第5章 simulink建模与仿真1

建立子系统的方法：
直接选中已有模块，形成子系统
添加一个Subsystem模块到模型中，然后进行编辑
1、使能子系统
需要添加使能端，在使能信号为所需要状态时，系统才 会激活运行
使能子系统及对应内部结构
一个系统中不能含多个enable和triggered信号
例题5-1：
2、触发子系统
存在一个出发端，通过触发事件是否发生来控制子系 统是否执行。 例题5-2：
1）参数控制设置
2）参数描述：对模块输入的参数作简单的说明 3）参数对应变量：键入的参数值将传递给封装后的子系统工 作空间中相对应的变量，因此要求此处的变量名应和子系统中 所使用的变量具有相同的名称 4）参数设置描述
control type：edit：需要用户键入参数值
checkbox:复选框 popup：参数选项（用|隔开） assignment：参数分配类型（evaluate:求值字符串 literal：普通文字）
通用子系统
Switch-case子系统 Switch-case动作子系统 上升沿触发
触发子系统 当型循环子系统
连续模块库（Continuous）
连续信号数值积分 输入信号连续时间积分
线性连续系统的状态空间描述
线性连续系统传递函数描述 对输入信号进行固定时间延迟
对输入信号进行可变时间延迟
线性连续系统的零极点模型
实时仿真：需要专用的实时仿真硬件
欠实时仿真：比实际时钟慢
超实时仿真：比实际时钟快
3、计算机仿真
根据相似性原理，利用计算机逼真模拟研究对象。
模拟机、模拟数字机、数字通用机、仿真专用机。
三、仿真的作用 1）优化系统设计 2）系统故障再现 3）验证系统设计的正确性
4）对系统，子系统进行性能评估
5）训练系统操作员
框图被更新或模块被旋转
绘制封装子系统模块图标时
4、封装编辑器之文档对话框
motorola(TI) DSP developer’s kit
3、提供仿真库的扩充和定制功能
4、应用领域
通信与卫星系统 航空航天
生物系统
汽车系统
船舶系统
金融系统
5、simulink在matlab家族中的位置
Stateflow Blockset Toolboxes coder RTW compiler
5.6 simulink的基本模块库
1、simulink公共模块库 信源模块（Source） 信宿模块（Sinks） 信号路由（Signal Routing） 数学运算模块库（Math operations） 端口及子系统库（Ports and Subsystems） 连续模块库（Continuous） 离散模块库（Discrete） 查表模块库（Look-Up Table） 用户定义函数模块（User-Defined Functions） 非线性模块库（Discontinuities）
rate=biterr(msg,msg_r);
2、时间流仿真
所有模块在同一时间步长上同时执行。
时间 信号发生 差错控制编码
数 据
数字调制 差错控制译码 信宿
5.3 simulink窗口环境简介
标题栏 菜单栏
5.4 基于simulink的一个简单仿真系统
信源 系统 信宿
5.5 simulink的基本操作
2）仿真语言：在高级语言的基础上，为面向专门 问题而开发的。 3）集成仿真环境
五、计算机仿真的一般过程
仿真问题和仿真目的描述
确定仿真方案 系统描述 建立系统数学模型 建立仿真数学模型 编写仿真程序 验证模型
是否符合要求 是否符合要求 是否符合要求
修改方案
修改模型
修改程序
是否符合要求
进行仿真研究
5.2 simulink与matlab仿真
多端口输出选择器
量化器 信号上升、下降速率控制器 信号延迟器 饱和信号
三路选择器（根据输入2控制输出）
2、simulink专业模块库
5.7 仿真参数设置
解算器 仿真时间 仿真解法 误差容忍度
输出设置
discrere:针对无连续状态系统的特殊解法
变 ode45:基于Dormand-Prince 4-5阶的Runge-Kutta公式 步 长 ode23:基于Bogachi-Shampine 2-3阶的Runge-Kutta公式 解 ode113:变阶次Adams-Bashforth-Moulton解法 法
6）为管理、技术决策提供支持
四、仿真软件
仿真软件是一类面向仿真用途的专用软件，它可 以是面向通用的仿真，也可能是面向某个领域的仿真。 功能：1）为仿真提供算法支持 2）模型描述，建立计算机仿真模型 3）仿真实验的执行、控制 4）仿真数据的记录、分析 5）仿真数据管理
仿真软件的三个层次：
1）仿真程序库：由一组完成特定功能的程序组成 的集合，专门面向某一问题或一个领域。
1）向子系统模块中传递参数 2）“隐藏”子系统中不需要过多展现的内容 3）保护子系统中的内容，防止模块实现被随意篡改。
1、封装编辑器之图表编辑对话框
首先封装后，再选中子系统图表，执行edit/edit mask 。
子系统模块图表绘制命令
图表显示界 面控制参数
1）图表显示界面控制参数 icon fram：设置图表边框为可见或不可见
信源模块（Source）
有限带宽白噪声输入脉冲信号
输入斜坡信号 输出频率随时间线性变换的正弦信 号 输入服从高司分布的随机信号
输出当前仿真时间 输入周期信号 常数输入 信号发生器 以固定速率输出当前仿真时间 信号产生 从matlab工作空间中输入数据 正弦信号初始器
输入阶跃信号 从.mat文件中输入数据
3、封装编辑器之初始化设置对话框
初始 化命 令
initialization commands（初始化命令栏）
一般为matlab命令，在此可定义封装后子系统工作空间 中的各种变量，这些变量可以被封装子系统模块图标绘制命令、 其它初始化命令或子系统中的模块使用。 当出现以下情况时，初始化命令被执行： 模型文件被载入
离散模块库（Discrete）
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
线性离散系统的滤波器描述 线性离散系统的状态空间描述 离散时间积分器 离散信号的一阶保持器 单步积分延迟，输出为前一输入 单位延迟
离散信号的零阶保持器
查表模块库（Look-Up Table）
表数据选择器（从表中选择数据） 对输入信号进行内插运算 输入信号的一维线性内插
系统仿真是研究系统的一种重要手段，而系统模 型是仿真所研究的直接对象。 2、系统模型 实体模型：根据相似性建立 模型 数学模型:原始系统数学模型；仿真系统数学模型
动态模型：描述系统动态变化过程
静态模型：平衡状态下系统特性值之间的关系
二、计算机仿真
1、仿真的概念
以相似性原理、控制理论、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实验研究的一门综合 性技术。 2、仿真分类 实物仿真：建造实体模型 数学模型：将数学语言编制成计算机程序 半实体模型：数学物理仿真
信号组合器 信号探测器 信号维数改变器 选择或重组信号 信号属性修改 输入信号宽度
数学运算模块库（Math operations）
求信号绝对值 输出强制系统输入为零的代数 状态 按位逻辑运算 逻辑真值查找
矩阵增益 求输入的最小、大值
乘法或除法器
从输入实部与虚部构 造复数
输出输入复数的幅值与相位
输出系统输入的的实部或需部 点乘运算
ode15s :钢性系统的变阶次多步解法
仿 真 解 法
ode23s :钢性系统的固定阶次单步解法
discrere:针对无连续状态系统的特殊解法
定 ode5: ode45确定步长的函数解法 步 ode4:使用固定步长的经典4阶的Runge-Kutta公式的函数解法 长 解 ode3: ode25的确定步长的函数解法 法
code=encode(msg,n,k,'bch');
modu=dmod(code,fc,fd,fs,'qask',m);
modu_noise=modu+randn(length(modu),1);
demo=ddemod(modu_noise,fc,fd,fs,'qask',m);
msg_r=decode(demo,n,k,'bch');
ode1 :固定步长的Euler解法
ode2 :使用固定步长的经典2阶的Runge-Kutta公式的函数解法
Refine output
输 出 选 项
Produce additional output
Produce specified output only
5.8 子系统
建立子系统有助于简化系统结构，提高系统设 计的层次性。 一、子系统的概念 是系统构成的一部分，表现形式为具有几个输 入输出端口的模块，内部结构在系统中不表现出来。 二、子系统分类 无条件子系统 条件执行子系统 1、使能子系统 2、触发子系统 3、函数调用图表为透明或不透明
icon rotation:设置图表为固定或可旋转显示 drawing coordinates:设置图表绘制命令所使用的坐 标系单位 2）图表绘制命令栏
2、封装编辑器之参数设置对话框
参数 设置 控制 参数 描述 参数 对应 变量
参数 设置 列表
第五章 Simulink建模与仿真
第五章 Simulink建模与仿真
5.1绪论
一、系统与模型 1、系统 系统是指具有某些特定功能，相互联系、相互作 用的元素集合。 系统的两个基本特征：整体性、相关性