第五讲Simulink仿真
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simulink仿真说明
Simulink是Simulation和link仿真链接。
是一个附加组件，为用户提供了一个建模与仿真的工作平台，由于许多功能是基于MATLAB平台的。
必须在MATLAB环境中运行，也把他称为一个MATLAB的工具箱。
以前MATLAB仿真编程是在文本窗口中进行的。
输入函数是命令和MATLAB 函数，在simulink 中与用户的交互接口是基于windows的模型化图形输入，用户可以通过单击拖动鼠标的方式绘制和组织系统，并完成对系统的仿真。
因此对于我们来说只需知道这些功能模块的输入输出、功能以及图形界面的使用方法。
就可以用鼠标和键盘进行仿真。
三种方法进入Simulink1、在MATLAB菜单栏中单击FILE,在下拉菜单的NEW选项中单击MODEL.2、在MATLAB工具栏中单击彩色图标，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘3、在MATLAB命令窗口中输入Simulink，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘。
一、模块的提取左键拖曳右键add to二、模块的移动放大和缩小移动：左键拖曳选中后用方向键脱离线移动按住shift 然后拖曳缩放 : 点击模块四个角拖曳三、复制粘贴和删除和windows一样删除选择clear四、模块的旋转：右键点击然后选择Flip block 顺时针转180度 rotate block顺时针90度。
五、模块名的修改移动：单击该模块名出现一个小框可以像文本一样修改移动还可以右键单击然后Hide name六、模块参数设置：双击七、模块连接：光标的箭头对准模块的输出端变成+后按下左键拖曳到另一个输入端松开左键。
八、连线的弯折开始画线时，在需要弯折的地方松开鼠标停顿一下，然后继续按下鼠标左键改变方向即可。
移动光标指向要移动的线段，然后拖动鼠标即可删除选中要删除的部分，然后delete直流电动机的直接启动新建一个simulink 仿真平台打开simulink然后点击新建打开simpowersystems的加号在electrical source中选择D C Voltage Source拖曳到仿真平台Elements里面选BreakerConnectors 里面选择Ground output把电源正端接到断路器的1端，电源负端接地。
第五章SIMULINK仿真解析
第五章SIMULINK仿真解析
第五章 MATLAB的SIMULINK仿真
▪ SIMULINK是一个进行动态系统建模、仿真和综合分 析的集成软件包。它可以处理的系统包括：线性、非 线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务 离散事件系统。
• 在 SIMULINK 提供的图形用户界面GUI上，只要进行 鼠标的简单拖拉操作就可构造出复杂的仿真模型。它 外表以方块图形式呈现，且采用分层结构。
2021/7/31
6
SIMULINK 模型的创建
• 创建模型文件； • 选择对象； • 模块的操作； • 连线的操作； • 对模型的注释； • 创建子系统； • 仿真的配置 ；
▪ 保存模型； • 仿真和结果分析。
2021/7/31
7
设置仿真参数和选择求解器
• 通过选择菜单 Simulation 下的 Parameters 菜单项，用 来设置仿真参数和选择求解器。其中有三个页面管理 这些仿真参数。
2021/7/31
17
利用存放在MATLAB工作空间中的仿真数据所绘制的曲线
x
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
2021/7/31
最最最 t = 4.9144 x = 0.80152
5
10
15
20
t
18
直接利用传递函数模块求解方程
2021/7/31
19
利用使能子系统实现半波整流的仿真模型
用户清晰地了解各器件、各子系统、各系统间 的信息交换，掌握各部分之间的交互影响。
▪ 在 SIMULINK 环境中，用户将观察到现实世界
中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影 响。
第五章 MATLAB的SIMULINK仿真
▪ SIMULINK是一个进行动态系统建模、仿真和综合分 析的集成软件包。它可以处理的系统包括：线性、非 线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务 离散事件系统。
• 在 SIMULINK 提供的图形用户界面GUI上，只要进行 鼠标的简单拖拉操作就可构造出复杂的仿真模型。它 外表以方块图形式呈现，且采用分层结构。
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6
SIMULINK 模型的创建
• 创建模型文件； • 选择对象； • 模块的操作； • 连线的操作； • 对模型的注释； • 创建子系统； • 仿真的配置 ；
▪ 保存模型； • 仿真和结果分析。
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设置仿真参数和选择求解器
• 通过选择菜单 Simulation 下的 Parameters 菜单项，用 来设置仿真参数和选择求解器。其中有三个页面管理 这些仿真参数。
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利用存放在MATLAB工作空间中的仿真数据所绘制的曲线
x
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
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最最最 t = 4.9144 x = 0.80152
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20
t
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直接利用传递函数模块求解方程
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19
利用使能子系统实现半波整流的仿真模型
用户清晰地了解各器件、各子系统、各系统间 的信息交换，掌握各部分之间的交互影响。
▪ 在 SIMULINK 环境中，用户将观察到现实世界
中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影 响。
《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
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
第五章 SIMULINK仿真基础
一、什么是1IntegratorDerivativeState-SpaceTransfer-FcnZero-PoleMemoryTransport Delay Variable Transport Delay2Discrete-time Integrator Discrete Filter Discrete State-Space Discrete Transfer-Fcn Discrete Zero-Pole First-Order HoldZero-Order HoldUnit Delay3FcnMATLAB FcnS-FunctionLook-Up Table Look-Up Table(2-D)4SumProductDot ProductGainMath Function数学函数Trigonometric Function MinMaxAbsSignLogical OperatorRelational Operator Complex to Magnitude-Angle Magnitude-Angle to Complex Complex to Real-Imag Real-Imag to Complex5SaturationRelaySwitch输入端而来，否则输出由第三个输入端而来。
Manual Switch6In1Out1Mux Demux Ground Terminator SubSystem7ScopeXY GraphTo Workspace To File(.mat)8ConstantClockFrom Workspace From File(.mat) Pulse Generator Repeating Sequence Signal Generator意波。
Sine WaveStep1（（（2❑SIMULNK❑母系统。
❑子系统的图标和设置参数对话框。
功能模块的基本操作，包括模块的移动、复制、删除、转向、改变大小、模块命名、颜色设定、参数设定、属性设定、模块输入输出信号等。
第五讲 Simulink介绍
For modeling, Simulink provides a graphical user interface (GUI) for building models as block diagrams, using click-and-drag mouse operations. With this interface, you can draw the models just as you would with pencil and paper (or as most textbooks depict them).
Commonly Used Blocks 常用元件 Continuous 连续系统 Discontinuitles 非连续系统 Logic and Bit Operations 逻辑与位运算 Math Operations 数学运算 Model Verification 模型验证库 Signal Attributes 信号属性 Sinks 输出设备 Sources 信号源 ...
2.1 Simulink公共模块 Simulink公共模块
1. Continuous(连续模块)
导数 积分器 状态空间 传递函数 传递延迟 可变传输延迟 零-极点 极点
2. Discrete Filter (非系统模块) 3. Discrete (离散系统) 4. Logic and Bit Operations (逻辑与位运 算) 5. Lookup Table (查找表) 6. Math Operations (数学运算) ……
第五讲 Simulink介绍 Simulink介绍
Simulink 是一个用来进行动态系统仿真,建 模和分析的软件包,不但支持线性系统仿真,也 支持非线性系统;既可以进行连续系统,也可以 进行离散系统仿真. 主要介绍如何用SIMULINK创建模型,进行仿 真和分析仿真结果.
第五章-Simulink与电力系统仿真精选全文
这样，所有的数据都将显示，在所需显示的数据相对较
多时，需要计算机有较大的内存容量。
“save data to workshop”被选中时，可以将显示数据放
到工作空间去，以备MATLAB的绘图命令调用。与此相
关的项目有两个，“Variable name” 代表要保存的数据
名称；“Format”为数据的保存格式，共有三种，Array
的分析与设计的计算机程序，利用该模块进行系统的分
析与综合，比用MATLAB/Simulink更加方便快捷，已
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4
经成为国际上许多学校自动控制课程的教学辅助工具， 在MathWorks网站控制类工具箱下载中长期排名第一。
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5.2 Simulink的进入及内 容 1、Simulink的常见进入 方法 ①在MATLAB的命令窗口 下输入如下的命令：
将2024/9/28
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按采样间隔提取数据进行显示。
“floating scope”如被选中，则该示波器成为浮动示波器，
即没有输入接口，但可以接受其他模块发来的数据。
Data history选项卡：
“limit data points to last”为最后可以保存的用于显示的
数据的最多点数，默认值为5000点。也可以不选这一项，
已经远远地超出了“矩阵相关计算”这个狭小的范围。 由于MATLAB在其软件设计之初，其开发者Cleve Moler 教授就秉承开放性的理念，在1993年的Simulink1.0出现
以后，人们发现这是许多科学家和工程技术人员梦寐以 求的仿真形式，从此以后，许多领域的顶尖科研人员以
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3
MATLAB语言为依托，编写了自己所从事领域的 Simulink工具箱，如控制界最流行的控制系统工具箱 （Control System Toolbox），系统辩识工具箱（System Identification Toolbox），鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox），神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox），还有如航空宇宙模块集（Aerospace Blockset），机械系统仿真模块（SimMechanics），电 力系统仿真模块（SimPowerSystems）甚至如生物系统 仿真模块（SimBiology）等。这其中，也有一些杰出中 国学者的贡献，如东北大学薛定宇教授在Control Kit的 基础上开发的CtrlLAB工具箱是专门用于反馈控制系统
第5-6章simulink仿真基础知识及应用精品PPT课件
第五章 SIMULINK仿真基础知识
在实际工程中，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和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
在实际工程中，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和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
第五讲 基于MATLAB-Simulink的建模与仿真
MATLAB的功能包括：数值分析，数值和符号计算， 工程和科学绘图，通讯和控制系统的设计与仿真，数字图 像与信号处理，财务与金融工程等。
MATLAB软件简介？
MATLAB软件的典型应用领域：
❖科学研究； ❖工程技术应用研究 ❖CAI（Computer Aided Instruct） ❖数学实验（Mathematical Experiment） ❖数学建模（Mathematical Modeling）
模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递
函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时 一个给定时间再输出 Variable Transport Delay：输入 信号延时一个可变时间再输出
✓ 离散模块（Discrete）
For循环不能用For循环内重新赋值循环变
量n来终止。
在For循环中循环控制量的范围可以是任
何有效的MATLAB矩阵。比如
data=[11 9 45 6; 7 16 -1 5];
for n=data
x=n(1)-n(2)
end 这时程序的输出有四个数值，分别是矩阵
data的两列相减的结果
x = 4 x = -7
x = 46 x = 1
For循环可按需要嵌套，即For循环体内的命 令组中可以出现另一个For循环体，这体现了 For循环体也是命令组。比如 for n=1:5
for m=5:-1:1
A(n,m)=n^2+m^2; End
end
MATLAB软件简介？
While-end循环以不定的次数求一组语句的值。 Whil-end 循环的一般形式是： while expression（控制表达式） {commands} end 只要在控制表达式（expression）里的所有元 素为真，就执行While和end语句之间的命令 串（{commands}）。
MATLAB软件简介？
MATLAB软件的典型应用领域：
❖科学研究； ❖工程技术应用研究 ❖CAI（Computer Aided Instruct） ❖数学实验（Mathematical Experiment） ❖数学建模（Mathematical Modeling）
模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递
函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时 一个给定时间再输出 Variable Transport Delay：输入 信号延时一个可变时间再输出
✓ 离散模块（Discrete）
For循环不能用For循环内重新赋值循环变
量n来终止。
在For循环中循环控制量的范围可以是任
何有效的MATLAB矩阵。比如
data=[11 9 45 6; 7 16 -1 5];
for n=data
x=n(1)-n(2)
end 这时程序的输出有四个数值，分别是矩阵
data的两列相减的结果
x = 4 x = -7
x = 46 x = 1
For循环可按需要嵌套，即For循环体内的命 令组中可以出现另一个For循环体，这体现了 For循环体也是命令组。比如 for n=1:5
for m=5:-1:1
A(n,m)=n^2+m^2; End
end
MATLAB软件简介？
While-end循环以不定的次数求一组语句的值。 Whil-end 循环的一般形式是： while expression（控制表达式） {commands} end 只要在控制表达式（expression）里的所有元 素为真，就执行While和end语句之间的命令 串（{commands}）。
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B Adams方法:非线性小、时间常数变化小
C stiff方法是专门用于刚性系统仿真
D Euler方法比较差，尽量避免使用
E Linsim方法适合于接近线性的系统，对 线性刚性系统有很大的优越性。
2020/1/22
2、步长控制
1）容许误差越大，仿真的精度越低。一般容 许误差应当在0.1到1e-6之间。
2020/1/22
四、数值仿真
1、仿真方法 1）定步长仿真：1，2，3，4，5
仿真步长的选择： a 稳定性：最小时间常数的一半 b 精度：更小一些
随机特性/非线性 2）变步长仿真：缺省
2020/1/22
A Runge-Kutta (包含rk23、rk45)适合于高 度非线性或不连续系统，不适合刚性系统 ；
• 3）修改模型参数
4）模型名字修改
• 5）旋转模型
6）保存文件
• 7）打印
2020/1/22
三、模型介绍
只介绍一些经典模块 • 1、数据源部分： • A常数模块 B阶跃模块 • B信号发生器 • 只接受输入的数字，不接受变量 • D时钟 • 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在
记录数据序列中需要这个模块。
2020/1/22
E 从文件读数
• 至少有两行，单调递增的时间，其 它行为对应数据。文本文件或mat文件。 对数据文件没有描述的时间，采用线性 插值的方法得到中间数据。使用这个模 块可以设定任意的输入曲线，对测试试 验数据十分有用。需要注意输入输入不 能过于稀少，免得导致仿真的精度降低 。
2020/1/22
•
谱分析/相关分析
• B）DSP模块• 作FF来自显示2020/1/22
4、线性系统
• 1）增益 • 输出为输入与增益的乘积。 • 2）加法 • 对输入作求和（差）操作，输入可以使两
个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 • 3)传递函数 • 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大
于分子的阶次，初始值条件为0。
样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器， 大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。
2020/1/22
7、扩展的模块
1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯
例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2
2）最大步长足够小，则仿真的精确度比较好 ，最大步长比较大，可能出现不稳定。
3）仿真的最小步长，是仿真开始的步长。设 置的过小，如系统不连续，在不连续处容 易产生过多的点，会超出可用内存和资源； 如果最小步长过大，导致结果不精确。
2020/1/22
8.子系统的建立
• 1）为什么建立子系统 • a 减少模块数 b 有利于调试 • c 对大系统/复杂系统有利 • 2）建立方法 • a Subsystem b Group命令 • 3）输入输出 • a in / out b 更名
2020/1/22
9、注意
• 1）大部分模块可连接向量、可改方向 • 2）连续系统和离散系统可以共同使用 • 3）少用matlab FCN • 4）模块可以使用mask产生：iconedit • 5）初始化数据:
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2. 仿真一个简单的模型
• 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。
• 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1)
•
T=10s
• 2）搭建这个模型：使用simulink
• 3）开始仿真：a.开始/结束时间
•
b.仿真方法
• 4）看看显示/修改模型参数
2020/1/22
3.基本操作
• 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动
•b)分离 •一般用在处理从文件、工作空间读入数据 或者状态控制系统的输出分解。
•c)子系统
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3、显示部分
• 1） 示波器 • 示波器中可以同时显示多个曲线 • 2）输出到文件 • 3）输出到工作空间 • 4）数字显示 • 5）XY图
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6）、高级显示
• A）Extras中的增强显示
2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5
2020/11/292 99年SimuLink 3.0 +5.3 OO
二、基本使用
• 1、Simulink的启动 • 1). 命令窗口中键入simulink • 2). file菜单中选择new命令的model • 3). 工具栏中，按按钮 • 4).模型窗口file菜单选择new命令的model
Matlab及其应用 讲座之五
动态系统仿真——Simulink
主讲人：鲍文
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退出
目录
发展历史 基本使用 模型介绍 数值仿真 高级分析 例题
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<>
主菜单
退出
一、发展历史
• 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink
F 从工作空间读数
• 这个模块从工作空间中读取数据，数据 源至少有两列，第一列为单调递增的时 间，其它列为对应的数据。这个模块的 其它特性和from file一样。它常用于在 MATLAB工作空间处理完数据后，读入 SIMULINK中。
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2、连接
•a)聚合 •一般用在显示、保存或者状态空间系统的 输入中。
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• 3) Fcn:函数 • 对输入进行符合c语言规范的数学表达式
处理。模块输入为u。它使用的函数比较 少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 • 4)保存一步memory
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6、离散系统
1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采
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• 4）积分 • 可以设定初始条件。 • 5）状态空间 • a、b、c、d形式，可以给出初值。 • 6）扩展 • a、PID b、可设定初值的传函
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5、非线性系统
• 1）常见非线性
死区
、限幅
、滞环
、滞后
。
• 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量 或者向量输入，下面的表达式是有效的： sin、u(1)/u(2)。
C stiff方法是专门用于刚性系统仿真
D Euler方法比较差，尽量避免使用
E Linsim方法适合于接近线性的系统，对 线性刚性系统有很大的优越性。
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2、步长控制
1）容许误差越大，仿真的精度越低。一般容 许误差应当在0.1到1e-6之间。
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四、数值仿真
1、仿真方法 1）定步长仿真：1，2，3，4，5
仿真步长的选择： a 稳定性：最小时间常数的一半 b 精度：更小一些
随机特性/非线性 2）变步长仿真：缺省
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A Runge-Kutta (包含rk23、rk45)适合于高 度非线性或不连续系统，不适合刚性系统 ；
• 3）修改模型参数
4）模型名字修改
• 5）旋转模型
6）保存文件
• 7）打印
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三、模型介绍
只介绍一些经典模块 • 1、数据源部分： • A常数模块 B阶跃模块 • B信号发生器 • 只接受输入的数字，不接受变量 • D时钟 • 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在
记录数据序列中需要这个模块。
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E 从文件读数
• 至少有两行，单调递增的时间，其 它行为对应数据。文本文件或mat文件。 对数据文件没有描述的时间，采用线性 插值的方法得到中间数据。使用这个模 块可以设定任意的输入曲线，对测试试 验数据十分有用。需要注意输入输入不 能过于稀少，免得导致仿真的精度降低 。
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•
谱分析/相关分析
• B）DSP模块• 作FF来自显示2020/1/22
4、线性系统
• 1）增益 • 输出为输入与增益的乘积。 • 2）加法 • 对输入作求和（差）操作，输入可以使两
个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 • 3)传递函数 • 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大
于分子的阶次，初始值条件为0。
样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器， 大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。
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7、扩展的模块
1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯
例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2
2）最大步长足够小，则仿真的精确度比较好 ，最大步长比较大，可能出现不稳定。
3）仿真的最小步长，是仿真开始的步长。设 置的过小，如系统不连续，在不连续处容 易产生过多的点，会超出可用内存和资源； 如果最小步长过大，导致结果不精确。
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8.子系统的建立
• 1）为什么建立子系统 • a 减少模块数 b 有利于调试 • c 对大系统/复杂系统有利 • 2）建立方法 • a Subsystem b Group命令 • 3）输入输出 • a in / out b 更名
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9、注意
• 1）大部分模块可连接向量、可改方向 • 2）连续系统和离散系统可以共同使用 • 3）少用matlab FCN • 4）模块可以使用mask产生：iconedit • 5）初始化数据:
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2. 仿真一个简单的模型
• 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。
• 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1)
•
T=10s
• 2）搭建这个模型：使用simulink
• 3）开始仿真：a.开始/结束时间
•
b.仿真方法
• 4）看看显示/修改模型参数
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3.基本操作
• 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动
•b)分离 •一般用在处理从文件、工作空间读入数据 或者状态控制系统的输出分解。
•c)子系统
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3、显示部分
• 1） 示波器 • 示波器中可以同时显示多个曲线 • 2）输出到文件 • 3）输出到工作空间 • 4）数字显示 • 5）XY图
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6）、高级显示
• A）Extras中的增强显示
2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5
2020/11/292 99年SimuLink 3.0 +5.3 OO
二、基本使用
• 1、Simulink的启动 • 1). 命令窗口中键入simulink • 2). file菜单中选择new命令的model • 3). 工具栏中，按按钮 • 4).模型窗口file菜单选择new命令的model
Matlab及其应用 讲座之五
动态系统仿真——Simulink
主讲人：鲍文
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目录
发展历史 基本使用 模型介绍 数值仿真 高级分析 例题
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一、发展历史
• 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink
F 从工作空间读数
• 这个模块从工作空间中读取数据，数据 源至少有两列，第一列为单调递增的时 间，其它列为对应的数据。这个模块的 其它特性和from file一样。它常用于在 MATLAB工作空间处理完数据后，读入 SIMULINK中。
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2、连接
•a)聚合 •一般用在显示、保存或者状态空间系统的 输入中。
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• 3) Fcn:函数 • 对输入进行符合c语言规范的数学表达式
处理。模块输入为u。它使用的函数比较 少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 • 4)保存一步memory
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6、离散系统
1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采
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• 4）积分 • 可以设定初始条件。 • 5）状态空间 • a、b、c、d形式，可以给出初值。 • 6）扩展 • a、PID b、可设定初值的传函
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5、非线性系统
• 1）常见非线性
死区
、限幅
、滞环
、滞后
。
• 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量 或者向量输入，下面的表达式是有效的： sin、u(1)/u(2)。