第四章 仿真环境介绍及模型的建立
4.1 MATLAB & Simulink 简介
MATLAB 软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,
广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财
经研究和高等教育等领域,被誉为“巨人肩膀上的工具”。研发人员借助 MATLAB
软件能迅速测试设计构想,综合评测系统性能,快速设计更好方案来确保更高技
术要求。同时,MATLAB 也是国家教委重点提倡的一种计算工具。综合起来,
MATLAB 有编程效率高、使用方便、扩充能力强、语句简单,内涵丰富、高效方
便的矩阵和数组运算、方便的绘图功能等特点。
动态系统是输出信号随时间变化的系统。要描述这种系统的特性,传统的建
模方法是先对系统的输入信号和输出信号进行分析,得到它们的系统方程,然后
编写程序进行仿真。这种仿真方法有两个缺点。首先是不够直观,缺乏足够的人
机交互。由于所有的输入信号和输出信号都被抽象成数值之间的关系,仿真表现
为一种计算过程,因此难以对仿真的过程进行控制,也难以对仿真的输出数据进
行直观的描述和分析。另外,这种方法缺乏系统性,尤其是在对复杂系统的处理
过程中,难以采用模块化方法,从而降低了仿真程序的可读性和可扩展性。
Simulink 是 MATLAB 提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具
包。Simulink 提供了专门用于显示输出信号的模块,可以在仿真过程中随时观察
仿真结果。同时,通过 Simulink 的存储模块,仿真数据可以方便地以各种形式保
存到工作区或文件中,供用户在仿真结束之后对数据进行分析和处理。另外 ,
Simulink 把具有特定功能的代码组织成模块的方式,并且这些模块可以组织成具
有 等 级 结 构 的 子 系 统 , 因 此 具 有 内 在 的 模 块 化 设 计 要 求 。 基 于 上 述 优 点 ,
Simulink 称为一种通用的仿真建模工具,广泛应用于通信仿真、数字信号处理、
模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。
根据输出信号与输入信号的关系,Simulink 提供 3 种类型的模块:连续模块、
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