matlab與數(shù)值分析課件matlab4-simulink仿真環(huán)境

1、Simulink是MATLAB的仿真工具箱。它是面向框圖的仿真軟件，具有以下功能：用繪制方框圖代替編寫程序，結(jié)構(gòu)和流程清晰；智能化地建立和運行仿真，仿真精細、貼近實際；適應(yīng)面廣：包括線性、非線性系統(tǒng)；連續(xù)、離散及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)Simulink仿真演示一個Simulink的簡單程序通過演示一個Simulink的簡單模型，了解建立模型的步驟。例：創(chuàng)建一個正弦信號的仿真模型。步驟如下： (1) 在MATLAB的命令窗口運行Simulink命令，或單擊工具欄中的圖標(biāo)，就可以打開Simulink模塊庫瀏覽器(Simulink Library Browser) 窗口。 (2) 單擊工

2、具欄上的圖標(biāo)或選擇菜單“File”“New”“Model”，新建一個名為“untitled”的空白模型窗口。 (3) 在上圖的右側(cè)子模塊窗口中，單擊“Source”子模塊庫前的“+”(或雙擊Source)，或者直接在左側(cè)模塊和工具箱欄單擊Simulink下的Source子模塊庫，便可看到各種輸入源模塊。 (4) 用鼠標(biāo)單擊所需要的輸入信號源模塊“Sine Wave”(正弦信號)，將其拖放到的空白模型窗口“untitled”，則“Sine Wave”模塊就被添加到untitled窗口；也可以用鼠標(biāo)選中“Sine Wave”模塊，單擊鼠標(biāo)右鍵，在快捷菜單中選擇“add to untitled”命令

3、，就可以將“Sine Wave”模塊添加到untitled窗口。 (5) 用同樣的方法打開接收模塊庫“Sinks”，選擇其中的“Scope”模塊(示波器)拖放到“untitled”窗口中。 (6) 在“untitled”窗口中，用鼠標(biāo)指向“Sine Wave”右側(cè)的輸出端，當(dāng)光標(biāo)變?yōu)槭址麜r，按住鼠標(biāo)拖向“Scope”模塊的輸入端，松開鼠標(biāo)按鍵，就完成了兩個模塊間的信號線連接，一個簡單模型已經(jīng)建成。 (7) 開始仿真，單擊“untitled”模型窗口中“開始仿真”圖標(biāo)，或者選擇菜單“Simulink”“Start”，則仿真開始。雙擊“Scope”模塊出現(xiàn)示波器顯示屏，可以看到黃色的正弦波形。

4、(8) 保存模型，單擊工具欄的圖標(biāo)。Simulink模型窗口示波器窗口Simulink的文件操作和模型窗口Simulink的文件操作1. 新建文件新建仿真模型文件有幾種操作： 在MATLAB的命令窗口選擇菜單“File”“New”“Model”。 在Simulink模塊庫瀏覽器窗口選擇菜單“File”“New”“Model”，或者單擊工具欄的圖標(biāo)。 在Simulink模型窗口選擇菜單“File”“New”“Model”，或者單擊工具欄的圖標(biāo)。2. 打開文件打開仿真模型文件有幾種操作： 在MATLAB的命令窗口輸入不加擴展名的文件名，該文件必須在當(dāng)前搜索路徑中。 在MATLAB的命令窗口選擇菜單

5、“File”O(jiān)pen”或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開文件。 在Simulink模塊庫瀏覽器窗口選擇菜單“File”“Open”或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開“.mdl”文件。 在Simulink模型窗口中選擇菜單“File”“Open”或者單擊工具欄的圖標(biāo)打開文件。Simulink的模型窗口 模型窗口由菜單、工具欄、模型瀏覽器窗口、模型框圖窗口以及狀態(tài)欄組成。狀態(tài)欄菜單模型框圖模型瀏覽器雙窗口模型窗口工具欄模型的創(chuàng)建 Simulink的模型是由模塊和信號線連接構(gòu)成的方框圖，創(chuàng)建模型就是繪制方框圖，我們可以方便地通過鼠標(biāo)的抓取和拖放等操作來完成。模塊的操作 1. 對象的選定 (1) 選定單個對象 選定對象只

6、要在對象上單擊鼠標(biāo)，被選定的對象的四角處會出現(xiàn)小黑塊編輯框。 (2) 選定多個對象 如果選定多個對象，可以按下Shift鍵，然后再單擊所需選定的模塊；或者用鼠標(biāo)拉出矩形虛線框，將所有待選模塊框在其中，則矩形框中所有的對象均被選中。 (3) 選定所有對象 如果要選定所有對象，可以選擇菜單“Edit”“Select all”。2. 模塊的復(fù)制(1) 不同模型窗口(包括模型庫窗口)之間的模塊復(fù)制選定模塊，用鼠標(biāo)將其拖到另一模型窗口。選定模塊，使用菜單的“Copy”和“Paste”命令。選定模塊，使用工具欄的“Copy”和“Paste”按鈕。(2) 在同一模型窗口內(nèi)的復(fù)制模塊選定模塊，按下鼠標(biāo)右鍵，拖

7、動模塊到合適的地方，釋放鼠標(biāo)。選定模塊，按住Ctrl鍵，再用鼠標(biāo)拖動對象到合適的地方，釋放鼠標(biāo)。使用菜單和工具欄中的“Copy”和“Paste”按鈕。3. 模塊的移動 (1) 在同一模型窗口移動模塊 選定需要移動模塊，用鼠標(biāo)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(biāo)移動的同時按下Shift鍵。 當(dāng)模塊移動時，與之相連的連線也隨之移動。 4. 模塊的刪除 要刪除模塊，應(yīng)選定待刪除模塊，按Delete鍵；或者用菜單“Edit”“Clear”或“Cut”；或者用工具欄的“Cut”按鈕。5. 改變模塊大小 選定需要改變大小的模塊，出現(xiàn)小黑塊編輯框后，用

8、鼠標(biāo)拖動編輯框，可以實現(xiàn)放大或縮小。6. 模塊的翻轉(zhuǎn) (1) 模塊翻轉(zhuǎn)180度 選定模塊，選擇菜單“Format”“Flip Block”可以將模塊旋轉(zhuǎn)180度 (2) 模塊翻轉(zhuǎn)90度選定模塊，選擇菜單“Format”“RotateBlock”可以將模塊旋轉(zhuǎn)90度，如果一次翻轉(zhuǎn)不能達到要求，可以多次翻轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。7. 模塊名的編輯 (1) 修改模塊名 單擊模塊下面或旁邊的模塊名，出現(xiàn)虛線編輯框就可對模塊名進行修改。 (2) 模塊名字體設(shè)置 選定模塊，選擇菜單“Format”“Font”，打開字體對話框設(shè)置字體。 (3) 模塊名的顯示和隱藏 選定模塊，選擇菜單“Format”“Hide /Show

9、 name”，可以隱藏或顯示模塊名。 (4) 模塊名的翻轉(zhuǎn) 選定模塊，選擇菜單“Format”“Flip name”，可以翻轉(zhuǎn)模塊名。信號線的操作1. 模塊間連線 先將光標(biāo)指向一個模塊的輸出端，待光標(biāo)變?yōu)槭址螅聪率髽?biāo)鍵并拖動，直到另一模塊的輸入端。 2. 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。3. 信號線的分支和折曲(1) 分支的產(chǎn)生 將光標(biāo)指向信號線的分支點上，按鼠標(biāo)右鍵，光標(biāo)變?yōu)槭址?，拖動鼠?biāo)直到分支線的終點，釋放鼠標(biāo)；或者按住Ctrl鍵，同時按下鼠標(biāo)左鍵拖動鼠標(biāo)到分支線的終點。(2) 信號線的折線 選中已存在的信號線，將

10、光標(biāo)指向折點處，按住Shift鍵，同時按下鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)光標(biāo)變成小圓圈時，用鼠標(biāo)拖動小圓圈將折點拉至合適處，釋放鼠標(biāo)。4. 信號線文本注釋(label)(1) 添加文本注釋 雙擊需要添加文本注釋的信號線，則出現(xiàn)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(xiàn)虛線編輯框即可修改文本。(3) 移動文本注釋 單擊標(biāo)識，出現(xiàn)編輯框后，就可以移動編輯框。(4) 復(fù)制文本注釋 單擊需要復(fù)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(fù)制操作。給模型添加文本注釋 1. 添加模型的文本注釋 在需要當(dāng)作注釋區(qū)的中心位置，雙擊鼠標(biāo)左鍵，就會出現(xiàn)編輯框，在編輯

11、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(biāo)左鍵，當(dāng)出現(xiàn)文本編輯框后，用鼠標(biāo)就可以拖動該文本編輯框。Simulink的基本模塊Simulink的基本模塊包括9個子模塊庫，分別是：連續(xù)系統(tǒng)非連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)查閱表、數(shù)學(xué)運算模型確認寬模型功能信號線路安排接收模型輸入信號源端口與子系統(tǒng)1. 輸入信號源模塊庫(Sources) 輸入信號源模塊是用來向模型提供輸入信號。常用的輸入信號源模塊源。名稱 模塊形狀 功能說明 Constant 恒值常數(shù)，可設(shè)置數(shù)值 Step 階躍信號 Ramp 線性增加或減小的信號 Sine Wave 正弦波輸出 Signal Generator 信號發(fā)生器

12、，可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波和隨機波信號 From File 從文件獲取數(shù)據(jù) From Workspace 從當(dāng)前工作空間定義的矩陣讀數(shù)據(jù) Clock仿真時鐘，輸出每個仿真步點的時間In 輸入模塊 2. 接收模塊庫(Sinks) 接收模塊是用來接收模塊信號的，常用的接收模塊。名稱 模塊形狀 功能說明 Scope 示波器，顯示實時信號 Display 實時數(shù)值顯示 XY Graph 顯示X-Y兩個信號的關(guān)系圖 To File 把數(shù)據(jù)保存為文件 To Workspace 把數(shù)據(jù)寫成矩陣輸出到工作空間 Stop Simulation 輸入不為零時終止仿真，常與關(guān)系模塊配合使用 Out 輸出模塊 3.

13、 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(Continuous) 連續(xù)系統(tǒng)模塊是構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，常用的連續(xù)系統(tǒng)模塊。名稱 模塊形狀 功能說明 Integrator 積分環(huán)節(jié) Derivative 微分環(huán)節(jié) State-Space 狀態(tài)方程模型 Transfer Fcn 傳遞函數(shù)模型 Zero-Pole 零極點增益模型 Transport Delay 把輸入信號按給定的時間做延時 4. 離散系統(tǒng)模塊庫(Discrete)離散系統(tǒng)模塊是用來構(gòu)成離散系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，常用的離散系統(tǒng)模塊名稱 模塊形狀 功能說明Discrete Transfer Fcn 離散傳遞函數(shù)模型 Discrete Zero-Pole 離散零極點增益模型

14、 Discrete State-Space 離散狀態(tài)方程模型 Discrete Filter 離散濾波器 Zero-Order Hold 零階保持器 First-Order Hold 一階保持器 Unit Delay 采樣保持，延遲一個周期 常用模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置1. 模塊參數(shù)設(shè)置(1) 正弦信號源(Sine Wave)雙擊正弦信號源模塊，會出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對話框。對話框上部分為參數(shù)說明，仔細閱讀可以幫助用戶設(shè)置參數(shù)。其中Sine type為正弦類型，包括:Time-based和Sample-based；Amplitude為正弦幅值；Bias為幅值偏移值；Frequency為正弦頻率；Phrase為初始相角；Sample time為采樣時間。(2) 階躍信號源(Step)階躍信號模塊是輸入信號源，雙擊其模塊出現(xiàn)參數(shù)對話框。其中：Step time為階躍信號的變化時刻，initial value為初始值，F(xiàn)inal value為終止值，Sample time為采樣時間。(3) 傳遞函數(shù)(Tra