MATLAB的仿真集成环境-Simulink

MATLAB的仿真集成环境- Simulink

MATLAB的仿真集成环境―SimulinkSimulink是MATLAB里的一个实现动态系 统建模、仿真与分析的仿真集成环境软 件工具包，是控制系统计算与仿真最先 进的高效工具。本章首先对Simulink环境 介绍，对功能模块做了说明，并给出一 些示例。

本章主要内容9.1 Simulink概述 9.2 Simulink的基本界面操作 9.3 Simulink的功能模块及其操作9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作

9.4 Simulink仿真环境的设置 9.5 用Simulink建立系统模型示例

9.2 Simulink的基本界面操作

在matlab命令窗口键入simulink,或在工具 栏上选 即可打开Simulink Library Browser。 继续点击该窗口中的新建按钮，即可打开一 个空白模型窗口。此时我们就可以在模型窗 口建立模型并进行仿真工作。

9.2 Simulink的基本界面操作

在模块库中选择构建系统模型所需的模块后，需要按 照系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。用鼠 标单击并移动所需功能模块至合适位置，将光标指向 起始块的输出端口，此时光标变成“+”。 单击鼠标 左键并拖动至目标模块的输入端口，在接近到一定程 度时光标变成双十字。此时松开鼠标键就完成连接。 另一种快速连接两个模块的方法是先单击选中源模块， 按下 Ctrl 键，再单击目标模块，这样将直接建立起两 个模块的连接。完成后在连接点处出现一个箭头，表 示系统中信号的流向。

9.2 Simulink的基本界面操作

图9.1 simulink Library Browser界面

图9.2 simulink模型窗口

9.2 Simulink的基本界面操作

在详细介绍功能模块及其操作之前，我们先 通过一个简单的例子进行演示。体验 Simulink的方便快捷，体会Simulink的基本 操作步骤。 例1:创建一个正弦信号的仿真模型。 1. 打开Simulink。可以上面2种方法的任一 种打开。 2. 新建一个空白模型。打开空白模型窗口， 并保存为simu_eg11.mdl。

9.2 Simulink的基本界面操作3. 选取建模必需的模块。在左侧的Sources 子模块库里找到Sine Wave模块(正弦信号 模块),将其拖到模型窗口中。 4. 按同样的步骤在Sink子模块库里找到 Scope模块(示波器模块)。 5. 模块的正确连接。按照前面提到的方法， 将Sine Wave模块的输出端连接到Scope模块 的输入端，从而连接起2个模块。 建立起的模型如图9.3:

6. 仿真。在选择Simulation>Start项，或直接在工具 栏上选(Start Simulation),仿真开始。双击示波 器模块可看到示波器图形上的正弦曲线。如图9.4。

9.3 Simulink的功能模块及操作

9.3.1 Simulink的功能模块 9.3.2 功能模块的基本操作 9.3.3 功能模块的连接操作

9.3.1 Simulink的

功能模块1.常用模块组 (Commonly Used Blocks)这个模块 组是由其它模块组 中的模块组成的， 如图9.5。将常用 的模块集中到一起， 利于提高建模速度。Commonly Used Blocks1 In 1 1 Out 1 1 Ground Terminator Constant Scope

Bus Creator

Bus Selector

Mux

Demux

Switch

1 Gain Product

<= Relational Operator

AND Logical Operator Saturation

Sum

1 s Integrator

1 z Unit Delay

K Ts z-1 Discrete -Time Integrator

Convert Data Type Conversion

In1

Out1

Subsystem

2. 连续系统模块组(Continuous)(1) Integrator:积分器模块，输出对输入的时间积分。 (2) Derivative:微分器模块，输出对输入的时间微分。 (3) State-Space:状态空间表达式模块，实现线性状态 空间系统。 (4) Transfer Fcn:传递函数模块，实现线性传递函数。 (5) Zero-Pole:零极点函数模块，实现用零极点方式指 定传递函数。 (6) Transport Delay:传输延迟模块，以固定的时间延 迟输入。 (7) Variable Transport Delay:可变传输延迟模块，以 变化的时间量延迟输入。 (8) Variable Time Delay:可变时间延迟模块。

如图9.6,模 块都是假设初 始条件为零的。 可以从 Simulink Extras子模块 组中的 Additional Linear库中找 到允许初值为 非零的模块。

Continuous -Time Linear Systems1 s Integrator 1 s+1 Transfer Fcn du /dt Derivative (s-1) s(s+1) Zero -Pole

x' = Ax+Bu y = Cx+Du

State -Space

Continuous -Time Delays

To Transport Delay

Ti

Variable Variable Time Delay Transport Delay

3. 非线性模块组(Discontinuities)(1) Backlash:磁滞回环模块。 (2) Saturation:饱和非线性模块。 (3) Saturation Dynamic:动态饱和非线性 模块。 (4) Dead Zone:死区非线性模块。 (5) Dead Zone Dynamic:动态死区非线性 模块。 (6) Relay:继电模块。

(7) Quantizer:量化模块。 (8) Coulomb & Viscous Friction:库伦 与黏性摩擦非线性模块。 (9) Rate Limiter:静态限制信号的变化 速率。 (10) Rate Limiter Dynamic:动态限制信 号的变化速率。 (11) Hit Crossing:冲击非线性模块。 (12) Wrap to Zero:环零非线性模块。

Discontinuities

Saturationup u lo y up u lo

Dead Zone

Rate Limiterup y u lo

Saturation Dynamic

Dead Zone Dynamic

Rate Limiter Dynamic

Backlash

Relay

Quantizer

Hit Crossing

Coulomb & Viscous Friction

Wrap To Zero

图9.8 非线性系统模块组