Simulink基础

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simulink基本知识

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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。

第十章SIMULINK基础

第十章SIMULINK基础
一个软件包,它支持线性和非线性、连续和离散时间系统模型 或者是两者的混合模型的仿真分析。使用传统的方法实现系统
的模拟和仿真需要建立模型函数——微分方程或者差分方程,
再用某种程序设计语言(如C语言等)编程进行仿真运算。 Matlab的Simulink提供了图形化的用户界面,进入Simulink环 境后,用户只需点击鼠标就可以轻易地完成模型的创建,调试 和仿真工作,这样就大大降低了仿真的难度,使用户不用为了 完成仿真工作而专门去学习某种程序设计语言。
运行仿真模型,进行仿真试验,再根据仿真试验的结果进一步 修正系统的数学模型和仿真系统。
三、Simulink的工作环境
Simulink的工作环境由各种功能的图形化界面组成,包括 模块库浏览器、模型窗口、调试窗口、可视化结果及对结果的 可视化分析等。有了这些,Simulink就变得更简单易学易用 了。
第四章 Matlab数值运算基础
二、模块的编辑 1、模块的选择
点击要选择的模块,该模块四周就会出现标记点,这表明该 模块被选中,若要选择多个模块,可用鼠标按下左键拖出一个框, 包含所选模块,或按住Shift键不放连续点击要选的模块,被选的 模块周围都会出现控制点标记,图10-8为选择一个模块的示意图。
(a)
(b) 图10-4 打开模块的帮助文档 (a)打开帮助文档的命令 ; (b)打开的帮助文档
第三节 Simulink电力系统模块简介
在Simulink中专门设置了电力系统模块库 (SimPowerSystems),它为电力系统的建模提供了丰富而专 业的模块,熟练掌握电力系统模块库中的模块功能会在建模 中节省大量的时间,电力系统模块库如图10-5所示:
表10-3
连续系统主要模块及功能
模块名

《SIMULINK仿真基础》课件

《SIMULINK仿真基础》课件
《SIMULINK仿真基础》 PPT课件
SIMULINK仿真基础课程介绍,通过深入浅出的方式帮助学员掌握SIMULINK 的基本知识和仿真实践技巧。
课程大纲
SIMULINK基础知识
SIMULINK简介、软件界面介绍、模型的创 建方式、模型的保存和加载。
仿真方法与技巧
仿真参数设置、仿真停止方式、数据可视化 方法。
并实现控制和优化
项目仿真分析
学习仿真技巧,掌握仿真参数设置,能够 运用仿真进行系统分析、控制和优化。
通过实际案例学习,能够应用SIMULINK 进行电路、控制系统、机械系统和通信系 统的仿真分析。
模型建立流程
模型建立步骤、系统建模方法、模型参数设 置。
仿真应用案例
电路仿真实例、控制系统仿真实例、机械系 统仿真实例、通信系统仿真实例。
目标学员
1 工程师
具备一定仿真基础,希望深入学习SIMULINK并应用于实际工程项目的工程师。
2 科研人员
希望运用仿真技术进行科研工作的科研人员。
3 学生
对仿真技术和工程应用感兴趣的学生,尤其是自动化握SIMULINK的基础知识
2 熟练掌握SIMULINK模型建立流程
了解SIMULINK的特点、功能和基本操作, 掌握基本的建模方法。
学习模型建立的基本步骤,了解不同系统 的建模方法,并掌握模型参数设置。
3 能够运用SIMULINK进行仿真分析, 4 能够应用SIMULINK完成实际工程

第三章 Simulink基础

第三章 Simulink基础

同一模型中复制模块 (1)按下ctrl键,选中要复制的模块 (2)拖到喜欢的位置 删除模块 选中后,点击右健中的clear 或按键盘的delete 断开模块连接 按下shitf键,选中模块并从模型中的原始位置 拖支模块即可。 改变模块的方向 Format菜单中选择flip block命令旋转180度,或 者rotate block顺时针旋转90度。
数学运算模块(math)
求绝对值或求模 建立逻辑真值表 求复数的幅值与相角 求复数的实部和虚部 求点乘(内积) 增益(对输入信号乘上一个常数) 逻辑操作符 由幅值与相角求复数 数学运算函数
求极大与极小值 对输入信号求积或商 比较操作符 取整操作 取输入的正负符号 以滑动形式改变增益 对输入信号求代数和 三角函数
输入源模块(source)
带限白噪声 产生一个频率不断变化的正弦波 显示当前仿真时间 生成一个常值 在规定的采样间隔显示当前仿真时间 从工作空间中定义的矩阵读取数据 从文件中读取数据 接地线模块 整个系统的输入子端
固定时间间隔的脉冲发生器 斜坡信号 正态分布的随机信号 产生规律重复的线性信号 产生各种不同的波型 产生一个正弦波 产生一个阶跃函数 均匀分布随机数
4、选择对象(包括模块和连线) 选择一个对象 单击鼠标左键即可选中 选择一个以上对象
逐个选择法:按住shift键 用方框选择
选择整个模型: Ctrl+A 或edit菜单下的select all
5、两个窗口之间模块的复制和移动 用鼠标复制模块 (1)打开相应的库或模型窗口 (2)把要复制的模块拖到自己的目标窗口 中。 用菜单中的命令复制、粘贴模块 模块的命名 选中模块的名称,然后输入新的字符 在同一模块中移动模块 (1)选中需要移动的模块和连线 (2)拖动到适当的地方,然后释放鼠标

第五章 SIMULINK仿真基础

第五章 SIMULINK仿真基础
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设置仿真参数
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1.解题器(Solver)选项
(1)Simulation time组:设置仿真起止时间。
(2)Solve options组:选择求解器,并为其
指定参数。
– 变步长算法(Variable-step) – 固定步长算法(Fixed-step)。
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2.数据输入输出选项(Data Import/Export)
6
SIMULINK仿真基础
在工程实际中,控制系统的结构往往很复
杂,如果不借助专用的系统建模软件,则 很难准确地把一个控制系统的复杂模型输 入计算机,对其进行进一步的分析与仿真。
1990年MathWorks公司为MATLAB增加了 用于建立系统框图和仿真的环境 1992年公司将该软件改名为SIMULINK
– None:不做任何反应。 – Warning:提出警告,但警告信息不影响程序的运行。 – Error:提示错误,运行的程序停止。
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观察Simulink的仿真结果
观察仿真结果的方法有以下几种:
– 将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波
器、“XY Graph”二维X-Y图形显示器与
“Display”数字显示器中,直接查看。 – 将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中, 再用绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形。 – 将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里,再 利用绘图命令绘制出图形。
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第二节 SIMULINK功能模块的处理
基本操作包括: 1. 选取模块 2. 复制与删除模块 3. 模块的参数和属性设置 4. 模块外形的调整 5. 模块名的处理 6. 模块的连接 7. 在连线上反映信息
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simulink基础知识Simulink 基础知识简介Simulink 是由 MathWorks 开发的用于动态系统建模和仿真的图形编程环境。

它与 MATLAB 软件紧密集成,提供了一个强大的工具集,适用于各种工程和科学领域。

图形建模Simulink 以拖放界面进行建模,用户可以使用称为块的预定义组件。

这些块代表系统中的元素,如信号源、放大器和控制器。

用户可以通过连接块来创建复杂系统模型。

直觉操作Simulink 具有直观的界面,使用户能够通过拖放块轻松创建模型。

通过双击块,可以访问其属性和参数,从而可以根据需要进行自定义。

模型仿真Simulink 模型可以针对用户定义的输入进行仿真。

仿真引擎解决模型中的方程,并生成输出信号。

这些信号可以在示波器或其他可视化工具中查看。

建模元素Simulink 提供了广泛的块库,用于构建各种系统模型。

这些块包括:信号生成块:产生输入信号,如正弦波和方波。

元件块:表示电阻、电容和电感等物理元件。

传输线块:模拟电气和流体动力系统中的传输线行为。

控制系统块:实现 PID 控制器、状态空间控制器和线性化控制器。

模型分析Simulink 提供了用于分析模型行为的强大工具。

这些工具包括:示波器:显示模型中信号的时域波形。

Bode 图:绘制系统的幅度和相位响应。

Nyquist 图:显示系统的稳定性。

与 MATLAB 集成Simulink 与 MATLAB 紧密集成,这使得用户可以访问 MATLAB的广泛功能。

用户可以在 Simulink 模型中嵌入 MATLAB 代码块,从而可以执行高级计算和数据处理任务。

应用领域Simulink 用于各种应用,包括:控制系统设计信号处理动力学建模机械系统模拟电路分析优点图形建模界面,易于使用广泛的块库,涵盖各种工程领域与 MATLAB 紧密的集成,提供强大的计算能力用于模型分析的强大工具集缺点对于大型复杂模型,仿真时间可能很长非线性系统的建模可能具有挑战性需要对 MATLAB 有基本的了解。

Simulink使用基本

Simulink使用基本

0.3911 - 1.0609i
-0.7822
第2章 Simulink使用基础
2.4 MATLAB的基本绘图功能
MATLAB作为高性能、交互式的科学计算工具,具 有非常友好的图形界面,这使得MATLAB的应用非常 广泛;同时MATLAB也提供了强大的绘图功能,这使 得 用 户 可 以 通 过 对 MATLAB 内 置 绘 图 函 数 的 简 单 调 用,便可迅速绘制出具有专业水平的图形。在利用 Simulink进行动态系统仿真时,图形输出可以使设计者 快速地对系统性能进行定性分析,故可大大缩短系统 开发时间。
第2章 Simulink使用基础
3. 举例分析 【例2.4】 求多项式的根。
解 : 在 MATLAB 的 命 令 窗 口 中 依 次 输 入 以 下 命 令,即可求出其根。
>> p=[3 0 2 3]; >>rootp=roots(p)
% rootp为多项式的根
>>rootp =
0.3911 + 1.0609i
3⎤ 6⎥⎦
⎡1 B = ⎢⎢0
⎢⎣2
2⎤ 3⎥⎥ 1⎥⎦
>>C=
7 11
16 29
如果矩阵A为方阵,A的p次方可以用A^p表示。如果 p是一个正整数,那么这个幂可以由矩阵的连续相乘定 义。当p=0时,其结果为与A相同的矩阵;当p<0时, 只 有 在 A 的 逆 存 在 时 才 可 定 义 A^p , 其 意 义 为 inv(A)^(-p)。
第2章 Simulink使用基础
【例2.3】

A
=
⎡1 ⎢⎣− 1
2⎤ 5⎥⎦
B
=
⎡7 ⎢⎣1

第六章Simulink仿真基础

第六章Simulink仿真基础

6.1Simulink初步打开Simulink仿真库
♦ 1、打开建模窗口: 、打开建模窗口:
File/New/Model
♦ 2、打开Simulink仿真库:用工具 、打开 仿真库: 仿真库
栏上的图标( 栏上的图标(或键入命令 Simulink)打开“Simulink )打开“ 仿真实例 6-1振动合成的仿真
3、运行Simulink
♦ 运行菜单 运行菜单Simulation下的 下的Start命令就可 下的 命令就可
以开始仿真,仿真开始后Start变为 变为Pause, 以开始仿真,仿真开始后 变为 , 选择Pause可以暂停执行仿真,要停止仿 可以暂停执行仿真, 选择 可以暂停执行仿真 真选择Stop。 真选择 。
(调好仪器) ♦ 6、运行Simulation的Start命令开始仿真
6.5仿真实例指针式仪表
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
♦ 1、建立仿真框图 、 ♦ 打开 打开Simulink的模块库,建立建模窗口 的模块库, 的模块库
从输入源模块(Sources)中拖 (Model),从输入源模块 ) 从输入源模块 中拖 正弦信号发生器)子模块到 动Sine Wave(正弦信号发生器 子模块到 正弦信号发生器 Model窗口,从数学运算模块 窗口, 窗口 从数学运算模块(Math)中拖 中拖 子模块到Model窗口,从接收模 窗口, 动SUM子模块到 子模块到 窗口 中拖动Scope(示波器)子模块 块(Sinks)中拖动 中拖动 (示波器) 和XY Graph(图示仪)子模块到 (图示仪)子模块到Model 窗口。 窗口。在各个模块上连线如图
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
Simulink仿真结果1
6.5仿真实例 6-1振动合成的仿真
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Simulink的使用
启动Simulink
Simulink库
源节点库 正弦波模块
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
MATLAB在通信中的应用
Simulink的模块库浏览器
模块搜索 模块描述
系统模块
系统模块库
MATLAB在通信中的应用
Simulink的公共模块库
连续系统模块库 连续系统模块库 离散系统模块库 离散系统模块库 函数与表库 函数与表库 数学运算库 数学运算库 非线性系统模块库 非线性系统模块库 信号与系统模块库 信号与系统模块库
Communications Blockset
CDMA Reference Blockset CDMA Nonlinear Control Design Blockset Motorola DSP Developer’s Kit TI DSP Developer’s Kit
通讯系统工具包
CDMA通讯系统设计和分析工具包 非线性控制设计工具箱 Motorola DSP开发工具箱 TI DSP开发工具箱
2 离散模块库(Discrete)
模块功能说明:
模块功能说明:
线性离散系统的传递函数描述
线性离散系统的传递函数描述
线性离散系统的零极点模型描述
线性离散系统的零极点模型描述
线性离散系统的滤波器描述 线性离散系统的滤波器描述 线性离散系统的状态空间描述 线性离散系统的状态空间描述
离散时间积分器 离散时间积分器 离散信号的一阶保持器 离散信号的一阶保持器 单位延迟
MATLAB在通信中的应用
我们可以使用Simulink建立什么模型? Simulink的应用领域示意图
答:任何需要数学手段建立的系统。
控制系统 船舶系统 电机系统
通讯与卫星系统 航空航天系统
电子系统
汽车系统
金融系统
MATLAB在通信中的应用
生物系统
Simulink的使用
Simulink初步学习
MATLAB在通信中的应用
MATLAB在通信中的应用
建立通信系统模型
(5)Sources模块库中的Random Number模块: 产生信道噪音。 (6)Continuous模块库中的Transport Delay模 块:产生信道延迟。 (7)Discrete模块库中的Discrete Filter模块: 描述数字滤波器。 (8)Subsystems模块库中的Subsystem模块: 封装系统中不同部分。 (9)Sinks模块库的Scope模块:显示输出。 然后建立系统模型,并将信号幅值调制、通 信信道、幅值解调封装到单独的子系统之中。
单位延迟
离散信号的零阶保持器
离散信号的零阶保持器
MATLAB在通信中的应用
3 数学模块库(Math)
MATLAB在通信中的应用
模块功能说明:
模块功能说明:
求取信号的绝对值
求取信号的绝对值
输出强制系统输入为零的代数状态
输出强制系统输入为零的代数状态
按位逻辑运算 按位逻辑运算 逻辑真值查找 逻辑真值查找 输出输入复数的幅值与相位 输出输入复数的幅值与相位
MATLAB在通信中的应用
Simulink的部分软件工具包
DSP Blockset
Fixed-Point Blockset
数字信号处理工具包
定点运算控制系统仿真工具包
Power System Blockset
Dials & Gauges Blockset
电力电动系统工具包
交互图形和控制面板设计工具包
左键双击子系统显示其内容 用鼠标左键双击子系统显示其内容
MATLAB在通信中的应用
生成并编辑空子系统
使用多个 Outport 模块, 即 Out1 模块以产生多个 输出信号
左键双击 Subsystem 使用鼠标左键双击 Subsystem 以编辑子系统 以编辑子系统
MATLAB在通信中的应用
例程
乘法或除法器
从输入实部与虚部构造复数 关系运算器 求整运算器 符号运算
渐变增益 对输入求和或差
三角与双曲函数 对输入求和或差
三角与双曲函数 MATLAB在通信中的应用
4 信号输出模块(Sinks)
MATLAB在通信中的应用
4 信号输出模块(Sinks)
模块功能说明: 模块功能说明: 以数值形式显示输入信号 以数值形式显示输入信号 悬浮信号显示器 悬浮信号显示器 为子系统或模型提供输出端口 为子系统或模型提供输出端口 信号显示器 信号显示器 当输入非零时停止仿真 当输入非零时停止仿真 中断输出信号 中断输出信号
构建子系统
模型文件保存
运行Simulink
MATLAB在通信中的应用
仿真模型的建立与模块参数与属性的设置
1. 仿真模块的建立
首 先 启 动 Simulink 命 令 , 建 立一个空的模块窗口“untitled” , 然后利用Simulink提供的模块库, 在此窗口中创建自己需要的 Simulink模型。 具体方法:在模块库浏览器中找 到所需模块,选中该模块后右击 鼠标,把它加入到一个模型窗口 中即可完成模块的建立。
接地信号
接地信号
为子系统或其它模型提供输入端口 为子系统或其它模型提供输入端口 输入脉冲信号 输入脉冲信号 输入斜坡信号
输入斜坡 信号
输入服从高斯分布的随机信号 输入周期信号 信号发生器
输入服从高斯分布的随机信号 输入周期信号 信号发生器
正弦信号初始器 输入阶跃信号
正弦信号初始器 输入阶跃信号
输入服从高斯分布的随机信号
4.运行仿真
在运行仿真之前,首先保存已设置和连接的模型,然后就可以运行仿真。
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
构建子系统
系统模型变大、变复杂
简化系统框图
减少显示模块数 相关功能集中
两种方法
由现存模块组合子系统
添加Subsystem模块
MATLAB在通信中的应用
选择模块生成子系统
框选模块,选择 Edit 菜单中 的 Create Subsystem
MATLAB在通信中的应用
· 信号解调子系统参数
正 弦 解 调 信 号 Sine Wave1 模 块 : 频 率 Frequency 为 100Hz,幅值为1,采样时间Sample time为0.005s。
在一通信系统中,发送方首先使用高频正弦波对一低 频锯齿波进行幅度调制,然后在无损信道中传递此幅度 调制信号; 接收方在接受到幅度调制信号后,首先对其进行解 调,然后使用低通数字滤波器对解调后的信号进行滤波 以获得低频锯齿波信号。
Y ( z ) 0.04 0.08z 1 0.04z 2 U ( z) 1 1.6 z 1 0.7 z 2
输入服从高斯分布的随机信号
MATLAB在通信中的应用
其它应用模块集
1. 通信模块集(Communications Blockset)
MATLAB在通信中的应用
其它应用模块集
2.数字信号处理模块集(DSP Blockset)
MATLAB在通信中的应用
Simulink的使用
标准模块选取 模块的编辑 模块属性修改 模块的连接
Y ( s) 1 9 2 U ( s) 10 s 103 s 1
MATLAB在通信中的应用
建立通信系统模型
在建立系统模型之前,首先给出建立系统模 型所需要的系统模块,如下所述: (1)Sources模块库中的Sine Wave模块:作为 高频载波信号与解调信号。 (2)Sources模块库中的Signal Generator模块: 产生低频锯齿波信号。 (3)Math模块库中的Product模块:用于信号 进行调制与解调。 (4)Continuous模块库中的Transfer Fcn模块: 描述通信信道。
MATLAB在通信中的应用
仿真模型的建立与模块参数与属性立的模型窗口中,选
中相应的模块,单击右击鼠标,在弹出
的快捷菜单中单击“Block parameters” 选项,即可打开该模块的参数设置对话 框.右击鼠标,在弹出的快捷菜单中单击 “Block Properties”选项,即可打开该 模块的属性设置对话框
MATLAB在通信中的应用
仿真模型的建立与模块参数与属性的设置
3.模块的连接
一般情况下,每个模块都有一个或者多个输入口或者输出口。输入口通常是模块 的左边的“>”符号;输出口是右边的“>”符号。 模块的连接方法:把鼠标指针放到模块的输出口,这时,鼠标指针将变为“+” 十字形;然后,拖运鼠标至其它模块的输入口,这时信号线就变成了带有方向箭头 的线段。此时,说明这两个模块的连接成功,否则需要重新进行连接。
输出系统输入的实部或虚部 输出系统输入的实部或虚部 点乘运算 信号增益 信号逻辑运算
点乘运算 信号增益 信号逻辑运算
幅值与相位转化为复数形式 特定的一些数学函数 矩阵增益
幅值与相位转化为复数形式 特定的一些数学函数 矩阵增益
求取输入的最小或最大值
求取输入的最小或最大值
乘法或除法器 从输入实部与虚部构造复数 关系运算器 求整运算器 符号运算 渐变增益
MATLAB在通信中的应用
通信信道子系统参数
(1)随机信号Random Number模块:均值mean为0、 方差Variance为0.01。 (2)信道延迟Transfer Delay模块:初始缓冲区Initial buffer size为1024。 (3)信道传递函数Transfer Fcn模块:分子Numerator为 [1],分母Denominator为[1e-9 1e-3 1]
线性连续系统的传递函数描述 线性连续系统的传递函数描述 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 线性连续系统的零极点模型 线性连续系统的零极点模型
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