏覽界面，將相應模塊庫中所需的模塊拖到模型窗口模塊庫瀏覽界面，將相應模塊庫中所需的模塊拖到模型窗口里。里。（3）設置各個模塊的參數。雙擊需要進行參數設置的模塊，在彈出的對話框中，）設置各個模塊的參數。雙擊需要進行參數設置的模塊，在彈出的對話框中，上半部分為參數說明，下半部分供

16、用戶填寫模塊參數。上半部分為參數說明，下半部分供用戶填寫模塊參數。（4）用信號線將各個模塊連接起來，搭建所需要的系統(tǒng)模型。）用信號線將各個模塊連接起來，搭建所需要的系統(tǒng)模型。（5）設置仿真參數。在模型窗口選擇菜單）設置仿真參數。在模型窗口選擇菜單“Simulink”“Configuration Parameters”命令，打開仿真參數設置對話框，設置仿真參數。命令，打開仿真參數設置對話框，設置仿真參數。（6）啟動仿真。選擇模型窗口菜單）啟動仿真。選擇模型窗口菜單“Simulink”“Start”命令，仿真將執(zhí)行。命令，仿真將執(zhí)行。并可借助示波器等模塊，顯示仿真結果。并可借助示波器等模塊，顯示仿

17、真結果。 【例10-1】 創(chuàng)建求解微分方程 的正弦信號仿真模型。仿真過程如下：首先，打開如圖10-1所示的Simulink庫模塊瀏覽器，單擊窗口工具欄圖標，建立一個空模塊窗口，如圖10-2所示，然后可以在此窗口中創(chuàng)建Simulink模型。dx= sint,x(0) = 0dt步驟一：添加模塊步驟二：連接模塊步驟三：運行仿真 10.2 建模方法 10.2.1 模塊操作 1. 模塊的選定在進行模塊操作之前，應先打開一個新的模型窗口。（1）從Simulink的模塊庫中選擇所需的模塊方法。單擊所需要的模塊，然后將其拖到需要創(chuàng)建仿真模型的窗口，釋放圖標，這時所需要的模塊將出現在模型窗口中。（2）在模型窗

18、口中選定模塊。 選中單個模塊：在模塊上單擊鼠標，模塊的四角處出現小黑塊編輯框，即選中模塊。 選中多個模塊：先按下Shift鍵，然后單擊所需選定的模塊；或者用鼠標拉出矩形虛線框，將所有待選模塊框在其中，則矩形框中所有的模型均被選中。 選中所有模塊：選擇菜單“Edit”“Select all”命令。2模塊復制（1）不同模型窗口（包含模型庫窗口）之間的模塊復制。 選中模塊，用鼠標左鍵將其拖到另一模型窗口，釋放鼠標。 使用菜單的Copy和Paste命令。 使用工具欄的和按鈕。（2）在同一模型窗口內的復制模塊。 選中模塊，按下鼠標右鍵，拖動模塊到合適的地方，釋放鼠標。 按住Ctrl鍵，再用鼠標拖動對象到

19、合適的地方，釋放鼠標。 使用工具欄的和按鈕。復制后所得模塊與原模塊屬性相同，在同一模型窗口中，這些模塊名后面自動加上相應的編號來進行區(qū)分。3模塊移動（1）在同一模型窗口移動模塊。選中需要移動模塊，用鼠標將模塊拖到合適的地方。（2）在不同模型窗之間移動模塊。在不同模型窗之間移動模塊，在用鼠標移動的同時按下Shift鍵。當模塊移動時，與之相連的連線也隨之移動。 4模塊刪除（1）選中模塊，按）選中模塊，按Delete鍵。鍵。（2）選中模塊，用菜單）選中模塊，用菜單“Edit”“Clear”命令。命令。（3）選中模塊，用菜單）選中模塊，用菜單“Edit”“Cut”命令，或者用工具欄的命令，或者用工具欄

20、的“Cut”按鈕，按鈕，可將模塊刪除并保存到剪切板中?？蓪⒛K刪除并保存到剪切板中。5調整模塊大小選中需要改變大小的模塊，出現小黑塊編輯框后，用鼠標拖動編輯框，可選中需要改變大小的模塊，出現小黑塊編輯框后，用鼠標拖動編輯框，可以實現放大或縮小。以實現放大或縮小。6模塊旋轉（1）模塊旋轉）模塊旋轉180。選中模塊，選擇菜單。選中模塊，選擇菜單“Format”“Flip Block”命令即可。命令即可。（2）模塊旋轉）模塊旋轉90。選中模塊，選擇菜單。選中模塊，選擇菜單“Format”“Rotate Block”命令，可以將模塊按順時針方向旋轉命令，可以將模塊按順時針方向旋轉90。（3）選中模塊，

21、右擊鼠標，從彈出的快捷鍵中選擇相應的命令，完成上）選中模塊，右擊鼠標，從彈出的快捷鍵中選擇相應的命令，完成上述旋轉。述旋轉。7模塊名的編輯（1）修改模塊名。單擊模塊名，出現虛線編輯框就可對模塊名進行修改。）修改模塊名。單擊模塊名，出現虛線編輯框就可對模塊名進行修改。（2）模塊名字體設置。選中模塊，選擇菜單）模塊名字體設置。選中模塊，選擇菜單“Format”“Font”命令，打開命令，打開字體對話框設置字體。字體對話框設置字體。（3）模塊名的顯示和隱藏。選中模塊，選擇菜單）模塊名的顯示和隱藏。選中模塊，選擇菜單“Format”“Hide /Show name”命令，可以隱藏或顯示模塊名。命令，可

22、以隱藏或顯示模塊名。（4）模塊名的翻轉。選中模塊，選擇菜單）模塊名的翻轉。選中模塊，選擇菜單“Format”“Flip name”命令，命令，可以翻轉模塊名?？梢苑D模塊名。8顏色設定選擇菜單選擇菜單“Format”“Foreground color”命令改變模塊的前景顏色，命令改變模塊的前景顏色，選擇菜單選擇菜單“Format” “Background color”命令改變模塊的背景顏色，命令改變模塊的背景顏色，選擇菜單選擇菜單“Format”“Screen color”命令改變模塊窗口的顏色。命令改變模塊窗口的顏色。9模塊參數設置 Simulink中幾乎所有模塊都有一個模塊參數對話框，內有

23、模塊功能說中幾乎所有模塊都有一個模塊參數對話框，內有模塊功能說明和用戶設置參數。打開模型參數對話框的方法有：明和用戶設置參數。打開模型參數對話框的方法有：（1）雙擊要設置的模塊就會彈出模塊參數對話框。）雙擊要設置的模塊就會彈出模塊參數對話框。（2）在模型窗口選中模塊，選擇菜單）在模型窗口選中模塊，選擇菜單“Edit”“BLOCK parameters”命令，其中命令，其中BLOCK指的是相應選中模塊的模塊名。指的是相應選中模塊的模塊名。（3）在模型窗口選中模塊，單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單選擇）在模型窗口選中模塊，單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單選擇“BLOCK parameters”，其中，

24、其中BLOCK的位置顯示相應選中模塊的模的位置顯示相應選中模塊的模塊名。塊名。10模塊特性設置（1）在模型窗口選中模塊，選擇菜單）在模型窗口選中模塊，選擇菜單“Edit”“Block parameters”命令，命令，顯示模型特性對話框。顯示模型特性對話框。（2）在模型窗口選中模塊，單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單選擇）在模型窗口選中模塊，單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單選擇“Block parameters”。每個模塊的特性對話框的內容都相同，包括常規(guī)項每個模塊的特性對話框的內容都相同，包括常規(guī)項“General”、模塊注釋、模塊注釋“Block Annotation”、回調信號、回調信號“Ca

25、llbacks”。其中，常規(guī)項。其中，常規(guī)項“General”中包括：中包括： Description（說明）：對模塊在模型中用法的注釋。（說明）：對模塊在模型中用法的注釋。 Priority（優(yōu)先級）：規(guī)定該模塊在模型中相對于其它模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序。（優(yōu)先級）：規(guī)定該模塊在模型中相對于其它模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序。 Tag（標記）：用戶為模塊添加的文本格式標記。（標記）：用戶為模塊添加的文本格式標記。10.2.2 模塊連接1手動連接模塊 模塊間連接是用信號線完成的，其方法是先將光標指向一個模塊的輸出端，待光標變?yōu)槭址?，按下鼠標鍵并拖動，直到另一模塊的輸入端。如果兩個模塊在一條水平線，則信號線是

26、直線 如果兩個模塊不在一條水平線，則信號線是折線。 3. 在信號線中插入模塊 如果模塊只有一個輸入端口和一個輸出端口，則該模塊可以直接被插入到一條信號線中。如將圖中的“Gain”模塊插到“Constant”與“Unit Delay”模塊之間，只需用鼠標將“Gain”模塊拖到信號線上即可 4移動信號線 若想移動信號線的某段，單擊選中此段；移動鼠標到目標線段若想移動信號線的某段，單擊選中此段；移動鼠標到目標線段上，則鼠標的形狀變?yōu)橐苿訄D標；按住鼠標，并拖曳到新位置；上，則鼠標的形狀變?yōu)橐苿訄D標；按住鼠標，并拖曳到新位置；放開鼠標，則信號線被移動到新的位置。放開鼠標，則信號線被移動到新的位置。5刪除

27、信號線 首先選中信號線，然后按首先選中信號線，然后按Delete鍵，或者選擇菜單鍵，或者選擇菜單“Edit”“Clear”或或“Edit”“Cut”命令進行刪除。命令進行刪除。6信號線文本注釋（1）添加文本注釋。雙擊需要添加文本注釋的信號線，則出現一個空的文字填寫框，在其中輸入文本。（2）修改文本注釋。單擊需要修改的文本注釋，出現虛線編輯框即可修改文本。（3）移動文本注釋。單擊標識，出現編輯框后，就可以移動編輯框。（4） 復制文本注釋。單擊需要復制的文本注釋，按下Ctrl鍵同時移動文本注釋，或者用菜單和工具欄的復制操作。 7信號線附加說明（1）信號線粗線顯示。選擇菜單“Format”“Port

28、/Signal Displays”“Wide nonscalar lines”命令，即可把圖中傳遞向量（矩陣）數據的信號線用粗線標出，與其它變量區(qū)別開來。（2）信號線彩色顯示。選擇菜單“Format”“Sample Time Display”“Colors”命令，將用不同顏色顯示采用頻率不同的模塊和信號線。10.2.3 模型注釋1添加模型的文本注釋在需要當作注釋區(qū)的中心位置，雙擊鼠標左鍵，就會出現編輯框，在編輯框中就可以輸入文字注釋。2注釋的移動在注釋文字處單擊鼠標左鍵，當出現文本編輯框后，用鼠標就可以拖動該文本編輯框。10.3.1 設置仿真參數 在模型窗口選擇菜單“Simulink”“Con

29、figuration Parameters”命令，打開仿真參數設置對話框，如圖所示。在此對話框中，選項“Select”包含以下幾類：10.3 運行仿真 Solver：用于設置仿真起始和停止時間，選擇微分方程求解算法并為其規(guī)定參數，以及選擇某些輸出選項。 Data Import/Export：用于管理工作空間數據的導入和導出。 Optimization：用于設置仿真優(yōu)化模式。 Diagnostics：用于設置在仿真過程中出現各類錯誤時發(fā)出警告的等級。 Hardware Implementation：用于設置實現仿真的硬件。 Model Referencing：用于設置模型引用的有關參數。 Sim

30、ulation Target：用于設置仿真模型目標。 Code Generation：用于生成仿真代碼、嵌入代碼、HDL代碼等。1. Solver類選項的參數設置（1）Simulink time（仿真時間）：“Start time”仿真的起始時間，默認為0.0；“Stop time”仿真的結束時間，默認為10.0。時間單位為秒（s），但與實際時鐘的秒不同。如仿真時間為10s，如果步長為0.1s，則仿真要執(zhí)行100步。（2）Solver options（算法選項）：在“Type”編輯框中選擇算法類別：變步長“Variable-step”和固定步長“Fixed-step”算法，其右邊設置仿真解法“

31、Solver”的具體算法類型 1）變步長模式的仿真算法主要有： Discrete（no continous states）：適用于沒有連續(xù)狀態(tài)變量的離散系統(tǒng)。 ode45：四/五階龍格-庫塔法，采用單步算法，適用于大多數連續(xù)或離散系統(tǒng)，但不適用剛性系統(tǒng)。 ode23：二/三階龍格-庫塔法，采用單步算法。 ode113：是一種階數可變算法。 ode15s：是一種基于數值微分公式的算法，采用多步算法，適用于剛性系統(tǒng)。 ode23s：采用單步算法，專門用于剛性系統(tǒng)。 ode23t：無數字震蕩的算法，用于求解適度剛性問題。 ode23tb：在較大的容許誤差下可能比ode15s方法有效。2）固定步長模式

32、的仿真算法：）固定步長模式的仿真算法： Discrete（no continous states）：用于不存在狀態(tài)變量的系統(tǒng)。）：用于不存在狀態(tài)變量的系統(tǒng)。 ode5、ode8：Dormand-Prince方法，適用于大多數連續(xù)或離散系統(tǒng)。方法，適用于大多數連續(xù)或離散系統(tǒng)。 ode4：是四階龍格庫塔法。：是四階龍格庫塔法。 ode3：BogackiShampine算法。算法。 ode1、ode2：是歐拉法與改進歐拉法。：是歐拉法與改進歐拉法。 ode14X：插值法。：插值法。（3）Solver options其它參數設置。1）變步長模式下的參數設置： Max step size：算法能夠使用的

33、最大時間步長，默認值為“仿真時間/50”。 Min step size：算法能夠使用的最小時間步長。 Initial step size：初始時間步長，一般使用“auto”默認值。 Relative tolerance：相對誤差，默認值為1e-3，表示狀態(tài)計算值要精確到 0.1%。 Absolute tolerance：絕對誤差，若設置為“auto”，則初始絕對誤差為1e-6。 Shape preservation：模型的保存，建議保存為“Disable all”。 2）固定步長的參數設置： Multiasking：選擇這種模式時，當Simulink檢測到采用不同的速率的兩個模塊直接連接，系統(tǒng)

34、會給出錯誤提示。處理上述錯誤的方法是采用“unit delay”模塊和“zero-order hold”模塊，對從慢速率到快速率的轉換可以在慢輸出端口和快輸入端口插入一個單位延時模塊“unit delay”，對從快速率到慢速率的轉換可以插入一個零階采用保持器“zero-order hold”。 Singletasking：此模式不檢查模塊間的速率轉換，在建立單任務系統(tǒng)模型時非常有用。 Auto：選擇這種模式時，Simulink會根據模型中模塊的采樣速率是否一致，自動決定切換到Multiasking模式或Singletasking模式。2. Data Import/Export（數據輸入和輸出）

35、選項（1）Load from workspace（從工作區(qū)間載入數據）。 Input：用來設置初始信號。如果在Simulink系統(tǒng)中選用輸入模塊“In1”，則必須選中該選項，并填寫在MATLAB工作空間中的輸入數據的變量名稱，例如t,u或者TU。且向量的第一列t為仿真時間，如果輸入模塊中有n個，則u的第1、2、n列分別輸入模塊“In1”、“In2”、“Inn”。 Initial state：從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。填寫MATLAB工作空間已經存在的變量，變量的次序與模塊中各個狀態(tài)中的次序一致。用來設置系統(tǒng)狀態(tài)變量的初始值。初始值【xInitial】可為列向量。（2）Sa

36、ve to workspace（保存結果到工作空間）。 Time：時間變量名，存儲輸出到MATLAB工作空間的時間值，默認名為tout。 States：狀態(tài)變量名，存儲輸出到MATLAB工作空間的狀態(tài)值，默認名為xout。 Output：輸出變量名，如果模型中使用“Out”模塊，那么就必須選中該選項。數據的存放方式與輸入 Input情況類似。 Final state：最終狀態(tài)值輸出變量名，存儲輸出到MATLAB工作空間的最終狀態(tài)值。 Format：設置保存數據的格式，包括按數組（Array）、結構數組（Structure）和帶時間的結構數組（times Structure）。 Limit da

37、ta points to last：保存變量的數據長度。 Decimation：保存步長間隔，默認值為1，即對每一個仿真時間點產生值都保存；若為n，則每隔n-1個仿真時刻就保存一個值。 signal logging：在仿真過程中使信號輸出到工作空間。 Data Store Memory：數據存儲內存。選中“Data Stores”，則可用“dsmout”。 （3）Save option（存儲選項）。 Output options：輸出選項，包含三個可選項。 Refine output：細化輸出，可以增加輸出數據的點數，使得輸出數據更加平滑。與該選項配套的參數設置是refine factor（細

38、化因子），默認值為1，表示輸出數據點個數與仿真步數相同，若細化因子定為2，則表示輸出數據點加倍。本功能只在變步長模式中才能使用，并且在ode45效果最好。 10.3.2 輸入與輸出數據 1輸入數據【例10-3】分別使用自定義信號源“From Workspace”和“From File”模塊輸入數據，建立函數 在區(qū)間0,4上的Simulink仿真模型。（1）From Workspace模塊主要參數。 Data：指定工作空間中某個變量或者表達式，它代表一個二維數據矩陣或者是一個包含了信號數值和時間數值的結構數組變量。 Sample time：采樣間隔，默認值為0。 Interpolate data

39、：選擇是否對數據插值。 From output after final data value by：確定該模塊在讀取完最后時刻的數據后，模塊的輸出值。（2）From File模塊主要參數。 File name：輸入數據的文件名，默認值為untitled.mat。 Sample time：采樣間隔，默認值為0。2-tty = ecos22輸出數據（1）數據輸出到工作空間。）數據輸出到工作空間。如果仿真結果中的數據輸出到工作空間如果仿真結果中的數據輸出到工作空間Workspace，并寫入到返回變量，可，并寫入到返回變量，可使用輸出模塊使用輸出模塊“Out1”。其此模塊主要參數有：。其此模塊主要參數

40、有： Port number：輸出端口數，默認值為：輸出端口數，默認值為1。 Port dimensions：輸出信號的維數，默認值為：輸出信號的維數，默認值為-1，表示動態(tài)設置維數；可，表示動態(tài)設置維數；可以設置成以設置成n維向量或維向量或mn維矩陣。維矩陣。 Sample time：采樣間隔，默認值為：采樣間隔，默認值為-1，表示與前一個模塊采樣間隔相同。，表示與前一個模塊采樣間隔相同。（2）數據寫入到工作空間。使用“To Workspace”模塊可把輸出變量寫入到MATLAB工作空間，其主要參數有： Variable name：模塊的輸出變量，默認值為simout。 Limit data

41、 points to last：限制輸出數據點的數目，模塊會自動進行截取數據的最后n個點（n為設置數），默認值為inf。 Decimation：步長因子，默認值為1。 Sample time：采樣間隔，默認值為-1。 Save format：輸出變量格式，可以指定為數組或結構數組。 （3）數據輸出為數據文件。）數據輸出為數據文件。使用使用“To File”模塊，輸出仿真數據到模塊，輸出仿真數據到“.mat”文件，其文件格式按行存放，文件，其文件格式按行存放，每行對應一個變量，第一行為時間數據，第二行開始的各行為其它輸出變量相每行對應一個變量，第一行為時間數據，第二行開始的各行為其它輸出變量相應

42、的仿真值。應的仿真值?！癟o File”模塊主要參數有：模塊主要參數有： File name：保存數據的文件名，默認值為：保存數據的文件名，默認值為untitled.mat。如果沒有指定路。如果沒有指定路徑，則存于徑，則存于MATLAB工作空間目錄。工作空間目錄。 Variable name：在文件所保存矩陣的變量名，默認值為：在文件所保存矩陣的變量名，默認值為ans。 Decimation：步長因子，默認值為：步長因子，默認值為1。 Sample time：采樣間隔，默認值為：采樣間隔，默認值為-1。10.3.3 啟動系統(tǒng)仿真1使用模型窗口啟動仿真在當前運行的模型窗口中，單擊菜單“Simul

43、ink”“Start”，啟動仿真。也可使用工具欄上的按鈕。當仿真啟動時，菜單選項有“Start”自動變?yōu)椤癝top”。2.仿真結果輸出（1）示波器顯示。若仿真結果要在示波器“Scope”上顯示，則首先雙擊示波器模塊，打開示波器窗口啟動仿真后，信號就顯示在“Scope”窗口中 （2）使用模塊Out1輸出。 首先使用輸出模塊“Out1”，將仿真結果中的數據輸出到工作空間Workspace，然后在MATLAB命令窗口輸入繪圖命令，輸出信號可顯示在MATLAB圖形窗口。例如，建立將正弦信號進行積分之后的數據送到工作空間Workspace中的模型 （3）使用模塊To File輸出。啟動仿真后，時間變量與

44、輸出變量以默認變量tout、yout輸出到工作空間Workspace，這時只要在MATLAB命令窗口輸入：plot(tout,yout)則輸出曲線可顯示在MATLAB圖形窗口，顯示結果如圖 首先使用首先使用“To File”模塊，將輸出仿真數據到模塊，將輸出仿真數據到“.mat”文件，保存到文件，保存到MATLAB當前工作目錄，然后通過當前工作目錄，然后通過MATLAB窗口操作，顯示其圖形。窗口操作，顯示其圖形。例如，建立將正弦信號進行積分之后的數據輸出為數據文件的仿真模例如，建立將正弦信號進行積分之后的數據輸出為數據文件的仿真模型型 （3）使用模塊To File輸出。首先使用“To File

45、”模塊，將輸出仿真數據到“.mat”文件，保存到MATLAB當前工作目錄，然后通過MATLAB窗口操作，顯示其圖形。例如，建立將正弦信號進行積分之后的數據輸出為數據文件的仿真模型，如圖 01234567891000.20.40.60.811.21.41.61.82（3）使用模塊To File輸出。首先使用“To File”模塊，將輸出仿真數據到“.mat”文件，保存到MATLAB當前工作目錄，然后通過MATLAB窗口操作，顯示其圖形。例如，建立將正弦信號進行積分之后的數據輸出為數據文件的仿真模型，如圖 對“To File”模塊的參數設置：“File name”（文件名）：shuju.mat“V

46、ariable name”（變量名）：shj“Save format”（保存格式）：Array（按行數組）（4）使用“XY Graph”模塊顯示。首先在MATLAB命令窗口輸入： t=linspace(0,3*pi/2,100); u=cos(t);運行結果，將變量t、u載入工作空間中。其次，建立如圖所示的仿真模型，并將增益模塊“Gain”的值設為0.5，數據輸入模塊“In1”中的參數進行設置，打開“Simulink”“Configuration Parameters”中的選項“Data Import/Export”，選中單選框“Input”，并在文本框中輸入t,u，算法選擇固定步長“Fixe

47、d-step”，解法為“Ode8”，步長為0.01，其它參數默認。10.4 庫模塊介紹1常用模塊子庫常用模塊子庫（Commonly Used Blocks）是在simulink建模仿真時，將使用最為頻繁的基本模塊集中在一起形成的模塊庫，這些模塊在其它模塊庫中都可以找到，主要為初學者提供快捷的模塊選取方法。該庫包含的模塊如圖10-48所示，其功能如表 常用模塊子庫中模塊名及功能常用模塊子庫中模塊名及功能模塊名功 能Bus Creator總線信號生成器，將多個輸入信號合并成一個總線信號Bus Selector總線信號選擇器，用來選擇總線信號中的一個或多個Constant常數模塊，輸出常量信號Dat

48、a Type Conversion數據類型轉換模塊，將信號轉換為其它數據類型Demux信號分離器，將輸入向量轉換成標量，分解輸出Discrete-Time Integrator離散時間積分器模塊Gain增益模塊Ground信號接地模塊In1輸入接口模塊Integrator連續(xù)積分器模塊Logical Operator邏輯操作模塊Mux信號合成器模塊，將輸入的向量、標量或矩陣合成Out1輸出接口模塊Product乘法模塊，執(zhí)行標量、向量或矩陣的乘法Relational Operator關系操作模塊，輸出布爾類型數據Saturation飽和度模塊，定義輸入信號的最大和最小值Scope輸出示波器模塊

49、Subsystem創(chuàng)建子系統(tǒng)模塊Sum求和模塊，加法器Switch開關切換模塊，由第二個輸入信號選擇在第一路或第三路之間切換Terminator信號終端模塊，用來連接沒有與其它模塊相連的輸出端口，防止在MATLAB窗口給出警告信息。Unit Delay單位時間延遲模塊Vector Concatenate相同數據類型的向量輸入信號串聯2連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫 連續(xù)系統(tǒng)模塊（Continuous）子庫主要包含了連續(xù)系統(tǒng)的仿真模塊，該庫包含的模塊如圖所示，其功能如表 連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能 模塊名功 能Derivative 數值微分器模塊Integrator 連續(xù)時間信號

50、積分器模塊Integrator Limited有限積分器模塊Integrator Second-Order二次積分器Integrator Second-Order Limited有限二次積分器PID controllerPID控制器PID controller(2DOF)PID控制器（2自由度）State-Space線性狀態(tài)空間模塊Transfer-Fcn線性傳遞函數模型Transport Delay傳輸延遲模塊，輸入信號延時一個固定時間再輸出Variable time Delay可變時間延遲模塊Variable Transport Delay可變傳輸延遲模塊，輸入信號延時一個可變時間再輸出Z

51、ero-Pole零點-極點增益模塊，以零點-極點表示的傳遞函數模型3非連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫非連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫 非連續(xù)系統(tǒng)模塊（Discontinuities）子庫主要包含了不連續(xù)系統(tǒng)的仿真模塊，該庫包含的模塊如圖所示，其功能如表 非連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能非連續(xù)系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能模塊名功 能Backlash磁滯回環(huán)模塊，可實現輸入和輸出變化相同的系統(tǒng)，模擬間隙非線性系統(tǒng)（如齒輪）Coulomb & Viscous Friction庫侖和與黏性摩擦模塊，模擬在零點不連續(xù)，在其余點線性的增益系統(tǒng)Dead Zone死區(qū)模塊，設定死區(qū)范圍，提供輸出為零的區(qū)域 Dead Zone Dyna

52、mic動態(tài)死區(qū)模塊，動態(tài)提供輸出為零的區(qū)域Hit Crossing捕獲穿越點模塊，檢測信號穿越設定值的點，穿越時輸出為1，否則輸出為0Quantizer量子點模塊，對輸入信號界限量化處理。將平滑的輸入信號變?yōu)殡A梯狀輸出信號Rate Limiter速率限制模塊，限制信號的變化速率，即一階導數，使輸出的變化不超過指定界限Rate Limiter Dynamic動態(tài)速率限制模塊，動態(tài)限制信號的變化速率Relay繼電器模塊，在兩個值中輪流輸出。Saturation飽和度模塊，對一個信號限定上下限，設置輸出信號的上下限幅值Saturation Dynamic動態(tài)飽和非線性模塊，動態(tài)設置輸出信號的上下限幅

53、值 Wrap To Zero限零模塊，若輸入信號超過限定值，則產生零輸出，否則輸入信號無變化輸出4離散系統(tǒng)模塊子庫離散系統(tǒng)模塊（Discrete）子庫主要包含了不連續(xù)系統(tǒng)的仿真模塊，該庫包含模塊如圖所示，其功能如表 離散系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能離散系統(tǒng)模塊子庫模塊名及功能模塊名功 能Difference離散差分器模塊，對輸入信號進行差分運算，輸出當前輸入信號與前一個采樣值之差Discrete Derivative離散微分器模塊：對輸入進行離散微分運算Discrete FIR Filter離散FIR濾波器，實現有限脈沖響應(FIR)濾波器Discrete Filter離散過濾器模塊，用于實現無限

54、脈沖響應(IIR)與有限脈沖響應(FIR)濾波器；Discrete PID Controller離散PID控制器Discrete PID Controller(2DOF)離散PID控制器（2自由度）Discrete State-Space離散狀態(tài)空間模型模塊，實現離散狀態(tài)空間系統(tǒng)，模塊接受一個輸入，并產生一個輸出Discrete Transfer-Fcn離散傳遞函數模塊，用于建立離散傳遞函數模型Discrete Zero-Pole離散零-極點模塊，用于以零極點表示的離散傳遞函數模型Discrete-time Integrator離散時間信號積分器模塊，對輸入信號的離散時間進行積分運算First

55、-Order Hold一階采樣保持器模塊，在指定的時間間隔實現一階采樣保持Integer Delay整數延遲模塊，延遲輸入N個采樣周期，N為正整數Memory記憶模塊，輸出前一個時間步長時刻的輸入值Tapped Delay觸發(fā)延遲模塊，延遲N個周期后輸出全部的輸入信息Transfer Fcn First Order一階傳遞函數模塊，用于建立一階的離散傳遞函數模型Transfer Fcn Lead or Lag傳遞函數超前或滯后補償器模塊，用于實現輸入離散時間信號的傳遞函數超前或滯后的補償Transfer Fcn Real Zero實數零點傳遞函數模塊，用于只有實數零點而無極點的離散傳遞函數Un

56、it Delay單位延遲模塊，信號采樣后保持一個采樣周期后再輸出Zero-Order Hold零階保持器模塊，實現一個以指定采樣率的采樣與保持操作，模塊接受一個輸入，并產生一個輸出5邏輯與位操作模塊子庫邏輯與位操作模塊（Logic and Bit Operations）子庫主要包含用于實現邏輯運算和位運算的模塊，該庫包含的模塊如圖所示，其功能如表 邏輯與位操作模塊子庫模塊名及功能邏輯與位操作模塊子庫模塊名及功能模塊名功 能Bit Clear位清零模塊，將整數的某一位設置為0Bit Set位設置模塊，將整數的某一位設置為1Bitwise Operator按位操作模塊，對輸入信號進行按位操作Com

57、binatiorial Logic組合邏輯模塊，實現一個真值表Compare To Constant和常量比較模塊，確定信號與指定常數的比較方式Compare To Zero和零比較模塊，確定信號與指定零的比較方式Detect Change檢測變化模塊，檢測信號是否等于前一個采樣時刻的值Discrete PID Controller(2DOF)離散PID控制器（2自由度）Discrete State-Space離散狀態(tài)空間模型模塊，實現離散狀態(tài)空間系統(tǒng)，模塊接受一個輸入，并產生一個輸出Discrete Transfer-Fcn離散傳遞函數模塊，用于建立離散傳遞函數模型Discrete Zero

58、-Pole離散零-極點模塊，用于以零極點表示的離散傳遞函數模型Discrete-time Integrator離散時間信號積分器模塊，對輸入信號的離散時間進行積分運算First-Order Hold一階采樣保持器模塊，在指定的時間間隔實現一階采樣保持Integer Delay整數延遲模塊，延遲輸入N個采樣周期，N為正整數Memory記憶模塊，輸出前一個時間步長時刻的輸入值Tapped Delay觸發(fā)延遲模塊，延遲N個周期后輸出全部的輸入信息Transfer Fcn First Order一階傳遞函數模塊，用于建立一階的離散傳遞函數模型Transfer Fcn Lead or Lag傳遞函數超前

59、或滯后補償器模塊，用于實現輸入離散時間信號的傳遞函數超前或滯后的補償Transfer Fcn Real Zero實數零點傳遞函數模塊，用于只有實數零點而無極點的離散傳遞函數Unit Delay單位延遲模塊，信號采樣后保持一個采樣周期后再輸出Zero-Order Hold零階保持器模塊，實現一個以指定采樣率的采樣與保持操作，模塊接受一個輸入，并產生一個輸出6表格查詢模塊子庫表格查詢模塊（Lookup Table）子庫提供了各種用于查表運算（插值）的模塊，該庫包含的模塊如圖所示，其功能如表 表表10-12 表格查詢模塊子庫模塊名及功能表格查詢模塊子庫模塊名及功能模塊名功 能1-D Lookup T

60、able一維表格查詢模塊，使用線性插值2-D Lookup Table二維表格查詢模塊，使用線性插值Cosine定點查表余弦函數模塊Direct Lookup Table (n-D)n維直接查表器模塊Interpolation using Prelookup內插查表，使用常數插值或線性插值實現n維查表器模塊Lookup Table Dynamic動態(tài)表格查詢模塊，由給定數據生成一維近似函數Prelookup 在設置的斷點處為輸入進行查找。使用常數插值或線性插值對間斷點序列進行查找Sine定點查表正弦函數模塊n-D Lookup Table使用插值實現n維查表器7. 數學運算模塊數學運算模塊（Math Operations）子庫主