matlab中-simulink的應(yīng)用解讀課件

第十講MATLAB的SIMULINK仿真

10．1Simulink入門10．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．3仿真運(yùn)行10．4系統(tǒng)建模10．5子系統(tǒng)的創(chuàng)建及封裝10．6常用工具箱簡介2023/1/51第十講MATLAB的SIMULINK仿真10．1S

Simulink是一個(gè)用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，是MATLAB的重要組成部分。Simulink可以用來建模、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))，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。

Simulink提供建立系統(tǒng)模型、選擇仿真參數(shù)和數(shù)值算法、啟動仿真程序?qū)υ撓到y(tǒng)進(jìn)行仿真、設(shè)置不同的輸出方式來觀察仿真結(jié)果等功能。2023/1/52Simulink是一個(gè)用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析1.交互式、圖形化的建模環(huán)境

Simulink提供了豐富的模塊庫以幫助用戶快速地建立動態(tài)系統(tǒng)模型。建模時(shí)只需使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模型并將它們連接起來。它外表以方塊圖形式呈現(xiàn)，且采用分層結(jié)構(gòu)。2.交互式的仿真環(huán)境

Simulink框圖提供了交互式很強(qiáng)的仿真環(huán)境，既可以通過下拉菜單執(zhí)行，也可以通過命令行進(jìn)行仿真。3.專用模塊庫(Blocksets)

MathWorks公司開發(fā)了一系列的專用功能塊程序包，通過這些可迅速地對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建模、仿真和分析。2023/1/531.交互式、圖形化的建模環(huán)境2022/12/263DSPBlockset數(shù)字信號處理工具包Fixed-PointBlockset定點(diǎn)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(jì)工具包CommunicationBlockset通信系統(tǒng)工具包CDMAReferenceBlocksetCDMA通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析工具包NonlinearControlDesignBlockset非線性控制設(shè)計(jì)工具包MotorolaDSPDeveloper’sKitMotorolaDSP開發(fā)工具包TIDSPDeveloper’sKitTIDSP開發(fā)工具箱Simulink部分軟件工具包2023/1/54DSPBlockset數(shù)字信號處理工具包Fixed-Poi4.提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制

Simulink的開發(fā)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代碼生成自定義的模塊庫，并擁有自己的圖標(biāo)和界面。5.與MATLAB工具箱的集成

Simulink可以直接利用MATLAB的諸多資源與功能，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。工具箱提供的高級設(shè)計(jì)和分析能力可以融入仿真過程。2023/1/554.提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制2022/12/265Simulink具有以下特點(diǎn)：基于矩陣的數(shù)值計(jì)算；高級編程語言；圖形與可視化；工具箱提供面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的功能；豐富的數(shù)據(jù)I/O工具；提供與其它高級語言的接口；支持多平臺(PC/Macintosh/UNIX);開放與可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)。2023/1/56Simulink具有以下特點(diǎn)：2022/12/266Simulink具有強(qiáng)大的功能與友好的用戶界面，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。如：Simulink的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖2023/1/57Simulink具有強(qiáng)大的功能與友好的用戶界面，具有廣泛的應(yīng)10．1快速入門SIMULINK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)。從建模角度講，這既適于自上而下（Top-down）的設(shè)計(jì)流程（概念、功能、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、直至器件），又適于自下而上（Bottum-up）逆程設(shè)計(jì)。從分析研究角度講，這種SIMULINK模型不僅能讓用戶知道具體環(huán)節(jié)的動態(tài)細(xì)節(jié)，而且能讓用戶清晰地了解各器件、各子系統(tǒng)、各系統(tǒng)間的信息交換，掌握各部分之間的交互影響。2023/1/5810．1快速入門SIMULINK可以處理的系統(tǒng)包括：線在SIMULINK環(huán)境中，用戶將觀察到現(xiàn)實(shí)世界中非線性因素和各種隨機(jī)因素對系統(tǒng)行為的影響。在SIMULINK環(huán)境中，用戶可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)行為的變化。在MATLAB中，可直接在SIMULINK環(huán)境中運(yùn)作的工具包很多，已覆蓋通信、控制、信號處理、DSP、電力系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域，所涉內(nèi)容專業(yè)性極強(qiáng)。本講由淺入深地講述SIMULINK對各種數(shù)學(xué)、工程問題的建模、仿真和分析的基本方法，采用“算例”作為主體，配以適量的歸納性表述。

例10.1.1：信號發(fā)生器和示波器。

例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。2023/1/59在SIMULINK環(huán)境中，用戶將觀察到現(xiàn)實(shí)世界中非線性10．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．2．1SIMULINK模型是什么？SIMULINK模型有以下幾層含義：在視覺上表現(xiàn)為直觀的方框圖；

在文件上則是擴(kuò)展名為mdl的ASCII代碼；在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；在行為上則模擬了實(shí)際系統(tǒng)的動態(tài)特性。SIMULINK模型通常包含三種“組件”：信源（Sources）：可以是常數(shù)、時(shí)鐘、白噪聲、正弦波、階梯波、掃頻信號、脈沖生成器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器等信號源；系統(tǒng)（System）：即指被研究系統(tǒng)的SIMULINK方框圖；信宿（Sink）：可以是示波器、圖形記錄儀等。對于具體的SIMULINK模型而，不一定完全地包含這三大組件。例如：研究初始條件對系統(tǒng)影響就不必包含信源組件。2023/1/51010．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．2．1SIMULI10．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)1）10．2．2SIMULINK模型的創(chuàng)建創(chuàng)建模型文件模型塊的操作

連線的操作

仿真的配置對模型的注釋；保存模型；仿真和結(jié)果分析。10．2．3SIMULINK模型文件2023/1/51110．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)1）10．2．2SI(1)新建模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)選中Matlab指令窗口的菜單（2）打開模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)選用某模型窗口中的菜單在指令窗口中由open指令實(shí)現(xiàn)open模型名（3）存盤：Simlink是以ASCII碼形式存儲的.mdl文件（4）打?。合赛c(diǎn)擊模型窗口中的圖標(biāo)，打開一個(gè)打印對話框，但它比Windows多一個(gè)選項(xiàng)框2023/1/512(1)新建模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)（2）打開模型：利用模返回2023/1/513返回2022/12/2613（1）選定模塊：單個(gè)模塊矩形里的所有模塊及其信號線2023/1/514（1）選定模塊：單個(gè)模塊2022/12/2614（2）模塊的復(fù)制（3）模塊的移動（4）模塊的刪除（5）改變模塊的大小（a）原尺寸（b）拖動邊框（c）新尺寸2023/1/515（2）模塊的復(fù)制（a）原尺寸（b）拖動邊框（c）新尺寸20（6）模塊的旋轉(zhuǎn)（a）缺省狀態(tài)（b）旋轉(zhuǎn)1800（c）旋轉(zhuǎn)900（7）模塊名的操作也可修改模塊名的字體：用Format:Font返回2023/1/516（6）模塊的旋轉(zhuǎn)（a）缺省狀態(tài)（b）旋轉(zhuǎn)1800（c）旋轉(zhuǎn)9連線的操作產(chǎn)生連線水平或垂直連線斜連線連線的刪除信號線的分支和折曲分支的產(chǎn)生信號線的折曲折點(diǎn)的移動返回2023/1/517連線的操作產(chǎn)生連線返回2022/12/2617（1）解參數(shù)的設(shè)置(Solver)2023/1/518（1）解參數(shù)的設(shè)置(Solver)2022/12/2618（2）仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)置(WorkspaceI/O)2023/1/519（2）仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)置(WorkspaceI/O)2（3）仿真中異常情況的診斷(Diagnostics)返回2023/1/520（3）仿真中異常情況的診斷(Diagnostics)返回2010．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．3SIMULINK模型文件SIMULINK除了可以通過圖形界面設(shè)計(jì)模塊外，也可以通過直接編寫mdl文件來設(shè)計(jì)仿真模型圖。一個(gè)有輸入和輸出的圖形界面設(shè)計(jì)模塊。用mdl文件編寫有輸入和輸出的增益器。（在Word下）GainInOut1112023/1/52110．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．3S10．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．4常用的Source庫信源例：如何調(diào)用MATLAB工作空間中的信號矩陣作為模型輸入。本例所需的輸入為。2023/1/52210．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．4常（1）編寫一個(gè)產(chǎn)生信號矩陣的M文件[sourec0825_1.m]functionTU=source0825_1(T0,N0,K)t=linspace(0,K*T0,K*N0+1);N=length(t);u1=t(1:(N0+1)).^2;u2=(t((N0+2):(2*N0+1))-2*T0).^2;u3(1:(N-(2*N0+2)+1))=0;u=[u1,u2,u3];TU=[t',u'];2023/1/523（1）編寫一個(gè)產(chǎn)生信號矩陣的M文件2022/12/2623（2）構(gòu)造簡單的接收用的信號模型2023/1/524（2）構(gòu)造簡單的接收用的信號模型2022/12/2624（3）模塊參數(shù)的設(shè)置雙擊模塊source0825＿1，彈出“FromWorkspace”設(shè)置對話框，在Data欄中填寫TU（4）在MATLAB工作空間產(chǎn)生信號矩陣TU＝source0825_1(1,100,4)(5)開始仿真2023/1/525（3）模塊參數(shù)的設(shè)置（4）在MATLAB工作空間產(chǎn)生信號矩陣10．3仿真運(yùn)行10．3．1使用菜單進(jìn)行仿真設(shè)置仿真參數(shù)和選擇求解器通過選擇菜單Simulation下的Parameters菜單項(xiàng)，用來設(shè)置仿真參數(shù)和選擇求解器。其中有三個(gè)頁面管理這些仿真參數(shù)。在Solver頁面，設(shè)置開始和停止時(shí)間，選擇求解器和指定求解器（solver）的參數(shù)，另外還可以選擇一些輸出選項(xiàng)。在WorkspaceI/O頁面，管理對MATLAB工作空間的輸入和輸出。在Diagnostics頁面，可以選擇在仿真期間顯示的警告信息的層次。在Solveroptions中，SIMULINK模型的仿真涉及到一組常微分方程（ODEs）的數(shù)值積分。如果模型是連續(xù)系統(tǒng)，使用ode45方法；如果模型不是連續(xù)系統(tǒng)，使用discrete方法。例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。2023/1/52610．3仿真運(yùn)行10．3．1使用菜單進(jìn)行仿真設(shè)置仿從命令窗口運(yùn)行仿真的函數(shù)有4個(gè)，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(gè)由Simulink建立的模型，其調(diào)用格式為：[t,x,y]=sim(modname,timespan,options,data)10．3仿真運(yùn)行（續(xù)1）10．3．2通過命令行運(yùn)行仿真通過命令行運(yùn)行仿真與通過菜單運(yùn)行仿真相比，有如下的一些優(yōu)點(diǎn)：可以不理睬模塊中的初始條件（參數(shù)x0）；可以定義任何外部輸入（用參數(shù)ut）；可以由一個(gè)M文件來啟動一個(gè)仿真，并且允許模塊中的參數(shù)發(fā)生改變。2023/1/527從命令窗口運(yùn)行仿真的函數(shù)有4個(gè)，即sim、simse2.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(gè)結(jié)構(gòu)變量中。它有如下4種用法：(1)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。(2)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。(3)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。(4)simset：顯示所有的參數(shù)名和它們可能的值。2023/1/5282.simset函數(shù)2022/12/26283.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(gè)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(gè)出錯(cuò)信息。該函數(shù)有如下3種用法：(1)struct=simget(modname)：返回指定模型model的參數(shù)設(shè)置的options結(jié)構(gòu)。(2)value=simget(modname,property)：返回指定模型model的參數(shù)property的值。(3)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(gè)空陣。用戶只需輸入能夠唯一識別它的那個(gè)參數(shù)名稱的前幾個(gè)字符即可，對參數(shù)名稱中字母的大小寫不作區(qū)別。2023/1/5293.simget函數(shù)2022/12/26294.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(gè)仿真模型。(1)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。2023/1/5304.set_param函數(shù)2022/12/2630(2)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(gè)命令，包括start、stop、pause、comtinue或update。在使用這兩個(gè)函數(shù)的時(shí)候，需要注意必須先把模型打開。2023/1/531(2)控制仿真進(jìn)程2022/12/263110．4系統(tǒng)建模

10．4．1連續(xù)系統(tǒng)建模線性系統(tǒng)建模舉例例10_4_1：復(fù)位積分器的功用示例。

例10_4_2：積分模塊直接構(gòu)造微分方程求解模型。

例10_4_3：直接利用傳遞函數(shù)模塊求解方程。在仿真啟動時(shí)，積分器從零開始對0.5t進(jìn)行積分。當(dāng)復(fù)位口信號t-5=0瞬間，積分器被重置為零。此后，再對0.5（t-5）進(jìn)行積分。假設(shè)從實(shí)際自然界（力學(xué)、電學(xué)、生態(tài)等）或社會中，抽象出有初始狀態(tài)為0的二階微分程，是單位階躍函數(shù)。本例演示如何用積分器直接構(gòu)搭求解該微分方程的模型。對二階微分程進(jìn)行拉氏變換：可以得到：2023/1/53210．4系統(tǒng)建模

10．4．1連續(xù)系統(tǒng)建模線10．4．1連續(xù)系統(tǒng)建模（續(xù)）非線性系統(tǒng)建模舉例例10_4_4：噴射動力車的定位控制問題設(shè)計(jì)一個(gè)控制器，其目標(biāo)是：當(dāng)車輛的位移和速度為正時(shí)，控制器點(diǎn)燃右發(fā)動機(jī)；當(dāng)車輛的位移和速度為負(fù)時(shí)，控制器點(diǎn)燃左發(fā)動機(jī)，直到車輛靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)。2023/1/53310．4．1連續(xù)系統(tǒng)建模（續(xù)）非線性系統(tǒng)建模舉例例1010．4．2離散時(shí)間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)建模用組合邏輯模塊產(chǎn)生的“邏輯和”結(jié)果及“邏輯或”結(jié)果。（1）建立輸入輸出關(guān)系。（2）建立模型2023/1/53410．4．2離散時(shí)間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)建模用組合邏輯模塊產(chǎn)生10．4．2離散時(shí)間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)建模（續(xù)）多速率離散時(shí)間系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)就是這樣的系統(tǒng)。它的CPU、串行/并行控制器、磁盤驅(qū)動器、輸入鍵盤就采用不同的工作速率。再如通信系統(tǒng)也是多速率系統(tǒng)。離散-連續(xù)混合系統(tǒng)：在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，通常被控的對象是連續(xù)時(shí)間的（物理）子系統(tǒng)，而控制器是由邏輯控制器或計(jì)算機(jī)構(gòu)成的離散子系統(tǒng)。對于這種離散-連續(xù)混合系統(tǒng)，模型參數(shù)設(shè)置頁中的幾乎所有Solver解算方法都能采用?？梢允乖撃Ｐ图捌渌凶酉到y(tǒng)按采樣速率著色：連續(xù)時(shí)間部分用黑色；離散時(shí)間部分用紅色；離散、連續(xù)混合的子系統(tǒng)被著黃色。2023/1/53510．4．2離散時(shí)間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)建模（續(xù)）多速率離散時(shí)10．5子系統(tǒng)的創(chuàng)建、封裝及受控執(zhí)行利用SIMULINK的封裝（Mask）功能，可以定做一個(gè)模塊或一個(gè)子系統(tǒng)的對話框和圖標(biāo)。引用子系統(tǒng)的理由是：研究分析系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)行概念抽象（Abstractionofconcepts）的需要；為提高工作效率和可靠性，實(shí)施模塊“重用（Reuse）”的需要。仿真建模中子系統(tǒng)的作用，類似于MATLAB指令運(yùn)行中的M函數(shù)文件。前面介紹了如何利用庫標(biāo)準(zhǔn)模塊建立被研究系統(tǒng)的仿真模型。下面著重介紹如何利用“分層”思想建立比較復(fù)雜的仿真模型，介紹建立這種分層模型所需的各種子系統(tǒng)（Subsystem）。封裝的一個(gè)重要用途是幫助用戶創(chuàng)建一個(gè)對話框來接受參數(shù)。這樣就無需打開子系統(tǒng)中各個(gè)模塊的對話框，然后再逐個(gè)輸入?yún)?shù)。2023/1/53610．5子系統(tǒng)的創(chuàng)建、封裝及受控執(zhí)行利用SIMUL10．5．1用封裝的辦法創(chuàng)建模塊1。封裝模塊功能例10_5_1：封裝線性方程y=mx+b的模型。子系統(tǒng)mx+b包含了一個(gè)Gain模塊，命名為Slope，其增益常數(shù)為m；一個(gè)Constant模塊，命名為Intercept，其常數(shù)值參數(shù)指定為b。這些參數(shù)代表一條直線的斜率和截距。封裝該子系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)用戶對話框和圖標(biāo)。對話框包含對斜率和截距的提示。用戶向封裝對話框輸入Slope和Intercept的值。封裝將這些封裝參數(shù)映射給底層模塊。在SIMULINK中產(chǎn)生線性方程y=mx+b的模型，并生成mx+b子系統(tǒng)。2023/1/53710．5．1用封裝的辦法創(chuàng)建模塊1。封裝模塊功能例10_10．5．1用封裝的辦法創(chuàng)建模塊（續(xù)）2.產(chǎn)生封裝提示對話框要產(chǎn)生這個(gè)系統(tǒng)的封裝，先選取子系統(tǒng)模塊，然后從Edit菜單中選取MaskSubsystem命令。封裝提示對話框開始時(shí)大都顯示MaskEditor對話框的Initialization選項(xiàng)卡。把Slope和Intercept定義為Edit控件。3.產(chǎn)生封裝模塊描述和幫助文本在Documentation選項(xiàng)卡中可以定義模塊的封裝類型、模塊描述和幫助文本。4.產(chǎn)生模塊的圖標(biāo)可以在MaskEditor對話框的Icon選項(xiàng)卡中定義圖標(biāo)。2023/1/53810．5．1用封裝的辦法創(chuàng)建模塊（續(xù)）2.產(chǎn)生封裝提示對10．6常用工具箱簡介具有16種功能強(qiáng)大的應(yīng)用工具箱。我們常用工具箱有SIMULINK、COMM、DSP等。2023/1/53910．6常用工具箱簡介具有16種功能強(qiáng)大的應(yīng)用工具箱。我MATLAB中的16種工具箱返回1

Simulink庫

CommunicationsBlockset（通信模塊集）

ControlSystemToolbox（控制系統(tǒng)工具箱）

Dials&GaugesBlockset（面板和儀表模塊集）

DSPBlockset（數(shù)字信號處理模塊集）

Fixed-PointBlockset（定點(diǎn)模塊集）

FuzzyLogicToolbox（模糊邏輯工具箱）

NCDBlockset（非線性控制設(shè)計(jì)模塊集）

NeuralNetworkBlockset（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊集）

MPCBlockset（MPC模塊集）

PowerSystemBlockset（電源系統(tǒng)模塊集）

Real-TimeWindowsTarget（實(shí)時(shí)窗口目標(biāo)庫）

Real-TimeWorkshop（實(shí)時(shí)工作空間庫）

Stateflow（狀態(tài)流程庫）

SimulinkExtras（Simulink附加庫）SystemIDBlockset（系統(tǒng)辨識模塊集）返回22023/1/540MATLAB中的16種工具箱返回1Simulink例10.1.1：信號發(fā)生器和示波器。通過這個(gè)例子，對于系統(tǒng)仿真工具箱的使用有一個(gè)比較具體的認(rèn)識。首先從源模塊庫內(nèi)拖出三個(gè)信號發(fā)生器模塊。然后對它們分別進(jìn)行設(shè)置：一個(gè)為噪聲源，另外兩個(gè)為正弦波，頻率分別為0.2Hz和0.6Hz。接著從Simulink—Math模塊庫內(nèi)拖出一個(gè)加法器，將它的輸入端設(shè)置為三個(gè)。最后從輸出模塊庫內(nèi)拖出一個(gè)示波器。將上述五個(gè)模塊連接在一起。進(jìn)行系統(tǒng)仿真。2023/1/541例10.1.1：信號發(fā)生器和示波器。通過這個(gè)例子，對于系統(tǒng)返回2023/1/542返回2022/12/2642例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。計(jì)算

將兩個(gè)正弦源的頻率設(shè)置為1Hz和10Hz，信號幅度均為1V；要求顯示兩個(gè)正弦波以及相乘后的波形，因此要求示波器有三個(gè)輸入端。進(jìn)行系統(tǒng)仿真。仿真參數(shù)設(shè)置：仿真時(shí)間設(shè)置：0到2s。仿真步長設(shè)置：定步長（Fixed--Step）。仿真算法設(shè)置：龍格--庫塔法的5階算法（ode5）。2023/1/543例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。計(jì)算將兩個(gè)正弦源返回2023/1/544返回2022/12/2644Simulink庫返回

Sources庫

Sinks庫

Discrete庫

Continuous庫

Math庫

Nonlinear庫

Signals&Systems庫

Functions&Tables庫2023/1/545Simulink庫返回Sources庫Sinks庫Sources庫返回Band-LimitedWhiteNoise（限帶白噪聲）ChirpSignal（掃頻信號）Clock（時(shí)鐘）Constant（常量）DigitalClock（數(shù)字時(shí)鐘）

DiscretePulseGenerator（離散脈沖生成器）FromWorkspace（從工作空間讀取數(shù)據(jù)）FromFile（從文件讀數(shù)據(jù)）PulseGenerator（脈沖生成器）Ramp（傾斜）RandomNumber（隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）RepeatingSequence（重復(fù)序列）2023/1/546Sources庫返回Band-LimitedWhiteSources庫（續(xù)）返回SignalGenerator（信號發(fā)生器）SineWave（正弦波）Step（階躍）UniformRandomNumber（均勻分布隨機(jī)數(shù)）2023/1/547Sources庫（續(xù)）返回SignalGeneratoSinks庫返回Display（顯示）Scope（示波器）StopSimulation（停止仿真）ToFile（寫入文件）To

Workspace（寫到工作空間）XYGraph（顯示平面圖形）2023/1/548Sinks庫返回Display（顯示）Scope（示波器）Discrete庫返回DiscreteFilter（離散濾波器）DiscreteStateSpace（離散狀態(tài)空間）Discrete-TimeIntegrator（離散時(shí)間積分器）DiscreteTransferFcn（離散傳遞函數(shù)）DiscreteZero-Pole（數(shù)字零極點(diǎn)函數(shù)）First-OrderHold（一階保持）Zero-OrderHold（零階保持）UnitDelay（單位延遲）2023/1/549Discrete庫返回DiscreteFilter（離Continuous庫返回Derivative（導(dǎo)數(shù)）Integrator（積分器）Memory（記憶）StateSpace（狀態(tài)空間）TransferFcn（傳遞函數(shù)）TransportDelay（傳遞延遲）VariableTransportDelay（可變傳輸延遲）Zero-Pole（零-極點(diǎn)）2023/1/550Continuous庫返回Derivative（導(dǎo)數(shù)）InMath庫返回Abs（絕對值）AlgebraicConstraintCombinatorialLogic（組合邏輯）ComplextoMagnitude-AngleComplextoReal-ImageDotProduct（點(diǎn)乘）Gain（增益）LogicalOperator（邏輯運(yùn)算）Magnitude--AngletoComplex（）MathFunction（數(shù)學(xué)函數(shù)）Matrix

Gain（矩陣增益）MinMax（最大最小值）2023/1/551Math庫返回Abs（絕對值）AlgebraicConMath庫（續(xù)）Product（乘積）Real--ImagetoComplexRelationalOperator（關(guān)系運(yùn)算）RoundingFunction（圓整函數(shù)）Sign（符號）SliderGain（滑塊增益）Sum（和）TrigonometricFunction（三角函數(shù)）返回2023/1/552Math庫（續(xù)）Product（乘積）Real--ImagNonlinear庫返回Backlash模塊CoulombandViscousFriction（庫侖和粘性摩擦）DeadZone（死區(qū)）ManualSwitch（手動開關(guān)）MultiportSwitch（多路轉(zhuǎn)換開關(guān)）Quantizer（量化）RateLimiter（限速器）Relay（繼電器）Saturation（飽和）Switch（選擇開關(guān)）2023/1/553Nonlinear庫返回Backlash模塊CoulomSignals&Systems庫返回BusSelector（總線選擇器）ConfigurableSubsystem（可配置子系統(tǒng)）DataStoreMemory（數(shù)據(jù)存儲器）DataStoreRead（讀數(shù)據(jù)存儲）DataStoreWrite（寫數(shù)據(jù)存儲）DataTypeConversion（數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換）Demux（解混）Enable（激活）From（導(dǎo)入）Goto（傳出）GotoTagVisibility（傳出標(biāo)記符的可見性）Ground（接地）HitCrossing（捕獲穿越點(diǎn)）2023/1/554Signals&Systems庫返回BusSeleSignals&Systems庫（續(xù)）返回IC（初始狀態(tài)）Inport（輸入端口）Merge（合并）ModelInfo（模型信息）Mux（混合）Outport（輸出端口）Probe（探測器）Selector（選擇器）Subsystem（子系統(tǒng)）Terminator（終結(jié)器）Trigger（觸發(fā)器）Width（寬度）Function-CallGenerator（函數(shù)調(diào)用發(fā)生器）2023/1/555Signals&Systems庫（續(xù)）返回IC（初始狀Functions&Tables庫返回Fcn（函數(shù)表達(dá)式）Look-UpTable（查找表）Look-UpTable（2-D）（二維查找表）MATLABFcn（MATLAB函數(shù)）S-Function（S函數(shù)）2023/1/556Functions&Tables庫返回Fcn（函數(shù)表達(dá)CommunicationsBlockset返回

ChannelCoding（信道編碼庫）

Channels（信道庫）

CommSinks（通信接收庫）

CommSources（通信源庫）

Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）

SourceCoding（源編碼庫）

Synchronization（同步庫）

UtilityFunctions（實(shí)用函數(shù)庫）2023/1/557CommunicationsBlockset返回ChanChannelCoding（信道編碼庫）返回該庫中又包含的有：模塊編碼庫和卷積編碼庫。模塊編碼庫中包含有各種編碼和解碼成對模塊以及演示模塊。線性編碼模塊組：有二進(jìn)制向量線性編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制序列線性編碼、解碼和演示三個(gè)模塊。循環(huán)編碼模塊組：有二進(jìn)制向量循環(huán)編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制序列循環(huán)編碼、解碼和演示三個(gè)模塊。Hamming編碼模塊組：有二進(jìn)制向量Hamming編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制序列Hamming編碼、解碼和演示三個(gè)模塊。BCH編碼模塊組：有二進(jìn)制向量BCH

編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制序列BCH編碼、解碼和演示三個(gè)模塊。

2023/1/558ChannelCoding（信道編碼庫）返回該庫中又包ChannelCoding（信道編碼庫）（續(xù)）返回Reed-Solomon編碼模塊組：有整數(shù)向量RS編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制向量RS編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，整數(shù)序列RS編碼、解碼和演示三個(gè)模塊，二進(jìn)制序列RS編碼、解碼和演示三個(gè)模塊。卷積編碼庫中包含有：卷積編碼、Viterbi解碼和演示三個(gè)模塊。2023/1/559ChannelCoding（信道編碼庫）（續(xù)）返回RChannels（信道庫）返回該庫中包含的模塊有：加零均值Gauss白噪聲（AWGN）信道模塊及四個(gè)演示模塊。加二進(jìn)制誤差信道模塊及演示模塊。有限二進(jìn)制誤差信道模塊及演示模塊。定參數(shù)Rayleigh衰減信道模塊，變參數(shù)Rayleigh衰減信道模塊及演示模塊。定參數(shù)加Rician噪聲信道模塊，變參數(shù)加Rician噪聲信道模塊及兩個(gè)演示模塊。2023/1/560Channels（信道庫）返回該庫中包含的模塊有：加零均值CommSinks（通信接收庫）返回該庫中包含的模塊有：觸發(fā)寫文件模塊及觸發(fā)文件I/O演示模塊。觸發(fā)眼孔圖樣/散布圖模塊及演示模塊。采樣時(shí)間眼孔圖樣/散布圖模塊及演示模塊。誤差率計(jì)算模塊及演示模塊。2023/1/561CommSinks（通信接收庫）返回該庫中包含的模塊有：CommSources（通信源庫）返回該庫中包含的模塊有：觸發(fā)文件讀入模塊及觸發(fā)文件I/O演示模塊。采樣讀工作空間變量模塊，具有同步脈沖的采樣讀工作空間變量模塊。具有采樣率的向量脈沖模塊。偽隨機(jī)序列發(fā)生器模塊及演示模塊。均勻分布噪聲發(fā)生器模塊及演示模塊。

Gauss分布噪聲發(fā)生器模塊及演示模塊。隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器模塊及均勻分布整數(shù)演示模塊。

2023/1/562CommSources（通信源庫）返回該庫中包含的模塊有CommSources（通信源庫）（續(xù)）返回Poisson分布隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器模塊及演示模塊。二進(jìn)制向量發(fā)生器模塊及演示模塊。

Bernoulli分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器模塊及演示模塊。

Rayleigh分布噪聲發(fā)生器模塊及演示模塊。

Rician分布噪聲發(fā)生器模塊及演示模塊。2023/1/563CommSources（通信源庫）（續(xù)）返回PoisModulation（調(diào)制和解調(diào)庫）返回調(diào)制庫中包含四個(gè)模塊庫，它們是：數(shù)字基帶調(diào)制模塊庫，數(shù)字通帶調(diào)制模塊庫，模擬基帶調(diào)制模塊庫，模擬通帶調(diào)制模塊庫。數(shù)字基帶調(diào)制模塊庫，包含的模塊有：基帶MASK（MultipleAmplitudeShiftKeying，多幅鍵控法）調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐-QASK（QuadratureAmplitudeShiftKeying，正交振幅相移鍵控法）調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐-QASK調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐FSK（MultipleFrequencyShiftKeying，多頻移鍵控法）調(diào)制模塊，基帶相干MFSK調(diào)制模塊，基帶非相干MFSK調(diào)制模塊及演示四個(gè)模塊?；鶐PSK（MultiplePhaseShiftKeying，多相移鍵控法）調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。2023/1/564Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）返回調(diào)制庫中包含四個(gè)模塊Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)1）返回?cái)?shù)字通帶調(diào)制模塊庫，包含的模塊有：通帶MASK調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶S-QASK調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶A-QASK調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶MFSK調(diào)制模塊，通帶相干MFSK調(diào)制模塊，通帶非相干MFSK調(diào)制模塊及演示四個(gè)模塊。。通帶MPSK調(diào)制、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶DPSK

（DifferentialPhaseShiftKeying，差分相移鍵控法）調(diào)制、解調(diào)兩個(gè)模塊。通帶MSK

（MinimunPhaseShiftKeying，最小相移鍵控法）調(diào)制、解調(diào)兩個(gè)模塊。通帶OQPSK

（OffsetQuadraturePhaseShiftKeying，偏移正交相移鍵控法）調(diào)制、解調(diào)兩個(gè)模塊。2023/1/565Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)1）返回?cái)?shù)字通帶Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)2）返回模擬基帶調(diào)制模塊庫，包含的模塊有：基帶DSB-SC（DoubleSideBandShiftControl，雙邊頻帶移位控制）AM（AmplitudeModulation，調(diào)幅）、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐AM（QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度調(diào)制）、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。基帶FM（FrequencyModulation，調(diào)頻）、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐M（PhaseModulation，相位調(diào)制）、解調(diào)及演示三個(gè)模塊?；鶐SB-AM（SingleSideBandAmplitudeModulation，單邊帶調(diào)幅）、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。具有傳輸載波的基帶AM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。2023/1/566Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)2）返回模擬基帶Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)3）返回模擬通帶調(diào)制模塊庫，包含的模塊有：通帶DSB-SCAM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶QAM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶FM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶PM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。通帶SSB-AM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。具有傳輸載波的通帶AM、解調(diào)及演示三個(gè)模塊。2023/1/567Modulation（調(diào)制和解調(diào)庫）（續(xù)3）返回模擬通帶SourceCoding（源編碼庫）返回該庫中包含的模塊有：

標(biāo)量量化編碼、解碼及演示三個(gè)模塊。激活量化編碼及演示兩個(gè)模塊。DPCM（DifferentialPulseCodeModulation，差分脈碼調(diào)制技術(shù)）編碼、解碼及演示三個(gè)模塊。規(guī)則壓縮、解壓兩個(gè)模塊。

A規(guī)則壓縮、解壓兩個(gè)模塊。2023/1/568SourceCoding（源編碼庫）返回該庫中包含的模Synchronization（同步庫）返回該庫中包含的模塊有：

PLL（PhaseLockedLoop，相同步回路，鎖相回路）模塊，基帶PLL模型模塊及演示模塊。進(jìn)料泵PLL模塊。線性化基帶PLL模塊。

2023/1/569Synchronization（同步庫）返回該庫中包含的模UtilityFunctions（實(shí)用函數(shù)庫）返回離散時(shí)間模積分器模塊。模積分器模塊。離散VCO（VoltageControlledOscillator，壓控振蕩器）模塊。

VCO（VoltageControlledOscillator，壓控振蕩器）模塊?？蓮?fù)位數(shù)值計(jì)數(shù)器模塊。錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器模塊。數(shù)據(jù)繪畫器及演示兩個(gè)模塊。二進(jìn)制編碼器和解碼器兩個(gè)模塊。該庫中包含的模塊有：窗口積分器模塊。包絡(luò)檢測器模塊。2023/1/570UtilityFunctions（實(shí)用函數(shù)庫）返回離散UtilityFunctions（實(shí)用函數(shù)庫）（續(xù)）返回十進(jìn)制整數(shù)標(biāo)量到向量轉(zhuǎn)換器模塊。交錯(cuò)模塊及兩個(gè)演示模塊。預(yù)定復(fù)位積分模塊。信號邊沿檢測模塊。十進(jìn)制整數(shù)向量到標(biāo)量轉(zhuǎn)換器模塊。擾頻器、解擾器及演示三個(gè)模塊。寄存器移位及演示兩個(gè)模塊。觸發(fā)緩沖器模塊。觸發(fā)向量信號重新分布及演示兩個(gè)模塊。向量信號重新分布及演示兩個(gè)模塊。2023/1/571UtilityFunctions（實(shí)用函數(shù)庫）（續(xù)）返DSPBlockset返回DSPSinks（DSP接收庫）DSPSources（DSP源庫）Estimation（估計(jì)庫）Filtering（濾波器庫）GeneralDSP（通用DSP庫）MathFunction（數(shù)學(xué)函數(shù)庫）2023/1/572DSPBlockset返回DSPSinks（D注意：（1）產(chǎn)生帶復(fù)位商品的積分模塊，雙擊從模塊庫獲得的標(biāo)準(zhǔn)積分模塊，引出積分器對話窗，在Externalreset外復(fù)位下拉欄中，選擇rising項(xiàng)，按OK鍵。下端口旁的符號表示：此端口信號由負(fù)變正的瞬間，該積分器被強(qiáng)迫置零。（2）產(chǎn)生有兩顯示窗口的示波器（3）在仿真啟動時(shí)，積分器從零開始對0.5t進(jìn)行積分，當(dāng)復(fù)位口信號t-5=0瞬間，積分器置零。此后再對0.5t進(jìn)行積分。2023/1/573注意：2022/12/2673返回2023/1/574返回2022/12/2674（1）改定微分方程

x’’=0.2u(t)-0.2x’-0.4x(2)利用simulink庫中的標(biāo)準(zhǔn)模塊作模型核心思想：x’’經(jīng)積分作用得x’，x’再經(jīng)積分模塊作用得x，x’和x經(jīng)代數(shù)運(yùn)算又產(chǎn)生x’’。u(t)輸入模塊：steptime設(shè)為0，模塊名改為stG1增益模塊：增益參數(shù)設(shè)為0.2求和模塊：模塊呈矩形，符號列表設(shè)為+－－積分模塊：名稱改為Int1，Int22023/1/575（1）改定微分方程2022/12/2675G1和G2增益模塊：方向旋轉(zhuǎn)示波器：選擇savedatatoworkspace，使送入示波器的數(shù)據(jù)同時(shí)被保存在Matlab基本空間的缺省名為scopedata的構(gòu)架數(shù)組中。clock模塊：產(chǎn)生仿真時(shí)間數(shù)據(jù)，僅供Toworkspace模塊用。Mux模塊：將模型中的位移數(shù)據(jù)x與時(shí)間數(shù)據(jù)t組合成向量。Toworkspace模塊：專為演示而設(shè)置模型窗口：仿真停止時(shí)間要設(shè)置為20，在workspaceI/O頁上，勾選time和states欄，使模型仿真中產(chǎn)生的時(shí)間數(shù)據(jù)以tout，狀態(tài)以xout名稱保存在matlab工作空間。2023/1/576G1和G2增益模塊：方向旋轉(zhuǎn)2022/12/26762023/1/5772022/12/2677保存在matlab工作空間中的數(shù)據(jù)clftt=ScopeData.time;xx=ScopeData.signals.values;[xm,km]=max(xx);plot(tt,xx,'r','LineWidth',4),holdonplot(tt(km),xm,'b.','MarkerSize',36),holdoffstrmax=char('最大值',['t=',num2str(tt(km))],['x=',num2str(xm)]);text(6.5,xm,strmax),xlabel('t'),ylabel('x')這組指令需在notebook中運(yùn)行，如何利用示波器中的數(shù)據(jù)繪制圖形2023/1/578保存在matlab工作空間中的數(shù)據(jù)2022/12/2678返回2023/1/579返回2022/12/2679對模塊進(jìn)行以下操作：U(s)模塊：設(shè)置steptime為0G(s)模塊：在分子，分母欄中填寫系數(shù)仿真參數(shù)設(shè)置為：Stoptime設(shè)置為20，初始狀態(tài)設(shè)置為[0;0]2023/1/580對模塊進(jìn)行以下操作：2022/12/2680返回2023/1/581返回2022/12/2681返回阻力忽略不計(jì)的假設(shè)下，根據(jù)牛頓定理可寫出ma=F，設(shè)噴射力F＝1，車輛質(zhì)量m=5，初始條件是a(0)=v’(0)=0,v(0)=1Sum1求和模塊：設(shè)置模塊形狀為round，符號列表為－－Sign符號模塊：參數(shù)固定的模塊，當(dāng)輸入為正（或負(fù)）時(shí)，輸出是＋1（或－1），當(dāng)輸入為零時(shí)，輸出也為0G1增益模塊：根據(jù)F/m＝0.2，取增益為0.2Int1積分模塊，輸入是加速度，輸出是速度，初始為02023/1/582返回阻力忽略不計(jì)的假設(shè)下，根據(jù)牛頓定理可寫出ma=F，設(shè)噴射Int2積分模塊：輸入是速度，輸出是位移，初始值為1XY繪圖器：上下端口分別為圖形坐標(biāo)的橫、縱變量仿真時(shí)間進(jìn)程：引入仿真時(shí)鐘顯示仿真終止環(huán)節(jié)：當(dāng)|a|+|v|≤0.01時(shí)，認(rèn)為控制目標(biāo)達(dá)到，終止Abs1和Abs2模塊，輸出總等于輸入的絕對值Sum2模塊：符號采用全＋CC常數(shù)模塊：代表閾值0.01RO關(guān)系運(yùn)算模塊：該模塊的關(guān)系運(yùn)算為＞＝，當(dāng)（上端口值＞＝下端口值）成立時(shí)，模塊輸出為1Stop模塊：固定設(shè)置為：輸入非零時(shí)，終止整個(gè)模型的仿真采用定步長Solver解算器2023/1/583Int2積分模塊：輸入是速度，輸出是位移，初始值為12022返回2023/1/584返回2022/12/2684第十講MATLAB的SIMULINK仿真

10．1Simulink入門10．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．3仿真運(yùn)行10．4系統(tǒng)建模10．5子系統(tǒng)的創(chuàng)建及封裝10．6常用工具箱簡介2023/1/585第十講MATLAB的SIMULINK仿真10．1S

Simulink是一個(gè)用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，是MATLAB的重要組成部分。Simulink可以用來建模、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))，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。

Simulink提供建立系統(tǒng)模型、選擇仿真參數(shù)和數(shù)值算法、啟動仿真程序?qū)υ撓到y(tǒng)進(jìn)行仿真、設(shè)置不同的輸出方式來觀察仿真結(jié)果等功能。2023/1/586Simulink是一個(gè)用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析1.交互式、圖形化的建模環(huán)境

Simulink提供了豐富的模塊庫以幫助用戶快速地建立動態(tài)系統(tǒng)模型。建模時(shí)只需使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模型并將它們連接起來。它外表以方塊圖形式呈現(xiàn)，且采用分層結(jié)構(gòu)。2.交互式的仿真環(huán)境

Simulink框圖提供了交互式很強(qiáng)的仿真環(huán)境，既可以通過下拉菜單執(zhí)行，也可以通過命令行進(jìn)行仿真。3.專用模塊庫(Blocksets)

MathWorks公司開發(fā)了一系列的專用功能塊程序包，通過這些可迅速地對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建模、仿真和分析。2023/1/5871.交互式、圖形化的建模環(huán)境2022/12/263DSPBlockset數(shù)字信號處理工具包Fixed-PointBlockset定點(diǎn)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(jì)工具包CommunicationBlockset通信系統(tǒng)工具包CDMAReferenceBlocksetCDMA通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析工具包NonlinearControlDesignBlockset非線性控制設(shè)計(jì)工具包MotorolaDSPDeveloper’sKitMotorolaDSP開發(fā)工具包TIDSPDeveloper’sKitTIDSP開發(fā)工具箱Simulink部分軟件工具包2023/1/588DSPBlockset數(shù)字信號處理工具包Fixed-Poi4.提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制

Simulink的開發(fā)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代碼生成自定義的模塊庫，并擁有自己的圖標(biāo)和界面。5.與MATLAB工具箱的集成

Simulink可以直接利用MATLAB的諸多資源與功能，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。工具箱提供的高級設(shè)計(jì)和分析能力可以融入仿真過程。2023/1/5894.提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制2022/12/265Simulink具有以下特點(diǎn)：基于矩陣的數(shù)值計(jì)算；高級編程語言；圖形與可視化；工具箱提供面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的功能；豐富的數(shù)據(jù)I/O工具；提供與其它高級語言的接口；支持多平臺(PC/Macintosh/UNIX);開放與可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)。2023/1/590Simulink具有以下特點(diǎn)：2022/12/266Simulink具有強(qiáng)大的功能與友好的用戶界面，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。如：Simulink的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖2023/1/591Simulink具有強(qiáng)大的功能與友好的用戶界面，具有廣泛的應(yīng)10．1快速入門SIMULINK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)。從建模角度講，這既適于自上而下（Top-down）的設(shè)計(jì)流程（概念、功能、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、直至器件），又適于自下而上（Bottum-up）逆程設(shè)計(jì)。從分析研究角度講，這種SIMULINK模型不僅能讓用戶知道具體環(huán)節(jié)的動態(tài)細(xì)節(jié)，而且能讓用戶清晰地了解各器件、各子系統(tǒng)、各系統(tǒng)間的信息交換，掌握各部分之間的交互影響。2023/1/59210．1快速入門SIMULINK可以處理的系統(tǒng)包括：線在SIMULINK環(huán)境中，用戶將觀察到現(xiàn)實(shí)世界中非線性因素和各種隨機(jī)因素對系統(tǒng)行為的影響。在SIMULINK環(huán)境中，用戶可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)行為的變化。在MATLAB中，可直接在SIMULINK環(huán)境中運(yùn)作的工具包很多，已覆蓋通信、控制、信號處理、DSP、電力系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域，所涉內(nèi)容專業(yè)性極強(qiáng)。本講由淺入深地講述SIMULINK對各種數(shù)學(xué)、工程問題的建模、仿真和分析的基本方法，采用“算例”作為主體，配以適量的歸納性表述。

例10.1.1：信號發(fā)生器和示波器。

例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。2023/1/593在SIMULINK環(huán)境中，用戶將觀察到現(xiàn)實(shí)世界中非線性10．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．2．1SIMULINK模型是什么？SIMULINK模型有以下幾層含義：在視覺上表現(xiàn)為直觀的方框圖；

在文件上則是擴(kuò)展名為mdl的ASCII代碼；在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一組微分方程或差分方程；在行為上則模擬了實(shí)際系統(tǒng)的動態(tài)特性。SIMULINK模型通常包含三種“組件”：信源（Sources）：可以是常數(shù)、時(shí)鐘、白噪聲、正弦波、階梯波、掃頻信號、脈沖生成器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器等信號源；系統(tǒng)（System）：即指被研究系統(tǒng)的SIMULINK方框圖；信宿（Sink）：可以是示波器、圖形記錄儀等。對于具體的SIMULINK模型而，不一定完全地包含這三大組件。例如：研究初始條件對系統(tǒng)影響就不必包含信源組件。2023/1/59410．2模型的創(chuàng)建和模型文件10．2．1SIMULI10．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)1）10．2．2SIMULINK模型的創(chuàng)建創(chuàng)建模型文件模型塊的操作

連線的操作

仿真的配置對模型的注釋；保存模型；仿真和結(jié)果分析。10．2．3SIMULINK模型文件2023/1/59510．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)1）10．2．2SI(1)新建模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)選中Matlab指令窗口的菜單（2）打開模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)選用某模型窗口中的菜單在指令窗口中由open指令實(shí)現(xiàn)open模型名（3）存盤：Simlink是以ASCII碼形式存儲的.mdl文件（4）打印：先點(diǎn)擊模型窗口中的圖標(biāo)，打開一個(gè)打印對話框，但它比Windows多一個(gè)選項(xiàng)框2023/1/596(1)新建模型：利用模型窗口中的圖標(biāo)（2）打開模型：利用模返回2023/1/597返回2022/12/2613（1）選定模塊：單個(gè)模塊矩形里的所有模塊及其信號線2023/1/598（1）選定模塊：單個(gè)模塊2022/12/2614（2）模塊的復(fù)制（3）模塊的移動（4）模塊的刪除（5）改變模塊的大?。╝）原尺寸（b）拖動邊框（c）新尺寸2023/1/599（2）模塊的復(fù)制（a）原尺寸（b）拖動邊框（c）新尺寸20（6）模塊的旋轉(zhuǎn)（a）缺省狀態(tài)（b）旋轉(zhuǎn)1800（c）旋轉(zhuǎn)900（7）模塊名的操作也可修改模塊名的字體：用Format:Font返回2023/1/5100（6）模塊的旋轉(zhuǎn)（a）缺省狀態(tài)（b）旋轉(zhuǎn)1800（c）旋轉(zhuǎn)9連線的操作產(chǎn)生連線水平或垂直連線斜連線連線的刪除信號線的分支和折曲分支的產(chǎn)生信號線的折曲折點(diǎn)的移動返回2023/1/5101連線的操作產(chǎn)生連線返回2022/12/2617（1）解參數(shù)的設(shè)置(Solver)2023/1/5102（1）解參數(shù)的設(shè)置(Solver)2022/12/2618（2）仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)置(WorkspaceI/O)2023/1/5103（2）仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)置(WorkspaceI/O)2（3）仿真中異常情況的診斷(Diagnostics)返回2023/1/5104（3）仿真中異常情況的診斷(Diagnostics)返回2010．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．3SIMULINK模型文件SIMULINK除了可以通過圖形界面設(shè)計(jì)模塊外，也可以通過直接編寫mdl文件來設(shè)計(jì)仿真模型圖。一個(gè)有輸入和輸出的圖形界面設(shè)計(jì)模塊。用mdl文件編寫有輸入和輸出的增益器。（在Word下）GainInOut1112023/1/510510．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．3S10．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．4常用的Source庫信源例：如何調(diào)用MATLAB工作空間中的信號矩陣作為模型輸入。本例所需的輸入為。2023/1/510610．2模型的創(chuàng)建和模型文件（續(xù)2）10．2．4常（1）編寫一個(gè)產(chǎn)生信號矩陣的M文件[sourec0825_1.m]functionTU=source0825_1(T0,N0,K)t=linspace(0,K*T0,K*N0+1);N=length(t);u1=t(1:(N0+1)).^2;u2=(t((N0+2):(2*N0+1))-2*T0).^2;u3(1:(N-(2*N0+2)+1))=0;u=[u1,u2,u3];TU=[t',u'];2023/1/5107（1）編寫一個(gè)產(chǎn)生信號矩陣的M文件2022/12/2623（2）構(gòu)造簡單的接收用的信號模型2023/1/5108（2）構(gòu)造簡單的接收用的信號模型2022/12/2624（3）模塊參數(shù)的設(shè)置雙擊模塊source0825＿1，彈出“FromWorkspace”設(shè)置對話框，在Data欄中填寫TU（4）在MATLAB工作空間產(chǎn)生信號矩陣TU＝source0825_1(1,100,4)(5)開始仿真2023/1/5109（3）模塊參數(shù)的設(shè)置（4）在MATLAB工作空間產(chǎn)生信號矩陣10．3仿真運(yùn)行10．3．1使用菜單進(jìn)行仿真設(shè)置仿真參數(shù)和選擇求解器通過選擇菜單Simulation下的Parameters菜單項(xiàng)，用來設(shè)置仿真參數(shù)和選擇求解器。其中有三個(gè)頁面管理這些仿真參數(shù)。在Solver頁面，設(shè)置開始和停止時(shí)間，選擇求解器和指定求解器（solver）的參數(shù)，另外還可以選擇一些輸出選項(xiàng)。在WorkspaceI/O頁面，管理對MATLAB工作空間的輸入和輸出。在Diagnostics頁面，可以選擇在仿真期間顯示的警告信息的層次。在Solveroptions中，SIMULINK模型的仿真涉及到一組常微分方程（ODEs）的數(shù)值積分。如果模型是連續(xù)系統(tǒng)，使用ode45方法；如果模型不是連續(xù)系統(tǒng)，使用discrete方法。例10.1.2：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正弦信號的相乘。2023/1/511010．3仿真運(yùn)行10．3．1使用菜單進(jìn)行仿真設(shè)置仿從命令窗口運(yùn)行仿真的函數(shù)有4個(gè)，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(gè)由Simulink建立的模型，其調(diào)用格式為：[t,x,y]=sim(modname,timespan,options,data)10．3仿真運(yùn)行（續(xù)1）10．3．2通過命令行運(yùn)行仿真通過命令行運(yùn)行仿真與通過菜單運(yùn)行仿真相比，有如下的一些優(yōu)點(diǎn)：可以不理睬模塊中的初始條件（參數(shù)x0）；可以定義任何外部輸入（用參數(shù)ut）；可以由一個(gè)M文件來啟動一個(gè)仿真，并且允許模塊中的參數(shù)發(fā)生改變。2023/1/5111從命令窗口運(yùn)行仿真的函數(shù)有4個(gè)，即sim、simse2.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(gè)結(jié)構(gòu)變量中。它有如下4種用法：(1)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。(2)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。(3)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。(4)simset：顯示所有的參數(shù)名和它們可能的值。2023/1/51122.simset函數(shù)2022/12/26283.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(gè)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(gè)出錯(cuò)信息。該函數(shù)有如下3種用法：(1)struct=simget(modname)：返回指定模型model的參數(shù)設(shè)置的options結(jié)構(gòu)。(2)value=simget(modname,property)：返回指定模型model的參數(shù)property的值。(3)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(gè)空陣。用戶只需輸入能夠唯一識別它的那個(gè)參數(shù)名稱的前幾個(gè)字符即可，對參數(shù)名稱中字母的大小寫不作區(qū)別。2023/1/51133.simget函數(shù)2022/12/26294.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(gè)仿真模型。(1)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。2023/1/51144.set_param函數(shù)2022/12/2630(2)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(gè)命令，包括start、stop、pause、comtinue或update。在使用這兩個(gè)函數(shù)的時(shí)候，需要注意必須先把模型打開。2023/1/5115(2)控制仿真進(jìn)程2022/12/263110．4系統(tǒng)建模

10．4．1連續(xù)系統(tǒng)建模線性系統(tǒng)建模舉例例10_4_1：復(fù)位積分器的功用示例。

例10_4_2：積分模塊直接構(gòu)造微分方程求解模型。

例10_4_3：直接利用傳遞函數(shù)模塊求解方程。在仿真啟動時(shí)，積分器從零開始對0.5t進(jìn)行積分。當(dāng)復(fù)位口信號t-5=0瞬間，積分器被重置為零。此后，再對0.5（t-5）進(jìn)行積分。假設(shè)從實(shí)際自然界（力學(xué)、電學(xué)、生態(tài)等）或社會中，抽象出有初始狀態(tài)為0的二階微分程