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Simulink模块的一些简单用法
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2011-01-23
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Simulink中模块的一些基本用法,里面介绍了组建模块,封装等一些概念和应用的问题
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第七章 Simulink 基础
7.1 Simulink 简介
Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持连续、离散及两
者混合的线性和非线性系统,也支持具有多种采样频率的系统。在 Simulink 环境中,利用鼠标
就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型,然后直接进行仿真。它为用户提供了方框图进行
建模的图形接口,采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。它与传统的仿真软件包
微分方程和差分方程建模相比,具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink 包含有 Sinks(输出
方式)、Source(输入源)、 Linear(线性环节)、 Nonlinear(非线性环节)、Connections(连接
与接口)和 Extra(其他环节)等子模型库,而且每个子模型库中包含有相应的功能模块,用户
也可以定制和创建自己的模块。
用 Simulink 创建的模型可以具有递阶结构,因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构
创建模型。用户可以从最高级开始观看模型,然后用鼠标双击其中的子系统模块,来查看其下
一级的内容,以此类推,从而可以看到整个模型的细节,帮助用户理解模型的结构和各模块之
间的相互关系。在定义完一个模型后,用户可以通过 Simulink 的菜单或 MATLAB 的命令窗口
键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便,而命令行方式对于运行一大类仿
真非常有用。采用 Scope 模块和其他的画图模块,在仿真进行的同时,就可观看到仿真结果。
除此之外,用户还可以在改变参数后迅速观看系统中发生的变化情况。仿真的结果还可以存放
到 MATLAB 的工作空间里做事后处理。
模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具、MATLAB 的许多基本工具箱及 MATLAB 的
应用工具箱。由于 MATLAB 和 Simulink 是集成在一起的,因此用户可以在这两种环境下对自
己的模型进行仿真、分析和修改。
Simulink 具有非常高的开放性,提倡将模型通过框图表示出来,或者将已有的模型添加组
合到一起,或者将自己创建的模块添加到模型当中。Simulink 具有较高的交互性,允许随意修
改模块参数,并且可以直接无缝地使用 MATLAB 的所有分析工具。对最后得到的结果可进行
分析,并能够将结果可视化显示。
Simulink 非常实用,应用领域很广,可使用的领域包括航空航天、电子、力学、数学、通
信、影视和控制等。世界各地的工程师都在利用它来对实际问题进行建模、分析和解决。
7.2 Simulink 的基本操作
7.2.1 Simulink 的运行
运行 Simulink 有三种方式:
z 在 MATLAB 的命令窗口直接键入“Simulink”并回车;
z 单击 MATLAB 工具条上的 Simulink 图标;
z 在 MATLAB 菜单上选 File→New→Model。
运行后会显示图 7.2.1 所示的 Simulink 模块库浏览器,单击工具条左边建立新模型的快捷
方式,则显示如图 7.2.2 所示的新建模型窗口,在模型窗口中用户便可通过选择模块库中的仿
真模块,建立自己的仿真模型,并进行动态仿真。
95
图 7.2.1 Simulink 模块库浏览器
图 7.2.2 新建模型窗口
7.2.2 常用的标准模块
附录 C 以表格的形式给出 Simulink 几个基本模块库中的模块功能简介,表格中的模块名和
模块库中的模块图标下的名称一致。打开模块库(图标)窗口的方法非常简单,以连续系统模
块库(continuous)为例,在 Simulink 模块库浏览窗口中选中 Simulink,然后单击 Simulink 旁
边的小加号或者双击鼠标左键,这时就会出现如图 7.2.3 所示 Simulink 基本库窗口,并选择
Continuous 模块库的图标双击即可进入如图 7.2.4 所示的连续系统模块库,可选择相应的模块图
标拖至编辑窗口即可。
96
图 7.2.3 Simulink 模型库窗口
图 7.2.4 continuous 模块库
7.2.3 模块的操作
图 7.2.5 选取模块
1、 模块的选取
当选取单个模块时,只要用鼠标在模块上单击即可,此时模块的角上出现黑色小方块。选
取多个模块时,选取拖拽鼠标的方式把要选择的模块全部包围即可,若所有被选取的模块都出
现小黑方块,则表示模块被选中,如图 7.2.5 所示。
2、 模块的复制、剪切、删除、移动
应用【Edit】│【copy】/【cut】/【paste】/【clear】可对选取的模块进行复制,剪切,粘贴,
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删除等操作,如果要在同一窗口移动模块,则在模块选中的基础上,用鼠标进行拖拽并放在合
适的位置。
3、 模块的连接
(1) 连接两个模块:从一个模块的输出端连到另一个模块的输入端。如果两个模块不在同
一水平线上,连线是折线,若用斜线表示则需在连接时按住【Shift】。
(2) 在连线之间插入:把模块用鼠标拖到连线上,然后释放鼠标即可。
(3) 连线的分支:当我们需要把一个信号输送给不同的模块时,连线要采用分支结构,其
操作步骤是:先连好一条线,把鼠标移到支线的起点,并按下【Ctrl】,再将鼠标拖至目标模块
的输入端即可。
4、 模块参数的设置
Simulink 中几乎所有模块的参数(Parameters)都允许用户进行设置,只要双击要设置的模
块或在模块上按鼠标右键并在弹出的菜单中选择【Block Parameters】就会显示参数设置对话框。
例7.2.1 已知单位负反馈二阶系统的开环传递函数为
ss
sG
47.4
10
)(
2
+
=
试绘制单位阶跃响应的Simulink结构图。
解:1、利用Simulink的Library窗口中的【File】|【New】,打开一个新的工作空间;
2、分别从信号源库(Sourse)、输出方式库(Sink)、数学运算库(Math)、连续系统库(Continuous
)
中,用鼠标把阶跃信号发生器(Step)、示 波 器( Scope)、传递函数(Transfer Fcn)、相 加 器( Sum)
四个标准功能模块选中,并将其拖至工作平台;
3、按要求先将前向通道连接好,然后把相加器(Sum)的另一个端口与传递函数和示波器
间的线段相连,形成闭环反馈;
4、双击阶跃信号发生器,打开其属性设置对话框,并将其设置为单位阶跃信号,如图7.2.6
所示,同理,将相加器设置为“+-”,使传递函数的Numerator设置为“[10] ”,Denominator设置
为“[1 4.47 0]”;
图 7.2.6 模块参数设置对话框
5、绘制成功后,如图7.2.7所示,并命名后存盘。
10
s +4.47s
2
Transfer Fcn
Step
Scope
图7.2.7二阶系统Simulink结构图
5、 模块外形的调整
98
(1) 改变模块的大小:选定模块,用鼠标点住其周围的四个黑方块中的任意一个拖动,这
时会出现一个虚线的矩形表示新模块的位置,到需要的位置后释放鼠标即可。
(2) 调整模块的方向:选定模块,选择菜单【Formt】|【Rotate Block 】使模块旋转 ,【Flip
Block】使模块旋转
18
。
90
o
0
o
(3) 给模块加阴影:选定模块,选择菜单【Formt】|【Show Drop Shadow】使模块产生阴影
效果。
6、 模块名的处理
(1) 模块名的显示与消隐:选定模块,选择菜单【Format】|【Filp Name】使模块名被隐藏,
同时【Show Name】会使隐藏的模块名显示出来。
(2) 修改模块名:用鼠标左键单击模块名的区域,使光标处于编辑状态,此时便可对模块
名进行任意的修改。同时选定模块,选择菜单 【Format】|【Font】可弹出字体对话框,用户可
对模块名和模块图标中的字体进行设置。
例 7.2.2 将图 7.2.7 所示的结构图进行模块处理。
解:
1. 对模块名进行修改,如单击传递函数模块标题“Transfer Fcn”,将其原字符删除,并输
入汉字“传递函数”,同理将其他模块也改为汉字标题;
2. 将相加器的标题移至其顶部;
3. 选中“传递函数”模块,并选择菜单【Formt】|【Show Drop Shadow】并将其设置为阴影;
4. 将模块全部选中,选择菜单【Format】|【Font】通过字体对话框将所有字体设置为“宋
体”,如图 7.2.8 所示。
图 7.2.8 二阶系统模型
7.3 系统仿真及参数设置
在 Simulink 中建立起系统模型框图后,运行菜单【Simulation】|【Start】就 可 以 用 Simulink
对模型进行动态仿真。一般在仿真运行前需要对仿真参数进行设置,运行菜单【Simulation】|
【Parameters】完成设置,如图 7.3.1 所示。
图 7.3.1 仿真参数设置对话框
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