Simulink动态系统建模与仿真第3章
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第3章基于Simulink的神经网络
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这三种神经网络结构分别是： ．神经网络模型预测控制(NN Predictive Controller) ．反馈线性化控制(NARMA-L2 Controller) ．模型参考控制(Model Reference Controller) 使用神经网络进行控制时，通常有两个步骤：系统辨识和控制设计。
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3.2 基于Simulink的神经网络控制系统 神经网络在系统辨识和动态系统控制中已经得到了非常成功的使用。由于神经网络具有全局逼近能力，使得其在对非线性系统建模和对一般情况下的非线性控制器的实现等方而应用的比较普遍。本节将介绍三种在神经网络工具箱的控制系统模块(Control Systems)中利用Simulink实现的比较普遍的神经网络结构，它们常用于预测和控制，并已在MATLAB对应的神经网络工具箱中给出了实现。
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在系统辨识阶段，主要任务是对需要控制的系统建立神经网络模型；在控制设计阶段，主要使用神经网络模型来设计（训练）控制器。在本节将要介绍的三种控制网络结构中，系统辨识阶段是相同的，而控制设计阶段则各不相同。 对于模型预测控制，系统模型用于预测系统未来的行为，并且找到最优的算法，用于选择控制输入，以优化未来的性能。 对于NARMA-L2（反馈线性化）控制，控制器仅仅是将系统模型进行重整。 对于模型参考控制，控制器是一个神经网络，它被训练以用于控制系统，使得系统跟踪一个参考模型，这个神经网络系统模型在控制器训练中起辅助作用。
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1. 传输函数模块库(Transfer Functions) 用鼠标的左键双击Transfer Functions模块库的图标，便可打开如图3-2所示的传输函数模块库窗口。传输函数模块库中的任意一个模块都能够接受一个网络输入向量，并且相应地产生一个输出向量，这个输出向量的组数和输入向量相同。 图3-2 传输函数模块库窗口
这三种神经网络结构分别是： ．神经网络模型预测控制(NN Predictive Controller) ．反馈线性化控制(NARMA-L2 Controller) ．模型参考控制(Model Reference Controller) 使用神经网络进行控制时，通常有两个步骤：系统辨识和控制设计。
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3.2 基于Simulink的神经网络控制系统 神经网络在系统辨识和动态系统控制中已经得到了非常成功的使用。由于神经网络具有全局逼近能力，使得其在对非线性系统建模和对一般情况下的非线性控制器的实现等方而应用的比较普遍。本节将介绍三种在神经网络工具箱的控制系统模块(Control Systems)中利用Simulink实现的比较普遍的神经网络结构，它们常用于预测和控制，并已在MATLAB对应的神经网络工具箱中给出了实现。
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在系统辨识阶段，主要任务是对需要控制的系统建立神经网络模型；在控制设计阶段，主要使用神经网络模型来设计（训练）控制器。在本节将要介绍的三种控制网络结构中，系统辨识阶段是相同的，而控制设计阶段则各不相同。 对于模型预测控制，系统模型用于预测系统未来的行为，并且找到最优的算法，用于选择控制输入，以优化未来的性能。 对于NARMA-L2（反馈线性化）控制，控制器仅仅是将系统模型进行重整。 对于模型参考控制，控制器是一个神经网络，它被训练以用于控制系统，使得系统跟踪一个参考模型，这个神经网络系统模型在控制器训练中起辅助作用。
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1. 传输函数模块库(Transfer Functions) 用鼠标的左键双击Transfer Functions模块库的图标，便可打开如图3-2所示的传输函数模块库窗口。传输函数模块库中的任意一个模块都能够接受一个网络输入向量，并且相应地产生一个输出向量，这个输出向量的组数和输入向量相同。 图3-2 传输函数模块库窗口
新能源汽车性能仿真第3章动态系统模型及表示
汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
第3章 动态系统模型及表示
➢ 3.1 简单系统模型及表示
➢ 3.2 离散系统模型及表示
➢ 3.3 连续系统模型及表示
➢ 3.4 混合系统模型及表示
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新能源汽车性能仿真第3章动态系统 模型及表示
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%设定系统出范围与仿真步长
➢ leng=length(u); %计算系统输入序列长度
➢ for i=1:leng
%计算系统输出序列
➢ if u(i)<=1
%逻辑判断
➢ y(i)=u(i).^2;
➢ else
➢
y(i)=sqrt(u(i));
➢ end
➢ end
➢ plot(u,y);
➢ grid on;
规格严格 功夫到家
➢ 设简单系统的输入为x，系统的输出为y，x可以具 有不同的物理含义。对于任何系统，都可以将它 视为对输入量x的某种变换，因此可以用T[ ]表示 任意一个系统，即
➢ Y=T[x]
➢ 对于简单系统，x一般为时间变量或其它的物理变 量，并具有一定的输入范围。系统输出变量y仅与 x的当前值相关，从数学的角度来看，y是x的一个 函数，给出一个x值，便有一个y值与之对应。
Simulink建模仿真实例详解
静态系统模型 动态系统模型 连续系统模型 代数方程 集中参数 微分方程 分布参数 偏微分方程 离散系统模型 差分方程
1.1.2 计算机仿真
1. 仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 2. 仿真分类 （ 1 ）实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型， 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属 于这一类。 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
1 s Sine Wave Integrator
x(t ) = − cos(t ) + 1
Scope
从源模块库（Sources）中复制正弦波模块（Sine Wave）。 连续模块库（ Continuous ）复制积分模块（ Integrator ）。 输出显示模块库（Sinks）复制示波器模块（Scope）。
（ 2 ）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程 序在计算机上对实际系统进行研究的过程。 优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高 （可以在很短时间内完成实际系统很长时间的 动态演变过程），重复性好 缺点：对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或 者难以建立其精确模型，或者由于数学模型过 于复杂而难以求解 （ 3 ）半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为了 提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在 系统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起 来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在 实体的仿真称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机 半实物仿真等。
5
10
15
如果系统中没有阻尼，则动力方程为：
1.1.2 计算机仿真
1. 仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 2. 仿真分类 （ 1 ）实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型， 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属 于这一类。 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
1 s Sine Wave Integrator
x(t ) = − cos(t ) + 1
Scope
从源模块库（Sources）中复制正弦波模块（Sine Wave）。 连续模块库（ Continuous ）复制积分模块（ Integrator ）。 输出显示模块库（Sinks）复制示波器模块（Scope）。
（ 2 ）数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程 序在计算机上对实际系统进行研究的过程。 优点：灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高 （可以在很短时间内完成实际系统很长时间的 动态演变过程），重复性好 缺点：对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或 者难以建立其精确模型，或者由于数学模型过 于复杂而难以求解 （ 3 ）半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为了 提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在 系统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起 来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在 实体的仿真称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机 半实物仿真等。
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如果系统中没有阻尼，则动力方程为：
第三章讲稿2部分Simulink
即信号源模块， 即信号源模块，包括常 数型信号源、 数型信号源、函数发生 器和用户自定义信号 即被模拟的系统模 块，它是Simulink 它是 的中心模块 即信号显示模块， 即信号显示模块，它能 够以图形方式、 够以图形方式、文件格 式进行显示
输入模块 input
状态模块 states
输出模块 output
Matlab和Simulink
Matlab是集数值计算、 是集数值计算、 是集数值计算 符号运算和图形处理功 能于一身的超级科学计 算语言； 算语言； 与其它计算语言相比， 与其它计算语言相比， Matlab在功能、开放性 在功能、 在功能 和易学性等方面独占鳌 头； Matlab的核心是数值计 的核心是数值计 算，Simulink是建立系 是建立系 统框图和仿真的环境； 统框图和仿真的环境；
3 机电一体化系统建模与仿真
▲ 3.1 系统模型分类 ▲ 3.2 机电一体化系统建模方法 ▲ 3.3 机电一体化系统仿真分析 思考题
3.3.2 MATLAB/Simulink环境下的建模与仿真 环境下的建模与仿真
Simulink是The MathWorks公司于1990年推出的产 品，是用于MATLAB下建立系统框图和仿真的环境。该 环境刚推出时的名字叫Simulab，由于其名字很类似于 当时的一个很著名的语言－－Simula语言，所以次年 更名为Simulink。从名字上看，立即就能看出该程序 有两层含义，首先“Simu”一词表明它可以用于计算 机仿真，而“Link”一词表明它能进行系统连接，即 把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。正是 由于它的这两大功能和特色，使得它成为仿真领域首 选的计算机环境。
2、Simulink模型的建立 、 模型的建立
无论采用哪种方式，都将自动地打开一个空白窗口模型， 在这个窗口下可以任意地编辑系统模型。
输入模块 input
状态模块 states
输出模块 output
Matlab和Simulink
Matlab是集数值计算、 是集数值计算、 是集数值计算 符号运算和图形处理功 能于一身的超级科学计 算语言； 算语言； 与其它计算语言相比， 与其它计算语言相比， Matlab在功能、开放性 在功能、 在功能 和易学性等方面独占鳌 头； Matlab的核心是数值计 的核心是数值计 算，Simulink是建立系 是建立系 统框图和仿真的环境； 统框图和仿真的环境；
3 机电一体化系统建模与仿真
▲ 3.1 系统模型分类 ▲ 3.2 机电一体化系统建模方法 ▲ 3.3 机电一体化系统仿真分析 思考题
3.3.2 MATLAB/Simulink环境下的建模与仿真 环境下的建模与仿真
Simulink是The MathWorks公司于1990年推出的产 品，是用于MATLAB下建立系统框图和仿真的环境。该 环境刚推出时的名字叫Simulab，由于其名字很类似于 当时的一个很著名的语言－－Simula语言，所以次年 更名为Simulink。从名字上看，立即就能看出该程序 有两层含义，首先“Simu”一词表明它可以用于计算 机仿真，而“Link”一词表明它能进行系统连接，即 把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。正是 由于它的这两大功能和特色，使得它成为仿真领域首 选的计算机环境。
2、Simulink模型的建立 、 模型的建立
无论采用哪种方式，都将自动地打开一个空白窗口模型， 在这个窗口下可以任意地编辑系统模型。
基于SIMULINK的二阶_三阶系统建模与仿真
(3)
根据微分方程 (3) ,并给该方程的各参数赋值 ,建立该
弹性系统的仿真模型如图 2 所示 。
对该弹性系统模型进行仿真 ,仿真时间长度为 10 秒 ,仿真结果如图 3 所示 ,该结果反映了上述弹性阻尼
·20 ·
系统在图 2 所示参数条件下质量块位移随时间变化的 情况 。
在输入一定的情况下 ,我们可以通过调节系统参 数得到最佳输出结果 ,通过对系统各参数的调节 ,得出 不同参数条件下仿真结果 ,对这些仿真结果进行比较 , 可以方便的反映在该系统中各参数变化对输出结果影 响的大小 ,从而真实反映该弹性系统的特性 ,方便确定 各参数的重要性 。
在实际实验中 ,我们可以依据仿真结果方便的对 各系统参数进行比较和选取 ,在该弹性系统的仿真过 程中 ,如果系统参数变化小 ,但对输出结果影响大 ,则 该参数的所要求的精度较高 ,反之则该参数的所要求 的精度较底 ,这些对我们实际实验中各系统参数的选 取具有重要的指导意义 。
3 三阶系统仿真
如图 4 所示的直流电力拖动系统是一个典型的三 阶系统 ,首先对该系统进行模型化 ,即建立该系统的数 学模型 ,得到三阶系统的常系数微分方程如下 :
面积 。通过几何方式求得实测线段与设计轮廓的焦点
后 ,可有几何方式求出封闭图形的面积 。同样 ,在设计
断面轮廓较为复杂时 ,要考虑的边界条件非常多 ,面积
计算容易产生错误 。而采用积分方式计算 ,不论断面
轮廓多么复杂 ,均能得到非常准确的结果 。
积分计算方式 :如图 2 所示 ,首先作一虚拟的能包
容设计断面轮廓和实测断面轮廓的最小矩形 ,左下角
我们在需要构造自己的模块时只需要将自己的功 能代码放在适当的位置 ,定义模块的输入输出端口的 数目和类型即可 ,这样便很方便地实现了对该数据文 件的调用 。
MatlabSimulink系统建模和仿真
图：电容的充电、放电过程的仿真结果。在充电仿真中，输出信号 为系统的零状态响应。在放电过程仿真中，输出信号为系统的零输 入响应。 如果要仿真系统输入信号为任意函数的情况，只需要修改仿 真程序中的输入信号设臵即可。
“实例2.3”单摆运动过程的建模和仿真。 （1）单摆的数学模型 设单摆摆线的固定长度为l ，摆线的质量忽略不计，摆锤质 量为m ，重力加速度为g ，设系统的初始时刻为t=0 ，在任 意 t 0 时刻摆锤的线速度为v(t) ，角速度为 w(t ) ，角位移 为 (t ) 。以单摆的固定位臵为坐标原点建立直角坐标系， 水平方向为x 轴方向。如下图所示。
图：电容的充电电路以及等价系统
（1）数学分析
首先根据网络拓扑和元件伏安特性建立该电路方程组
dy (t ) i (t ) C dt
dy (t ) 1 1 x(t ) y (t ) dt RC RC
y(t ) x(t ) Ri (t )
并化简得
该方程也称为系统的状态方程。在方程中，变量y 代表电 容两端的电压，是电容储能的函数。本例中它既是系统的 状态变量，又是系统的输出变量。
7.1 Matlab编程仿真的方法
7.1.1 概述 通过编程的形式建立计算机仿真模型是最基本的 计算机建模方法。Matlab编程仿真过程就是用编 写脚本文件或函数文件来描述数学模型，并实现 计算机数值求解的过程。 我们把外界对系统产生作用的物理量称为输入 信号或激励，把由于系统内部储存的能量称为系 统的状态，而将系统对外界的作用物理量称为系 统的输出信号或响应。
图：模拟真实示波器显示的调幅仿真波形，仿真中考虑了输 入信号与示波器扫描不同步，载波相位噪声以及加性信道噪 声的影响
7.1.3 连续动态系统的Matlab编程仿真 7.1.3.1 几个实例
第三部分simulink基础知识学习
双击示波器模块,打开Scope窗口。双击模 型窗口菜单中的[Simulation>Start],仿真执 行,结果如图所示。
注：如果将以上算例的初始条件改为：X(0)=-1
x
•
(t
)
s
in
(t
)
利用初始条件
x (0 ) 1
C=0
系统的解析解为 x(t)cos(t)
Simulink模型：
在仿真时需要 将积分模块的 初始值设置为
静态系统模型 代数方程
动态系统模型
连续系统模型
集中参数
分布参数
微分方程
偏微分方程
离散系统模型 差分方程
2、计算机仿真
(1)仿真的概念
仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 (2)仿真分类 a: 实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型，使之
能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属于这一类 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
b: 数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程序
在计算机上对实际系统进行研究的过程。
优点: 灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高（可以 在很短时间内完成实际系统很长时间的动态演变过程 ) 重复性好。
3. 在信号线之间插入模块 用鼠标拖动模块到信号线上，使得模块的输入/输 出端口对准信号线。
4. 移动线段 按下鼠标左键直接拖动信号线。
5. 移动节点 选中信号线某段，单击选中此段，移动鼠标到黑 色小方框上，，当出现一个小圆圈时按下鼠标左 键移动信号线。
6. 删除信号线 同删除模块一样。
注：如果将以上算例的初始条件改为：X(0)=-1
x
•
(t
)
s
in
(t
)
利用初始条件
x (0 ) 1
C=0
系统的解析解为 x(t)cos(t)
Simulink模型：
在仿真时需要 将积分模块的 初始值设置为
静态系统模型 代数方程
动态系统模型
连续系统模型
集中参数
分布参数
微分方程
偏微分方程
离散系统模型 差分方程
2、计算机仿真
(1)仿真的概念
仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 (2)仿真分类 a: 实物仿真：又称物理仿真。是指研制某些实体模型，使之
能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属于这一类 优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。 缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。
b: 数学仿真：是用数学语言去描述一个系统，并编制程序
在计算机上对实际系统进行研究的过程。
优点: 灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高（可以 在很短时间内完成实际系统很长时间的动态演变过程 ) 重复性好。
3. 在信号线之间插入模块 用鼠标拖动模块到信号线上，使得模块的输入/输 出端口对准信号线。
4. 移动线段 按下鼠标左键直接拖动信号线。
5. 移动节点 选中信号线某段，单击选中此段，移动鼠标到黑 色小方框上，，当出现一个小圆圈时按下鼠标左 键移动信号线。
6. 删除信号线 同删除模块一样。
动态系统模型及其Simulink表示
% 逻辑判断
y(i)=u(i).^2;
else
y(i)=sqrt(u(i));
end
end
plot(u,y);grid; % 绘制系统仿真结果
第3章 图3.1 简单系统的输入输出关系图
第3章
3.2 离散系统模型及表示
3.1.1 离散系统的基本概念 前面所涉及到的系统中，无论是系统的输入还是系
统的输出均是连续的变量，在这里连续指的是系统的 输入与输出均在时间变量上连续取值（与数学上函数 连续概念并不相同）。本节将简单介绍离散系统的基 本概念，系统的描述与简单仿真。
第3章
%systemdemo2.m文件
y(1)=3;
% 表示离散系统初始状态为3
% 由 于 MATLAB 中 数 组 下 标 从 1 开 始 ， 这 里 y(1) 相 当 于 上 文 中 的 y(0)=3，下同
u(1)=0;
% 表示离散系统初始输入为0
for i=2:11
% 设定离散系统输入范围为时刻0到时刻10
(2) 线性离散系统的传递函数模型：在Simulink中， 系统的传递函数表示为num=[n0 n1 n2]; den=[d0 d1]；
第3章
(3) 线性离散系统的零极点模型：在Simulink中，系 统零极点表示为gain=K; zeros=[z1, z2]; poles=[0, p1];
(4) 线性离散系统的状态空间模型：在Simulink中， 设系统差分方程为如下形式： x(n+1)=Fx(n)+Gu(n)； y(n)=Cx(n)+Du(n)。其中x(n), u(n), y(n)分别为线性离散 系统的状态变量、输入向量、输出向量。F，G，C， D分别为变换矩阵。在Simulink中，其表示很简单，只 需要输入相应的变换矩阵F，G，C，D即可。
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第3章 Simulink信号操作
图3-4
第3章 Simulink信号操作
7．复合信号
Simulink可以把一组多个信号组合到一个复合信号中， 而且复合信号可以在模块之间进行传递，如果需要的话，用 户可以从复合信号中提取组成信号。信号总线是复合信号的 一种，复合信号没有什么实际的功能，当有多个并行的信号 存在时，使用复合信号可以简化模型的外观，增强模型的可ulink信号操作
只有选择Wide nonscalar lines选项时，用户才可以控制
非标量信号的线宽，除此之外，用户不能改变其他信号线的 线型。在用户刚开始建立模型方块图时，Simulink用细实线 表示模型图中的所有信号，只有当用户更新模型图或者开始 仿真时，不同类型的信号才会用指定的线型表示。
2．确定非Sources模块的输出维数
如果一个模块有输入，那么该模块的输出在经过标量扩
展之后与其输入有相同的维数(所有的输入也必须有相同的维 数)。
第3章 Simulink信号操作
3.1.4 确定信号及参数维数的准则
当创建一个Simulink模型时，用户必须遵守Simulink中 信号和参数维数的确定准则。 1．输入信号维数准则 输入信号维数准则：一个模块的所有非标量输入必须有 相同的维数。 一个模块可以混合有标量输入和非标量输入，但所有的 非标量输入都必须有相同的维数，Simulink会扩展标量输入， 以使其与非标量输入具有相同的维数，这样就遵守了上述规 则。
信 号 术 语
含 义
信号尺寸 测试点 向量 纯虚信号 宽度
第3章 Simulink信号操作
3.1.2 信号的线型
Simulink使用各种不同的线型表示模型窗口中的信号类 型。因此，了解各种线型有助于读者区分模型图中各种不同 类型的信号。信号的类型及对应的线型如表3-2所示。
第3章 Simulink信号操作
表 3-2 不同信号类型的信号线型
信号类型 标量和非标量信号 非标量信号 控制信号 纯虚信号 线 型 说 明 Simulink 用细实线表示模型图中的标量和非标量信号 当选择 Wide nonscalar lines 选项时，Simulink 用粗实 线表示模型图中的非标量信号 Simulink 用细的点画线表示模型图中的控制信号 Simulink 用带箭头的三条细实线表示模型图中的纯虚 信号总线 Simulink 用带箭头的细实线与虚线表示模型图中的非 纯虚信号总线
第3章 Simulink信号操作
Simulink的用户接口和文档通常把一维信号描述为向量
(vectors)，把二维信号描述为矩阵(matrices)，而一元素数组 常常是指标量(scalar)，行向量(row vector)是只有一行的二 维数组，列向量(column vector)是只有一列的二维数组。 本章3.1.3节中的内容“确定输出信号的维数”讨论了对 于可输出非标量信号的模块，如何确定这些模块的输出信号 维数。
第3章 Simulink信号操作
以Sources模块库中的Constant模块为例，这个模块输出
一个等于其Constant value参数值的常值信号，表3-3说明了 Constant value参数的维数和Interpret Vector Parameters as 1-D参数的设置值如何确定了Constant模块输出的维数。
可以将纯虚信号看成是捆绑在一起的一组信号。
第3章 Simulink信号操作
无论用户何时运行或更改系统模型，Simulink都会自动
确定由模型纯虚信号所表示的非纯虚信号，这个过程可用一 个“术语”表示，Simulink将其称为信号传递(Signal Propagation)。当运行模型时，Simulink会使用由信号传递 所确定的相应的非纯虚信号来驱动由纯虚信号所连接的模块。
第3章 Simulink信号操作
图3-3
第3章 Simulink信号操作
6．信号总线
信号总线是用来表示一组信号的纯虚信号，用来模拟捆 绑在一起的电缆信号，没有实际的数学或物理含义， Simulink使用特定的线型来表示信号总线。如果用户在 Format菜单下选择Signal Dimensions命令，则Simulink会显 示总线中信号分量的数目，如图3-4所示。
第3章 Simulink信号操作
例如，以图3-1所示模型为例。模型中用Bus Creator模
块和Bus Selector模块传递纯虚信号，这两个模块均是纯虚 模块，驱动Gain模块G1和G2的信号是分别对应于s2和s1的 纯虚信号。Bus Selector模块对话框可以设置从输入总线(这 里是标签为s3的信号)中传递过来的信号，用户可以选择信 号的排列顺序。当更新或仿真模型时，Simulink会自动确定 模型中的信号。首先选中模型中标识为s3的纯虚信号线，然 后选择Edit菜单下的Signal properties命令，打开信号属性 对话框，将对话框中的Show Propagated Signals选项设置为 on，此时模型中的纯虚信号标签显示了由纯虚信号表示的 非纯虚信号，如图3-2所示。
第3章 Simulink信号操作
8．信号术语汇编
表3-1概述了Simulink用户接口和文档中用来描述信号的 术语。
第3章 Simulink信号操作
表 3-1
术 复信号 数据类型 矩阵 实信号 标量 信号总线 信号传递 语 信号值是复数的信号 用来在 Simulink 内部表示信号值的格式 二维信号数组 信号值是实数 (对应于复数)的信号 含有一个元素的数组，也就是有一个元素的一维或二维数组 由 Mux 模块或 Demux 模块创建的信号 Simulink 用来确定信号和模块属性的过程，这些属性包括数据类 型、信号标签、采样时间、信号维数等 信号所包含的元素个数，二维信号的大小通常表示为 M × N，M 是组成信号的列数， N 是组成信号的行数 只有在仿真期间才可访问的信号 一维信号数组 表示其他信号或信号组的信号 向量信号的大小
第3章 Simulink信号操作
2．模块参数维数准则
模块参数维数准则：通常，模块的参数必须与所对应的 输入具有相同的维数。这个规则包括下面两种情况： (1) 模块可以有对应于非标量输入的标量参数。在这种 情况下，Simulink会扩展标量参数，以使其与对应的输入具 有相同的维数，这样就遵守了这个规则。 (2) 如果输入是向量，对应的参数可以是N × 1或 1 × N矩阵，在这种情况下，Simulink会将N个矩阵元素应 用到输入向量的对应元素。这个特例允许用MATLAB行向 量或列向量指定应用到向量输入中的参数，这样的向量实际 上分别是1 × N矩阵或N × 1矩阵。
第3章 Simulink信号操作
表 3-3 确定 Constant 模块输出的维数
常 值 Interpret Vector Parameters as 1 -D 参数 off on off on off on off on 输 出 一维数组 一维数组 1 ×N 矩阵 N 元素向量 N ×1 矩阵 N 元素向量 M ×N 矩阵 M ×N 矩阵 标量 标量 1 × N 矩阵 1 × N 矩阵 N × 1 矩阵 N × 1 矩阵 M ×N 矩阵 M ×N 矩阵
第3章 Simulink信号操作
图3-1
第3章 Simulink信号操作
图3-2
第3章 Simulink信号操作
5．控制信号
控制信号(Control Signal)也是Simulink中的一种信号， 当仿真执行某一模块时，另一模块利用控制信号对这个模块 进行初始化，例如，函数调用或动作子系统模块。当用户更 新系统方块图的仿真条件或者开始仿真时，Simulink会使用 点画线重新绘制用来表示方块图控制信号的线，如图3-3所 示。
第3章 Simulink信号操作
第3章 Simulink信号操作
3.1 信号基础
3.2 信号及示波器管理器 3.3 显示信号 3.4 多维数组信号的连接 3.5 信号组操作
3.6 复合信号
第3章 Simulink信号操作
3.1 信 号 基 础
3.1.1 信号属性及分类 信号是模型仿真时出现在Simulink模块输出端的数值流。
输入端口(即Inport端口)装载到模型中；
在模型中建立一个Constant模块，并将其值设置为复数； 建立对应于复信号实部和虚部的实值信号，然后利用
Real-Imag to Complex转换模块将这两部分组合成复信号。
第3章 Simulink信号操作
4．纯虚信号
纯虚信号(virtual signal)是用图示方式表示另一个信号的信号。 事实上，纯虚信号纯粹就是一组信号示意图，它没有任何数学或
第3章 Simulink信号操作
2．信号数据类型
数据类型是指用来在Simulink内部表示信号值的格式。 缺省时，Simulink信号的数据类型是double(双精度)。用户 也可以创建其他数据类型的信号。Simulink支持与MATLAB 相同的数据类型。
第3章 Simulink信号操作 3．复信号 缺省时，Simulink的信号值是实数，但Simulink模型也 可以创建和管理复信号。信号值为复数的信号称为复信号。 用户可以用下面的方法把复信号引入到Simulink模型中： 从MATLAB工作区将复值信号数据通过模型最顶层的
第3章 Simulink信号操作
物理意义，当对模型进行仿真时，Simulink会忽略这些信号。
Simulink中的纯虚模块如Bus Creator模块或Subsystem模块可 以产生纯虚信号。同纯虚模块一样，纯虚信号也允许用户以图示
方式简化模型。例如，利用Bus Creator模块，用户可以将大量的
非纯虚信号(也就是由非纯虚模块产生的信号)简化为单个的纯虚 信号，从而使整个用户模型更简洁，更便于理解。在这里，用户
第3章 Simulink信号操作