MATLAB与simulink
MATLABSimulink模型建立与仿真指南
MATLABSimulink模型建立与仿真指南第一章：MATLAB与Simulink简介MATLAB是一种高级的数值计算和科学分析的编程语言，由MathWorks开发。
它提供了强大的数学函数库和绘图工具，使得用户可以进行复杂的数值计算和数据可视化。
Simulink是MATLAB的扩展，是一种用于建立和仿真动态系统的图形化环境。
在MATLAB中，用户可以通过命令行或脚本文件进行计算。
而在Simulink中，用户可以利用图形化界面来搭建系统模型，并进行仿真。
Simulink提供了丰富的预置模块库，用户只需将这些模块连接起来，即可构建复杂的系统模型。
第二章：Simulink模型的基本组成Simulink模型由多个部分组成，包括输入信号、输出信号和系统组件。
输入信号可以是手动输入的常数，也可以是来自其他模型的信号。
输出信号是用户对系统模型感兴趣的结果。
系统组件即模型中的各个模块，这些模块可以完成各种功能，如乘法、滤波、逻辑运算等。
第三章：模型建立与仿真流程1. 确定系统模型的目标和需求：在建立模型之前，需要明确系统模型的目标和需求。
这些可能包括系统的输入输出关系、稳定性要求、性能要求等。
2. 模型建立：根据系统的目标和需求，选择合适的系统组件，并将其连接起来，构建系统模型。
可根据需要进行参数设置，以适应不同的场景。
3. 仿真设置：在进行仿真之前，需要设置仿真参数。
这些包括仿真时间、仿真步长等。
仿真时间指定了仿真的时间范围，仿真步长指定了仿真的时间间隔。
4. 仿真运行：设置好仿真参数后，可以运行仿真。
Simulink将逐步模拟系统的行为，并输出仿真结果。
第四章：Simulink模型调试与优化在进行仿真时，可能会发现模型存在问题，如输出不符合预期、系统不稳定等。
这时需要对模型进行调试和优化。
1. 系统调试：可以通过数据观察、信号域分析等方法，定位系统问题。
更换输入信号、输出信号，或调整模型参数，可以帮助发现问题。
Matlab-Simulink基本模块操作
第2章 Simulink模块操作
表 2-2 控制模块方块图的参数
参数
定义
ScreenColor BackgroundColor
模型方块 图的背景色 模块和标 注的背景色
Fore groun dColor
模块和标 注的前景色
第2章 Simulink模块操作
用户可以把这些参数设置为如下任一值： 'black'，'white'，'red'，'green'，'blue'，'cyan'，'magenta'，
第2章 Simulink模块操作
Simulink模块操作
2.1 模块操作 2.2 改变模块外观 2.3 设置模块参数 2.4 标注方块图 2.5 模块属性对话框 2.6 显示模块输出 2.7 控制和显示模块的执行顺序 2.8 查表编辑器 2.9 鼠标和键盘操作概述
第2章 Simulink模块操作
2.1 模 块 操 作
2.1.1 Simulink模块类型 用户在创建模型时必须知道，Simulink把模块分为两种
类型：非虚拟模块和虚拟模块。非虚拟模块在仿真过程中起 作用，如果用户在模型中添加或删除了一个非虚拟模块，那 么Simulink会改变模型的动作方式；相比而言，虚拟模块在 仿真过程中不起作用，它只是帮助以图形方式管理模型。此 外，有些Simulink模块在某些条件下是虚拟模块，而在其他 条件下则是非虚拟模块，这样的模块称为条件虚拟模块。表 2-1列出了Simulink中的虚拟模块和条件虚拟模块。
第2章 Simulink模块操作 图2-10
第2章 Simulink模块操作
2.2.3 指定方块图颜色 Simulink允许用户在方块图中指定任何模块或标注的前景色
MATLAB-SIMULINK讲解完整版
图3-5 模块的基本操作示例
、按键 、按键 和按键 。
(5) 窗口切换类：包括 6 个按键，分别是按键 、按键
、按键 、按键 、按键 和按键 。
工具栏中各个工具图标及其功能说明见附录 B。
3.2 SIMULINK的基本操作 3.2.1 模块及信号线的基本操作
1. 模块的基本操作 模块是系统模型中最基本的元素，不同模块代表了不同 的功能。各模块的大小、放置方向、标签、属性等都是可以 设置调整的。表3-1列出了SIMULINK中模块基本操作方法 的简单描述。
善模型的外观
标左键
可改变折线的走向， 选中目标节点，按住鼠标左键，拖曳到目标位置，松开鼠
改善模型的外观
标左键
从一个节点引出多 条信号线，应用于不同 目的
方法 1：先按住“Ctrl”键，再选中信号引出点，按住鼠标 左键，拖曳到下级目标模块的信号输入端，松开鼠标左键；
方法 2：先选中信号引出线，然后在信号引出点按住鼠标 右键，拖曳到下级目标模块的信号输入端，松开鼠标右键
如图3-6所示，在模型中加入注释文字，使模型更具可 读性。
图3-6 添加注释文字示例 (a) 未加注释文字；(b) 加入注释文字
3.2.3 子系统的建立与封装 1. 子系统的建立 一般而言，电力系统仿真模型都比较复杂，规模很大，
包含了数量可观的各种模块。如果这些模块都直接显示在 SIMULINK仿真平台窗口中，将显得拥挤、杂乱，不利于用 户建模和分析。可以把实现同一种功能或几种功能的多个模 块组合成一个子系统，从而简化模型，其效果如同其它高级 语言中的子程序和函数功能。
Matlab系列之Simulink仿真教程
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
matlab中-simulink的应用
▪ 例10.1.2：实现两个正弦信号的相乘。
2024年6月5日
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10．2 模型的创建和模型文件
10．2．1 SIMULINK 模型是什么？
▪ SIMULINK 模型有以下几层含义：
• 在视觉上表现为直观的方框图；
• 在文件上则是扩展名为 mdl 的ASCII代码；
例10.1.2：实现两个正弦信号的相乘。
2024年6月5日
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10．3 仿真运行（续1）
10．3．2 通过命令行运行仿真 ▪ 通过命令行运行仿真与通过菜单运行仿真相比 ，有如下的 一些优点：
• 可以不理睬模块中的初始条件（参数 x0 ）；
• 可以定义任何外部输入（用参数 ut ）；
• 可以由一个M 文件来启动一个仿真，并且允许模块中的 参数发生改变 。
信号线的分支和折曲 分支的产生 信号线的折曲 折点的移动
2024年6月5日
返回
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（1）解参数的设置(Solver)
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（2）仿真数据的输入输出设置(Workspace I/O)
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（3）仿真中异常情况的诊断(Diagnostics) 返回
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Simulink提供建立系统模型、选择仿真参数和 数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设 置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。
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1.交互式、图形化的建模环境
Simulink提供了丰富的模块库以帮助用户快速地建立 动态系统模型。建模时只需使用鼠标拖放不同模块库 中的系统模型并将它们连接起来。它外表以方块图形 式呈现，且采用分层结构。
MATLAB使用Simulink 进行建模与仿真方法
方法/步骤
第一步：我们打开MATLAB软件，然后 在命令窗口中输入simulink或点击左 上角的【新建】，然后选择 【simulink Model】，如下图所示。
方法/步骤
第二步：此时将进入如下图所示的 Simulink界面，我们点击工具栏中的 【Library Browser】，如下图所示。
方法/步骤
第五步：基本的仿真模型需要信号发 生装置，我们可以选择如下图所示的 各种信号发生器，如正弦波信号发生 器，我们将其拖动到仿真模型框图。
方法/步骤
第六步：有了信号发生装置，作为一 个合理的仿真模型则必有信号接收与 显示装置，如下图所示，我们可以选 择Scope进行波形显示。
方法/步骤
第七步：我们选择好基本的输入输出 装置后，如下图所示，我们在仿真模 型框图中布局好装置位置并进行连线。
方法/步骤
第八步：仿真模型连线完毕后，检查 无误后我们就可以按下【Run】按钮， 运行我们的仿真程序了，如下图所示， 我们可以在显示器件中观察仿真结果， 并进行模型调整与修改。
注意事项
Simulink是 MATLAB很强大的系统建模、仿真和分析功能组件，上述方法、步骤只介绍了使用 Simulink搭建最基础的输入输出模型。
参考资料：Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析
《Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析》是2008年清华大学出版的一本图书，作者是 邵玉斌。
参考资料：基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）
《基于matlab/simulink的通信系统建模与仿真（十三五）》是2017年10月北京航空航天大学出 版社出版的图书，作者张瑾，周原，姚巧鸽，赵静。本书以MATLAB R2016a为平台,通过大量的 MATLAB、Simulink仿真实例,加深读者对通信系统原理的理解。
MATLABSimulink联合仿真指南
MATLABSimulink联合仿真指南MATLAB Simulink联合仿真指南第一章：MATLAB和Simulink概述1.1 MATLAB的介绍1.1.1 MATLAB的起源和发展1.1.2 MATLAB的基本特点和优势1.1.3 MATLAB的应用领域1.2 Simulink的介绍1.2.1 Simulink的基本概念和原理1.2.2 Simulink在系统建模和仿真中的应用1.2.3 Simulink与其他仿真软件的比较1.3 MATLAB和Simulink的关系1.3.1 MATLAB和Simulink的协同工作原理1.3.2 MATLAB和Simulink的应用场景第二章：MATLAB基础2.1 MATLAB语言基础2.1.1 MATLAB的数据类型和变量2.1.2 MATLAB的基本运算和函数2.1.3 MATLAB的控制结构2.2 MATLAB图形界面2.2.1 MATLAB的命令窗口和编辑器 2.2.2 MATLAB的图形窗口和绘图工具2.3 MATLAB的数据处理与分析2.3.1 数据导入和导出2.3.2 数据操作和处理2.3.3 数据可视化第三章：Simulink基础3.1 Simulink的基本组成3.1.1 模型、系统和信号的概念3.1.2 Simulink模型的创建和编辑3.1.3 Simulink模型的参数设置3.2 Simulink的基本元素3.2.1 Simulink的信号类型和传输线3.2.2 Simulink的模块和子系统3.2.3 Simulink的运算器和逻辑门3.3 Simulink的仿真过程3.3.1 仿真参数的设置3.3.2 仿真的执行和结果分析3.3.3 仿真模型的调试和优化第四章：MATLAB和Simulink的联合应用4.1 MATLAB与Simulink的数据交互4.1.1 数据导入和导出的方法4.1.2 数据传输和共享的技巧4.1.3 数据处理和分析的整合4.2 MATLAB和Simulink的调用和扩展4.2.1 MATLAB函数在Simulink中的应用4.2.2 Simulink模型的MATLAB脚本控制4.2.3 Simulink模型的自定义函数和库4.3 MATLAB和Simulink的联合仿真案例分析 4.3.1 电路系统仿真4.3.2 控制系统仿真4.3.3 信号处理系统仿真第五章：MATLAB和Simulink的高级应用5.1 MATLAB在系统设计和优化中的应用5.1.1 优化算法和工具的使用5.1.2 系统性能评估和参数调整5.1.3 系统设计的可视化和交互5.2 Simulink在实时仿真和硬件连接中的应用5.2.1 实时仿真的基本概念和要素5.2.2 Simulink和硬件连接的方法和工具5.2.3 实时仿真案例分析5.3 MATLAB和Simulink在自动化测试和验证中的应用 5.3.1 自动化测试的需求和挑战5.3.2 MATLAB和Simulink在测试自动化中的应用5.3.3 测试验证的案例和结果结语：MATLAB Simulink联合仿真的前景和发展6.1 MATLAB Simulink在工程教学和研究中的意义6.2 MATLAB Simulink的应用前景和发展趋势参考文献注：以上章节的标题仅为示例，具体内容和顺序可根据实际情况进行调整。
matlab语言第5章 Simulink仿真设计
信号源模块（Sources）
l Band-Limited White Noise：宽带限幅白噪声； l Chirp Signal：线性调频信号（频率随时间线性变 化的正弦波）；
l Clock：时钟信号； l Constant：常数输入； l Counter Free-Running：自动计数器，发生溢出后， 从0开始重新计数；
分； lPID Controller：PID控制； lPID Controller（2DOF）：二维PID控制； lState-Space：状态空间模型； lTransfer-Fcn：传递函数模型； lTransport Delay：输入信号延迟一个固定时间输出； lVariable Time Delay：输入可变时间信号延迟输出； lVariable Transport Delay：输入信号延迟可变输出； lZero-Pole：零极点模型。
3. Simulink模型的创建和仿真
以图示系统建立Simulink模型
模型建立
（1）启动工具箱 （2）建立Simulink空白模型 （3）根据系统模型选择模块 首先要确定所需模块所在的子模块库名称。例子中用 到的模块有单位阶跃信号﹑符号比较器﹑传递函数模 型和信号输出模块，分别属于信号源模块库﹑数学运 算模块库﹑连续模块库和输出模块库。在模块库浏览 器中打开相应的模块库，选择所需模块。
常用模块库（Commonly Used Blocks）
l Bus Creator：将输入信号合并为总线信号； l Bus Selector：由总线信号选择需要的信号输出； l Constant：常数信号； l Data Type Conversion：数据类型转换模块； l Delay：延迟模块； l Delux：信号分解模块； l Discrete-Time Integrator：离散时间积分器； l Gain：增益模块； l Ground：接地模块； l In1：输入模块； l Integrator：输入信号积分；
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接收器模块（ Sinks ） sinks.mdl
Scope：示波器。 XY Graph：显示二维图形。 To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间。 To File(.mat)：将输出写入数据文件。
输入源模块（ Sources ） sources.mdl
等常用数学函数 Trigቤተ መጻሕፍቲ ባይዱnometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切
等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数
Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算 Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为幅值和相角
模型 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器 Unit Delay：一个采样周期的延时
函数和平台模块(Function&Tables) function.mdl
Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值
输出
Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数 输出
Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出
非线性模块（ Nonlinear ） nonlinear.mdl
SIMULINK仿真基础
SIMULINK简介
► SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和 仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其 与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果 是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非 语言的编程上。
SIMULINK的启动
► 在MATLAB命令窗口中输入simulink3 结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的 Library :simulink3的Simulink模块库窗口。
两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根 据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直观、形象， 易于初学者，但使用时会打开太多的子窗口。
SIMULINK的启动
► 在MATLAB命令窗口中输入 simulink 结果是在桌面上出现一个 称为Simulink Library Browser的窗口，在这个窗 口中列出了按功能分类的各 种模块的名称。 也可以通过MATLAB主窗口 的快捷按钮来打开Simulink Library Browser窗口。
► 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类 的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及 模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这 些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的 系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。
► SIMULINK的最新版本是SIMULINK4.0（包含在MATLAB6.0 里），MATLAB5.3里的版本为3.0版，它们的变化不大。
连续模块（Continuous）continuous.mdl
Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 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：输入信号延时一个固定时间再输
出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变
时间再输出
离散模块（Discrete） discrete.mdl
Discrete-time Integrator：离散时间积分器 Discrete Filter：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数
In1：输入端。 Out1：输出端。 Mux：将多个单一输入转化为一个复合输出。 Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出。 Ground：连接到没有连接到的输入端。 Terminator：连接到没有连接到的输出端。 SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱 和。
Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化。 Switch：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，
输出由第一个输入端而来，否则输出由第三个输入 端而来。 Manual Switch：手动选择开关
信号和系统模块（ Signal&Systems ） sigsys.mdl
匹配） Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表
（线性峰值匹配）
数学模块（ Math ） math.mdl
Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号
SIMULINK的模块库介绍
► SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库：
Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）