Matlab7-仿真.ppt

1、第七章 Simulink仿真環(huán)境,7.1 Simulink的工作環(huán)境 7.2 Simulink的基本模塊 7.3模型文件的創(chuàng)建和仿真 7.4子系統(tǒng)的封裝過(guò)程,7.1 Simulink的工作環(huán)境,7.1.1 Simulink簡(jiǎn)介 Simulink 中的“Simu”一詞表示可用于計(jì)算機(jī)仿真，而“Link”一詞表示它能進(jìn)行系統(tǒng)連接，即把一系列模塊連接起來(lái)，構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。作為MATLAB的一個(gè)重要組成部分，Simulink由于它所具有的上述的兩大功能和特色，以及所提供的可視化仿真環(huán)境、快捷簡(jiǎn)便的操作方法，而使其成為目前最受歡迎的仿真軟件。 SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系

2、統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLAB語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。 所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進(jìn)行存?。?，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。,7.1.2 Simulink的啟動(dòng),Simulink的啟動(dòng)方法有下列幾種： 1)在MATLAB的命令窗口輸入語(yǔ)句simulink，即可啟動(dòng)

3、Simulink。Simulink啟動(dòng)后會(huì)顯示Simulink模塊庫(kù)瀏覽器(Simulink Library Browser)窗口。 2)單擊MATLAB主窗口工具欄上的Simulink命令按鈕。 3)在MATLAB主窗口File菜單中選擇New菜單項(xiàng)下的Model命令，在出現(xiàn)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)名字為untitled的模型編輯窗口。,Simulink的模型編輯窗口由菜單、工具欄、模型框圖窗口和狀態(tài)欄等組成。 其中菜單提供了模型建立和仿真的幾乎全部功能。工具欄是模型建立和仿真過(guò)程中常用功能的命令按鈕，模型框圖窗口是模型編輯區(qū)，狀態(tài)欄是仿真過(guò)程中的狀態(tài)信息。,7.

4、1.3模型編輯窗口,File的常用菜單項(xiàng)功能,菜單項(xiàng) 功能 Model properties 模型屬性 Print 打印模型 Preferences SIMULINK界面的默認(rèn)設(shè)置選項(xiàng) Close 關(guān)閉當(dāng)前Simulink窗口,Edit的常用菜單項(xiàng)功能,菜單項(xiàng) 功能 Create subsystem創(chuàng)建子系統(tǒng) Mask subsystem封裝子系統(tǒng) Look under mask 查封裝子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Update diagram 更新模型框圖的外觀,View的常用菜單項(xiàng)功能,菜單項(xiàng) 功能 Go to parent 顯示當(dāng)前系統(tǒng)的父系統(tǒng) Model browser options 模型瀏覽器

5、設(shè)置 Block data tips options鼠標(biāo)位于模塊上方時(shí)顯示 模塊內(nèi)部數(shù)據(jù) Library browser 庫(kù)瀏覽器 Model explorer模型瀏覽器 Zoom in/ Zoom out放大/縮小 Fit system to view自動(dòng)選擇最合適的顯示比例 Normal 正常比例(100%)顯示模型,Simulation的常用菜單項(xiàng)功能,菜單項(xiàng) 功能 Start / Stop 啟動(dòng)/停止仿真 Configuration Parameters設(shè)置仿真參數(shù) Normal 普通Simulink模型 Accelerator 產(chǎn)生加速Simulink模型,Format的常用菜單項(xiàng)功

6、能,菜單項(xiàng) 功能 Text alignment 標(biāo)注文字對(duì)齊工具 Enable tex commands 使tex 命令有效 Filp name 翻轉(zhuǎn)模塊名 Filp block/ Rotate Block翻轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)模塊 Show name 顯示模塊的名字 Show port labels 顯示端口標(biāo)簽 Foreground color 前景色 Background color 背景色 Screen color 屏幕顏色 Port/signal displays 端口/信號(hào)顯示 Block displays 顯示模塊,Tools的常用菜單項(xiàng)功能,菜單項(xiàng) 功能 Simulink debugger

7、 Simulink調(diào)試器 Fixed_point settings 浮點(diǎn)設(shè)置 Model advisor 模型咨詢 Lookup table editor 查表編輯 Data class designer 用戶定義數(shù)據(jù)類型設(shè)計(jì)器 Bus editor 線路編輯 Signal & scope manager 信號(hào)和示波器管理器 Real_time workshop 實(shí)時(shí)工作平臺(tái) External mode control panel 外部的模式控制平臺(tái) Control design 控制設(shè)計(jì) Parameter estination 參數(shù)估計(jì) Report genetor 報(bào)告生成器,7.2 S

8、imulink的基本模塊,7.2.1基本模塊庫(kù): 常用的模塊子庫(kù)（Commonly Used Blocks） 連續(xù)模塊子庫(kù)（Continuous） 離散模塊子庫(kù)（Discrete） 邏輯和位操作模塊子庫(kù)（Logic and Bit operation） 查表函數(shù)模塊子庫(kù)（Lookup Tables） 數(shù)學(xué)操作子庫(kù) （Math Operations） 端口與子系統(tǒng)子庫(kù)（ Ports & Subsystems ） 信號(hào)和系統(tǒng)模塊（Signals&Systems） 接收器子庫(kù)（ Sinks） 輸入源子庫(kù)（Sources）,Sources（輸入源模塊） sources.mdl Constant：常數(shù)信

9、號(hào)。 Clock：時(shí)鐘信號(hào)。 From Workspace：來(lái)自MATLAB的工作空間。 From File(.mat)：來(lái)自數(shù)據(jù)文件。 Pulse Generator：脈沖發(fā)生器。 Repeating Sequence：重復(fù)信號(hào)。 Signal Generator：信號(hào)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波及隨意波。 Sine Wave：正弦波信號(hào)。 Step：階躍波信號(hào)。,Math（數(shù)學(xué)模塊） math.mdl Abs：取絕對(duì)值 Sign：符號(hào)函數(shù) Sum：加減運(yùn)算 Product：乘運(yùn)算 Dot Product：點(diǎn)乘運(yùn)算 Gain：增益模塊 Math Function：包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)

10、、求平方、開根號(hào)等常用數(shù)學(xué)函數(shù) Trigonometric Function：三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值運(yùn)算,Sinks（接收器模塊） sinks.mdl Display：輸入數(shù)據(jù)顯示 Scope：示波器。 XY Graph：顯示二維圖形。 To Workspace：將輸出寫入MATLAB的工作空間。 To File(.mat)：將輸出寫入數(shù)據(jù)文件。,其他模塊 Signal Routing.mdl和Continuous.mdl Mux:信號(hào)匯總器 Demux：信號(hào)分路器 Derivative:數(shù)值微分器 Integrate：積分器 State-Space:狀態(tài)空間方程

11、 Transfer Fcn:傳遞函數(shù),7.3.1模塊的操作 模塊的選定 模塊的選定有三種方式： 1)選定單個(gè)模塊 選定對(duì)象只要在模塊上單擊鼠標(biāo)，被選定的對(duì)象的四角處會(huì)出現(xiàn)小黑塊編輯框。 2)選定多個(gè)模塊 如果選定多個(gè)模塊，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，則矩形框中所有的模塊均被選中。 3)選定所有模塊 如果要選定所有模塊，可以選擇菜單EditSelect all。,7.3模型文件的創(chuàng)建和仿真,模塊的復(fù)制 模塊的復(fù)制有兩種方式： 1) 不同模型窗口(包括模型庫(kù)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，

12、使用菜單和工具欄中的Copy和Paste命令。 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，拖動(dòng)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(dòng)對(duì)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命令。,模塊的移動(dòng) 模塊的移動(dòng)有兩種方式： 1)在同一模型窗口移動(dòng)模塊 選定需要移動(dòng)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(dòng)模塊 在不同模型窗之間移動(dòng)模塊，在用鼠標(biāo)移動(dòng)的同時(shí)按下Shift鍵。當(dāng)模塊移動(dòng)時(shí)，與之相連的連線也隨之移動(dòng)。 模塊的刪除 要?jiǎng)h除模塊，應(yīng)選定刪除模塊，按Delete鍵。 選定待刪除模塊后，用菜單和工具欄的Ed

13、it Cut。,模塊的縮放 選定需要改變大小的模塊，出現(xiàn)小黑塊編輯框后，用鼠標(biāo)拖動(dòng)編輯框，可以實(shí)現(xiàn)放大或縮小。 使用菜單view中的Zoom in /Zoom out。 模塊的翻轉(zhuǎn) 選定模塊，選擇菜單FormatFlip Block可以將模塊旋轉(zhuǎn)180度。 選定模塊，選擇菜單FormatRotateBlock可以將模塊旋轉(zhuǎn)90度。 編輯和修改模塊名 單擊模塊下面或旁邊的模塊名，出現(xiàn)虛線編輯框就可對(duì)模塊名進(jìn)行編輯、修改。選定模塊，選擇菜單FormatFont，打開字體對(duì)話框設(shè)置字體。,7.3.2 信號(hào)線的操作,信號(hào)線的操作是創(chuàng)建模型文件時(shí)連接模塊的操作，常用的信號(hào)線的操作如下： 模塊間連線 先將

14、光標(biāo)指向一個(gè)模塊的輸出端，待光標(biāo)變?yōu)槭址?，按下鼠?biāo)左鍵并拖動(dòng)，直到另一模塊的輸入端。 信號(hào)線的分支和折線 1) 分支的產(chǎn)生 將光標(biāo)指向信號(hào)線的分支點(diǎn)上，按鼠標(biāo)右鍵，光標(biāo)變?yōu)槭址?，拖?dòng)鼠標(biāo)直到分支線的終點(diǎn)，釋放鼠標(biāo)；或者按住Ctrl鍵，同時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)分支線的終點(diǎn)。,2) 信號(hào)線的折線 選中已存在的信號(hào)線，將光標(biāo)指向折點(diǎn)處，按住Shift鍵，同時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)光標(biāo)變成小圓圈時(shí)，用鼠標(biāo)拖動(dòng)小圓圈將折點(diǎn)拉至合適處，釋放鼠標(biāo)。 添加注釋 雙擊信號(hào)線后出現(xiàn)矩形文本輸入框，可以添加文本注釋(label)。,7.3.3Simulink的文件操作 新建文件 新建仿真模型文件有以下三種方法： 1

15、)在MATLAB的命令窗口選擇菜單FileNewModel。 2)在Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口選擇菜單FileNewModel，或者單擊工具欄的圖標(biāo)。 3)在Simulink模型窗口選擇菜單FileNewModel，或者單擊工具欄的圖標(biāo)。,編輯文件 創(chuàng)建模型文件時(shí)只需用鼠標(biāo)右鍵單擊Simulink模塊庫(kù)瀏覽器(Simulink Library Browser)窗口中相應(yīng)的模塊，選擇其下拉菜單的第一項(xiàng),填加到已創(chuàng)建的模型文件中，通過(guò)信號(hào)線連接各模塊即可。 保存文件 模型創(chuàng)建完成后，從模型編輯窗口的File菜單項(xiàng)中選擇Save或Save As命令，或者單擊工具欄的圖標(biāo)，可以將模型以模型文件的

16、格式(擴(kuò)展名為.mdl)存入磁盤。,例7.1建立仿真模型,1)模塊的屬性設(shè)置 每個(gè)模塊的屬性對(duì)話框的內(nèi)容都相同。屬性名及其含義如下： a說(shuō)明(Description)對(duì)模塊在模型中用法的注釋 b優(yōu)先級(jí)(Priority)規(guī)定該模塊在模型中相對(duì)于其它模塊執(zhí)行的優(yōu)先順序 c標(biāo)記(Tag)用戶為模塊添加的文本格式標(biāo)記 d調(diào)用函數(shù)(Open function)當(dāng)用戶雙擊該模塊時(shí)調(diào)用的MATLAB函數(shù) e屬性格式字符串(Attributes format string)指定在該模塊的圖標(biāo)下顯示模塊的哪個(gè)參數(shù)和格式。 2)選擇filesave as以first.mdl保存上述模型。 3)選擇simulat

17、ionstart或工具欄的仿真按鈕，仿真first.mdl模型，雙擊示波器按鈕，將顯示波形結(jié)果,7.4子系統(tǒng)的封裝過(guò)程,7.4.1子系統(tǒng)建立的方法 Simulink允許建立類似于MATLAB的函數(shù)文件功能的子系統(tǒng)。建立子系統(tǒng)有兩種方法： 1 對(duì)已存在的模型的某些部分或全部使用菜單命令EditCreate Subsystem，封裝為子系統(tǒng)。 2 使用Ports & Subsystems模塊庫(kù)中的Subsystem模塊直接創(chuàng)建子系統(tǒng)。,把已存在的Simulink模型中的某個(gè)部分封裝為子系統(tǒng)是建立子系統(tǒng)的重要方法，步驟如下： 1) 用矩形框選擇要封裝的部分，包括模塊和信號(hào)線。 2) 在模塊窗口菜單選

18、項(xiàng)中選擇菜單EditCreate subsystem，出現(xiàn)封裝后的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)有一個(gè)默認(rèn)的輸入端口和輸出端口，默認(rèn)名為In1和Out1。若查看子系統(tǒng)的內(nèi)容或?qū)ψ酉到y(tǒng)進(jìn)行再編輯，可以雙擊子系統(tǒng)模塊，則會(huì)顯示子系統(tǒng)內(nèi)容的新窗口。在窗口內(nèi)，除原始的模塊外，Simulink自動(dòng)添加了輸入和輸出模塊，分別代表子系統(tǒng)的輸入端口和輸出端口。,3) 選擇EditEdit Mask設(shè)置封裝參數(shù)，主要有Icon，Parameters，Initialization和Documentation四個(gè)選項(xiàng)卡。 Icon 選項(xiàng)卡用于設(shè)定封裝模塊的名字和外觀。 Parameters 選項(xiàng)卡用于輸入變量名稱和相應(yīng)的提示。 I

19、nitialization 選項(xiàng)卡用于初始化封裝子系統(tǒng)。 Documentation 選項(xiàng)卡用于編寫與該封裝模塊對(duì)應(yīng)的Help和說(shuō)明文字，分別有Mask type、Mask Description和Mask help欄。 設(shè)置參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中的Apply按鈕用于將修改的設(shè)置應(yīng)用于封裝模塊；Unmask按鈕用于將封裝撤銷，則雙擊該模塊就不會(huì)出現(xiàn)定制的對(duì)話框。,例7.2,7.5 命令窗口創(chuàng)建Simulink模型,7.5.1 Simulink模型文件操作命令 在命令窗口中常用的Simulink模型文件操作有三種：創(chuàng)建新模型、打開模型和保存模型。 創(chuàng)建新模型 new_system命令用來(lái)在MATLAB

20、的工作空間創(chuàng)建一個(gè)空白的Simulink模型,調(diào)用格式為： new_system(newmodel,option) 其中newmode1為模型名；option選項(xiàng)可以是library和model兩種，也可以省略，默認(rèn)為model。,打開模型 open_system命令用來(lái)打開邏輯模型，在Simulink模型窗口顯示該模型,調(diào)用格式為：open_system(model) 其中 model為模型名。 例如在命令窗口輸入語(yǔ)句open_system(L7_2)，打開已建立的L7_2模型文件。 保存模型 save_system命令用來(lái)保存模型為模型文件，擴(kuò)展名為mdl,調(diào)用格式為： save_system(m