第12章 MATLAB Simulink系统仿真.pptx

【MATLAB Simulink系统仿真】是MATLAB软件的一个强大工具，主要用于动态系统建模、仿真和分析。Simulink提供了图形化的用户界面，让用户能够通过拖放操作构建复杂的系统模型。 1. **Simulink操作基础** - **启动Simulink**：在MATLAB环境中，启动Simulink可以通过在命令行输入`simulink`，或者在MATLAB主窗口的“主页”选项卡中选择“Simulink”按钮，或者通过“文件”->“新建”->“Simulink Model”。启动后会进入Simulink起始页，点击“Blank Model”创建新模型。 - **模型编辑**：新模型窗口允许用户使用鼠标拖放模块来构建模型。可以通过File->New->Blank Model或快捷键Ctrl+N打开新的模型编辑窗口。 - **Simulink Library Browser**：这是一个模块库浏览器，包含多个模块库，用于查找和添加所需模块。左侧窗格显示模块库结构，右侧显示所选库的模块。用它可以添加模型元素。 - **模型保存**：模型保存为.MDL或.SLX格式。MATLAB新版本推荐使用SLX格式，因为它支持Unicode UTF-8编码，更适合处理包含中文字符的模型。 - **模型打开**：可以通过MATLAB命令行、Simulink起始页、模型编辑窗口的File->Open或Simulink Library Browser来打开已有模型。 - **退出Simulink**：关闭所有模型编辑窗口和Simulink Library Browser窗口即可退出Simulink。 2. **Simulink仿真初步** - **模型元素**：模型由信号源、系统模块和信宿三部分组成。 - **信号源**：提供输入信号，如Constant（常数）、Clock（时钟）、Sine Wave（正弦波）等。 - **系统模块**：涵盖各种运算和系统行为，如Math Operations（数学运算）、Continuous（连续系统）、Discrete（离散系统）等。 - **信宿**：接收并显示输出信号，如Scope（示波器）、XY Graph（图形记录仪）、To File（文件存储）和To Workspace（导出到工作空间）。 - **仿真步骤**： 1. 建立模型，连接信号源、系统模块和信宿。 2. 设置仿真参数，如仿真时间、步长等。 3. 运行仿真，观察结果。 4. 分析和优化模型，根据仿真结果调整模型参数或结构。 Simulink支持多种高级功能，如子系统封装（将部分模型封装成子系统）、S函数设计（自定义功能模块）和实时仿真。子系统封装有助于组织模型，提高可重用性和可读性。S函数设计允许用户编写C或MATLAB代码来实现特定的算法或硬件接口。 12.2 **系统仿真模型的建立**涉及创建模型结构，包括选择合适的模块，连接它们以表示系统的行为和交互。模型通常从基本模块开始构建，逐步增加复杂性。 12.3 **系统的仿真与分析**在建立模型后，设置仿真参数，如初始条件、停止时间、采样时间等，然后运行仿真。仿真结果可以通过Scope等模块可视化，以便分析系统行为。 12.4 **子系统及其封装**子系统可以将复杂模型简化，便于管理。通过右键点击模型区域，选择“Subsystem”创建子系统，然后将相关模块拖入子系统框内。封装后的子系统可以像单个模块一样使用，提高模型的复用性。 12.5 **S函数的设计与应用**S函数允许用户自定义Simulink不直接提供的功能。S函数可以是MATLAB脚本或C/C++代码，用于定义系统输入/输出行为，处理内部算法或硬件接口。 MATLAB Simulink为用户提供了一种直观且强大的系统仿真平台，能够方便地创建、仿真和分析动态系统，尤其适用于工程和科学研究领域。无论是简单的信号处理还是复杂的控制系统设计，Simulink都能胜任。