《Simulink仿真》學習課件

第七講Simulink仿真SIMULINK是MATLAB的一個分支產(chǎn)品，主要用來實現(xiàn)對工程問題的模型化及動態(tài)仿真。SIMULINK體現(xiàn)了模塊化設計和系統(tǒng)級仿真的思想，從而使得建模仿真如同搭積木一樣簡單。SIMULINK現(xiàn)已成為系統(tǒng)仿真領域重要的計算機環(huán)境。精選課件ppt2主要內(nèi)容7.1初識Simulink7.2Simulink概述7.3模型的創(chuàng)建7.4運行仿真7.5仿真結(jié)果分析精選課件ppt37.1初識Simulink進入simulink環(huán)境在MATLAB的命令窗口輸入simulink；單擊MATLAB主窗口工具欄上的相應的命令按鈕。Simulink啟動后會顯示Simulink模塊庫瀏覽器窗口（SimulinkLibraryBrowser）。精選課件ppt47.1初識Simulink典型的Simulink模型包括：元素1：信號源（Source）元素2：被模擬的系統(tǒng)模塊元素3：信號輸出（Sink）仿真步驟建立系統(tǒng)仿真模型包括添加模塊、

設置模塊參數(shù)、

進行模塊連接等操作設置仿真參數(shù)啟動仿真分析仿真結(jié)果精選課件ppt57.1初識Simulink仿真實例步驟:打開一個名為untitled的模型編輯窗口。將所需模塊添加到模型中。用連線將各個模塊連接起來組成系統(tǒng)仿真模型。設置模塊參數(shù)并連接各個模塊組成仿真模型。精選課件ppt67.1初識Simulink設置系統(tǒng)仿真參數(shù)。運行仿真模型，查看結(jié)果。精選課件ppt77.2Simulink概述7.1.1Simulink的概況7.1.2Simulink的工作環(huán)境精選課件ppt87.2.1Simulink的概況Simulink是MATLAB提供的實現(xiàn)系統(tǒng)建模和仿真的軟件包，是其相對獨立的重要組成部分。Simulink的突出特點是支持圖形用戶界面（GUI），模型由模塊組成的框圖來表示。啟動Simulink有如下3種方式：在MATLAB的命令窗口直接鍵入命令simulink；用鼠標左鍵單擊MATLAB工具條上的按鈕；在MATLAB菜單上選擇【File】|【New】|【Model】選項精選課件ppt97.2.2Simulink的工作環(huán)境精選課件ppt107.3模型的創(chuàng)建7.3.1Simulink的基本模塊7.3.2模塊操作7.3.3模塊連接7.3.4模塊的參數(shù)和屬性設置數(shù)學模型精選課件ppt117.3.1Simulink的基本模塊模塊是構(gòu)成Simulink系統(tǒng)仿真模型的基本單元，建模過程主要涉及Simulink模塊的操作。基本模塊庫基本模塊庫是MATLAB中最早開發(fā)的模塊庫，包括了連續(xù)系統(tǒng)、非連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、信號源等各類子模塊庫，具有通用性。專業(yè)模塊庫Simulink在工程仿真領域的廣泛應用，相關領域?qū)＜覟闈M足需要又開發(fā)了諸如通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多種專業(yè)模塊庫，專業(yè)模塊庫提高相關領域的建模效率。精選課件ppt127.3.2模塊操作操作內(nèi)容操作目的操作方法選取模塊從模塊庫瀏覽器中選取需要的模塊放入SIMULINK仿真平臺窗口中方法1：在目標模塊上按下鼠標左鍵，拖動目標模塊進入SIMULINK仿真平臺窗口中，松開左鍵；方法2：在目標模塊上單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，選擇“AddtoUntitled”選項選中多個模塊可對多個模塊同時進行共同的操作，如移動、復制等方法1：按住“Shift”鍵，同時用鼠標單擊所有目標模塊；方法2：使用“范圍框”，即按住鼠標左鍵，拖曳鼠標，使范圍框包圍所有目標模塊刪除模塊刪除窗口中不需要的模塊方法1：選中模塊，按下“Delete”鍵；方法2：選中模塊，同時按下“Ctrl”和“X”鍵，刪除模塊并保存到剪貼板中調(diào)整模塊大小改善模型的外觀，調(diào)整整個模型的布置選中模塊，模塊四角將出現(xiàn)小方塊；單擊一個角上的小方塊并按住鼠標左鍵，拖曳鼠標到合理大小位置移動模塊將模塊移動到合適位置，調(diào)整整個模型的布置單擊模塊，拖曳模塊到合適的位置，松開鼠標按鍵旋轉(zhuǎn)模塊適應實際系統(tǒng)的方向，調(diào)整整個模型的布置方法1：選中模塊，選擇菜單命令[Diagram>Rotate&Flip>Clockwise/Counterclockwise],模塊&標簽順/逆時針旋轉(zhuǎn)90°；選擇菜單命令[Diagram>Rotate&Flip>FlipBlock]，模塊順時針旋轉(zhuǎn)180°；方法2：右鍵單擊目標模塊，在彈出的快捷菜單中進行與方法1同樣的菜單項選擇復制內(nèi)部模塊內(nèi)部復制已經(jīng)設置好的模塊，而不用重新到模塊庫瀏覽器中選取方法1：先按住“Ctrl”鍵，再單擊模塊，拖曳模塊到合適的位置，松開鼠標按鍵；方法2：選中模塊，使用[Edit>Copy]及[Edit>Paste]命令精選課件ppt13精選課件ppt147.3.2模塊操作操作內(nèi)容操作目的操作方法改變標簽內(nèi)容按照用戶自己意愿命名模塊，增強模型的可讀性在標簽的任何位置上雙擊鼠標，進入模塊標簽的編輯狀態(tài)，輸入新的標簽，在標簽編輯框外的窗口中任何地方單擊鼠標退出改變標簽位置按照用戶自己意愿布置標簽位置，改善模型的外觀方法1：選中模塊，選擇菜單命令[Diagram>Rotate&Flip>FlipBlockName]，翻轉(zhuǎn)標簽和模塊的位置，選擇菜單命令[Diagram>Format>ShowBlockName]，隱藏/顯示標簽；方法2：右鍵單擊目標模塊，在彈出的快捷菜單中進行與方法1同樣的菜單項選擇精選課件ppt157.3.3模塊連接模塊連接通過信號線實現(xiàn)。信號線是Simulink模型中另一類最基本的元素，熟悉和正確使用信號線是創(chuàng)建模型的基礎。信號線并不是簡單的連線，它具有一定流向?qū)傩郧也豢赡嫦?，表示實際模型中信號的流向。

精選課件ppt167.3.3模塊連接信號線基本操作精選課件ppt177.3.4模塊的參數(shù)和屬性設置模塊的參數(shù)設置雙擊模塊將會彈出模型相應的【參數(shù)設置】對話框精選課件ppt187.4運行仿真7.4.1仿真過程控制7.4.2仿真參數(shù)設置7.4.3示波器的使用BIT精選課件ppt197.4.1仿真過程控制通過設置仿真時間、算法、步長等控制。參數(shù)設置對話框。選擇菜單選項[Simulation>ModelConfigurationParameters]可以進行仿真參數(shù)的設置。選擇此選項后會顯示參數(shù)設置對話框。精選課件ppt207.4.1仿真過程控制參數(shù)設置對話框包含的主要屬性頁的內(nèi)容及功能如下：Solver：設置仿真的起始時間和終止時間，設置積分解法以及步長等參數(shù)；DataImport/Export：Simulink和MATLAB工作空間數(shù)據(jù)的輸入和輸出設定，以及數(shù)據(jù)存儲時的格式、長度等參數(shù)設置；Diagnostics：允許用戶選擇在仿真過程中警告信息顯示等級。選擇適當?shù)乃惴ú⒃O置好其它仿真參數(shù)后，選擇對話框中的“OK”或“Apply”命令。精選課件ppt217.4.2仿真參數(shù)設置設置仿真時間設置仿真時間非常重要，它決定了模型仿真的時間或取值區(qū)域，其設置根據(jù)待仿真系統(tǒng)的特性確定，反映在輸出顯示上就是示波器的橫軸坐標值的取值范圍?！癝tarttime”和“Stoptime”項分別用以設置仿真開始時間(或取值區(qū)域下限)和終止時間(或取值區(qū)域上限)，默認值分別為0.0和10.0。精選課件ppt227.4.2仿真參數(shù)設置選擇仿真算法在Simulink的仿真過程中選擇合適的算法是很重要的。仿真算法是求常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程解的數(shù)值計算方法。由于動態(tài)系統(tǒng)的差異性，使得某種算法對某類問題比較有效，而另外算法對另一類問題更有效。因此，對不同的問題，可以選擇不同的適應算法和相應的參數(shù)，以得到更準確、快速的解。VariableStep：可變步長類算法，在仿真過程中可以自動調(diào)整步長，并通過減小步長來提高計算的精度。FixedStep：固定步長類算法，在仿真過程中采取基準采樣時間作為固定步長。

精選課件ppt23算法特點若微分方程描述的一個變化過程包含著多個相互作用但變化速度相差十分懸殊的子過程，這樣一類過程就認為具有“剛性”，這類方程具有非常分散的特征值。精選課件ppt247.4.2仿真參數(shù)設置啟動仿真完成仿真參數(shù)的設置后，就可以開始仿真。確認待仿真的仿真平臺窗口為當前窗口，選擇菜單選項【Simulation】|【Run】或點擊工具欄中的【Runsimulation】圖標啟動仿真。精選課件ppt257.4.2仿真參數(shù)設置停止/暫停仿真對于仿真時間較長的模型，如果在仿真過程結(jié)束之前，用戶想停止此次仿真過程，可以選擇菜單選項【Simulation】|【Pause】暫停仿真，選擇菜單選項【Simulation】|【Stop】停止仿真。精選課件ppt267.4.2仿真參數(shù)設置顯示仿真結(jié)果如果建立的模型沒有錯誤，選擇的參數(shù)合適，則仿真過程將順利進行。這時，雙擊模型中用來顯示輸出的模塊(如Scope模塊)，就可以觀察到仿真的結(jié)果。當然，也可以在仿真開始前先雙擊打開顯示輸出模塊，再開始仿真。精選課件ppt277.4.3示波器的使用示波器(Scope)模塊是SIMULINK仿真中非常重要的一個模塊，不僅可以實現(xiàn)仿真結(jié)果波形的顯示，而且可以同時保存波形數(shù)據(jù)，是人機交互的重要手段。雙擊示波器模塊圖標，即可彈出示波器的窗口界面。示波器模塊屬性的設置對用戶觀察和分析仿真結(jié)果影響很大，必須進行合適的屬性設置才能得到滿意的顯示效果。精選課件ppt287.4.3示波器的使用精選課件ppt297.4.3示波器的使用點擊“示波器參數(shù)”按鍵，彈出示波器參數(shù)對話框，該對話框中含有兩個標簽頁：GeneralDatahistory精選課件ppt307.4.3示波器的使用General坐標個數(shù)(NumberofAxes)文本框：用于設定示波器的y軸數(shù)量，即示波器的輸入信號端口的個數(shù)，默認值為1，即該示波器用以觀察一路信號。若將其設為2，則可以同時觀察兩路信號，示波器的圖標也自動變?yōu)閮蓚€輸入端口。精選課件ppt317.4.3示波器的使用General時間范圍(Timerange)文本框：用于設定示波器時間軸的最大值，一般可選“自動”(auto)，這樣x軸可以自動以系統(tǒng)的仿真起始和終止時間作為示波器的時間顯示范圍。單位標簽(Ticklabels)下拉框：用于選擇標簽的貼放位置。精選課件ppt327.4.3示波器的使用General采樣(Sampling)下拉框：用于選擇數(shù)據(jù)取樣方式。包括“抽取”(decimation)和“采樣時間”(sampletime)兩種方式?！俺槿　狈绞奖硎井敳蓸酉吕蛴覀?cè)文本框輸入數(shù)據(jù)N時，從每N個輸入數(shù)據(jù)中抽取一個用來顯示。若采用“采樣時間”方式，則需要在采樣下拉框右側(cè)文本框中輸入采樣的時間間隔，并按采樣間隔提取數(shù)據(jù)顯示。精選課件ppt337.4.3示波器的使用Datahistory僅顯示最新的數(shù)據(jù)(Limitdatapointstolast)復選框：用于數(shù)據(jù)點數(shù)設置。選中后，其后的文本框被激活，默認值為5000，表示示波器顯示5000個數(shù)據(jù)，若超過5000個數(shù)據(jù)，也僅顯示最后的5000個數(shù)據(jù)。若不選該項，所有數(shù)據(jù)都顯示，但對計算機內(nèi)存要求較高。精選課件ppt347.4.3示波器的使用Datahistory保存數(shù)據(jù)至工作間(Savedatatoworkspace)復選框：數(shù)據(jù)在顯示的同時被保存到MATLAB工作空間。若選中