《MATLAB基礎(chǔ)教程（第六版）（微課版）》ch11 Simulink的建模與仿真

2024年11月22日第1頁(yè)第11章Simulink的建模與仿真MATLAB基礎(chǔ)教程（第六版）（微課版）教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容2024年11月22日第2頁(yè)教學(xué)目標(biāo)掌握Simulink的基本建模方法熟悉Simulink模塊庫(kù)熟悉常見(jiàn)Simulink模型了解S函數(shù)的設(shè)計(jì)和調(diào)用2024年11月22日第3頁(yè)教學(xué)內(nèi)容Simulink簡(jiǎn)介Simulink模塊庫(kù)Simulink基本仿真建模常見(jiàn)Simulink模型S函數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用2024年11月22日第4頁(yè)Simulink簡(jiǎn)介（1/2）在MATLAB命令窗口中輸入simulink，或在功能區(qū)中單擊simulink按鈕，就可啟動(dòng)Simulink。Simulink起始頁(yè)(SimulinkStartPage)隨即打開(kāi)。Simulink開(kāi)始頁(yè)中，包含各種仿真模板的選擇，點(diǎn)擊空白模型(BlankModel)可建立一個(gè)空白的模型，在其中可創(chuàng)建模型，單擊窗口上方的“庫(kù)瀏覽器”按鈕

，可以打開(kāi)/關(guān)閉模塊庫(kù)（庫(kù)瀏覽器）在打開(kāi)的Simulink庫(kù)瀏覽器上單擊

按鈕，可以啟動(dòng)獨(dú)立的庫(kù)瀏覽器窗口，其中包含許多Simulink模塊。。2024年11月22日第5頁(yè)Simulink簡(jiǎn)介（2/2）Simulink模型文件的擴(kuò)展名為.mdl或.slx。使用模型窗口中的File菜單打開(kāi)、關(guān)閉和保存模型文件。使用Edit菜單復(fù)制、剪切和粘貼模塊。還可以使用鼠標(biāo)來(lái)完成這些操作。2024年11月22日第6頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（1/16）連續(xù)模塊(Continuous)2024年11月22日第7頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（2/16）控制板模塊(Dashboard)2024年11月22日第8頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（3/16）非連續(xù)模塊(Discontinuous)2024年11月22日第9頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（4/16）離散模塊(Discrete)2024年11月22日第10頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（5/16）邏輯和位操作模塊(LogicandBitOperations)2024年11月22日第11頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（6/16）查表模塊(LookupTable)2024年11月22日第12頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（7/16）數(shù)學(xué)操作模塊(MathOperations)2024年11月22日第13頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（8/16）模型檢測(cè)模塊(ModelVerification)2024年11月22日第14頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（9/16）模型擴(kuò)充模塊(Model-WideUtilities)2024年11月22日第15頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（10/16）端口和子系統(tǒng)模塊(Ports&Subsystems)2024年11月22日第16頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（11/16）信號(hào)屬性模塊(SignalAttributes)2024年11月22日第17頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（12/16）信號(hào)線路模塊(SignalRouting)2024年11月22日第18頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（13/16）接收模塊(Sinks)2024年11月22日第19頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（14/16）輸入模塊(Sources)2024年11月22日第20頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（15/16）字符串模塊(String)2024年11月22日第21頁(yè)Simulink模塊庫(kù)（16/16）用戶自定義函數(shù)模塊(User-DefinedFunctions)2024年11月22日第22頁(yè)Simulink基本仿真建模（1/3）仿真框圖通過(guò)構(gòu)建一個(gè)顯示了所要求解問(wèn)題單元的框圖，用戶可以來(lái)開(kāi)發(fā)Simulink模型。這類框圖被稱為仿真框圖或者模塊框圖。

2024年11月22日第23頁(yè)Simulink基本仿真建模（2/3）基本建模方法例11-1dy/dt=10sint的Simulink解。使用Simulink針對(duì)0≤t≤13時(shí)的情況求解以下的問(wèn)題。精確解是y(t)=10(1-cost)。例11-2輸出到MATLAB工作空間之中。例11-3dy/dt=-10y+f(t)的Simulink模型。2024年11月22日第24頁(yè)Simulink基本仿真建模（3/3）現(xiàn)有如下微分-代數(shù)混合方程：初始條件為x1=–20,x2=3,x3=0.5，根據(jù)以上方程構(gòu)造出Simulink模型，其中積分器Integrator、Integrator1、Integrator2的初始值設(shè)定分別是–20、3、0.5。2024年11月22日第25頁(yè)常見(jiàn)Simulink模型（1/5）線性狀態(tài)-變量模型狀態(tài)-變量模型(其不像傳遞-函數(shù)模型)可以有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出。當(dāng)用戶若要將輸入連接到State-Space模塊時(shí)，務(wù)必小心地以正確的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行連接。當(dāng)用戶將模塊的輸出連接到另一個(gè)模塊時(shí)也要?jiǎng)?wù)必小心。例11-4兩個(gè)質(zhì)量塊系統(tǒng)的Simulink模型。2024年11月22日第26頁(yè)常見(jiàn)Simulink模型（2/5）分段線性模型不像線性模型，大部分的非線性微分方程都沒(méi)有閉式解可以使用，因此，用戶必須通過(guò)數(shù)值法求解這類方程。如果一個(gè)微分方程中的因變量或者其導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)在超越函數(shù)之中或者對(duì)它們進(jìn)行求冪，那么就可以將這個(gè)方程認(rèn)為非線性常微分方程。例11-5由火箭推進(jìn)的雪橇Simulink模型。例11-6一個(gè)由繼電器控制的馬達(dá)模型。2024年11月22日第27頁(yè)常見(jiàn)Simulink模型（3/5）傳遞-函數(shù)模型例11-7死區(qū)響應(yīng)。2024年11月22日第28頁(yè)常見(jiàn)Simulink模型（4/5）非線性狀態(tài)-變量模型例11-8一個(gè)非線性鐘擺的模型。2024年11月22日第29頁(yè)常見(jiàn)Simulink模型（5/5）子系統(tǒng)子系統(tǒng)模塊實(shí)際上就是一個(gè)由單個(gè)模塊所表示的Simulink程序。一旦創(chuàng)建了子系統(tǒng)模塊，用戶就可以在其他的Simulink程序中使用它。1.液壓系統(tǒng)2.連接子系統(tǒng)模塊2024年11月22日第30頁(yè)S函數(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用（1/3）S函數(shù)的介紹S函數(shù)就是S-Functions，是system-Functions的縮寫(xiě)。當(dāng)MATLAB所提供的模型不能完全滿足用戶要求時(shí)，就可以通過(guò)S函數(shù)提供給用戶自己編寫(xiě)程序來(lái)滿足自己要求模型的接口。S函數(shù)可以用MATLAB，C，C++，Ada和Fortran編寫(xiě)。C，C++，Ada和Fortran的S-Functions需要編譯為Mex文件，就和其他MEX文件一樣，Simulink可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)用這些文件。2024年11月22日第31頁(yè)S函數(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用（2/3）S函數(shù)的調(diào)用在Simulink中使用S-Functions的方法就是從Simulink中的User-DefinedFunctions模塊庫(kù)中向Simulink模型文件窗口中拖放S-Function模塊。然后在S-Functions模塊的對(duì)話框中的S-FunctionsName框中輸入S函數(shù)的文件名，在S-FunctionsParameters框中輸入S