第2章simulink 仿真技术(12ji)

2）模块的复制 如果需要几个同样的模块，可以使用按住 鼠标右键并拖动基本模块可进行拷贝。也 可以在选中所需的模块后，使用【Edit】菜 单上的【Copy】和【Paste】。 3）模块的移动 方法：选取中需移动模块，按住鼠标左键 将模块拖到合适的地方即可。 4）模块的删除 在选中待删除模块后，按鼠标右键,在弹出 的子菜单中单击Clear可以完成。
图 2-9 simulink模模块 模型浏览器中Simulink名下的模型共有9大类: 1) 连续系统(Continuous)模块库
主要用于构建连续控制系统的仿真模型
微分运算:对输入信号的做微分运算
积分运算:对输入信号的做积分运算
状态方程:建立状态方程
计算点积:输出两个输入信号的点积
逻辑运算:与、或、非等逻辑运算符 乘法运算:对输入信号做乘法算符 比较运算:>、<、=等算符
信号综合：综合多路信号
4) 端口和子系统(Ports and Subsystems)模块库 子系统：表示在另一系统之内的子系统 5) 信号分配(Signal Routing)模块库 信号分解：将一个向量信号分解输出 手动开关：双击该开关，开关输出在两个输入
3.simulink模型窗的组成
（1）工具条：最左边的几个图标具有标准Windows的 相应操作功能。 （2）状态栏：以图2-10为例，自左至右的文字表示： ①“Ready”表示模型已准备就绪而等待仿真指令。 ②“100%”表示编辑窗模型的显示比例。
③仿真历经的时刻为“T=0”。
④仿真所选取用的积分算法是“ode45”。此外仿真过程中， 在状态栏的空白格中还会出现动态信息。
2.3 仿真算法及仿真参数设置 从模型编辑窗口的Simulation菜单中选择 Configuration parameters命令，打开一个仿真 参数对话框。仿真参数对话框包含5个可以相互 切换的选项卡：
(1) Solver选项卡：用于设置仿真起始和停止时间， 选择微分方程求解算法并为其规定参数，以及 选择某些输出选项。
1．模型概念和文件操作
1）什么是simulink模型
simulink模型通常包含3种“组件”：
信源（Source）、系统（System）以及信宿（Sink）。 图2-11示出了这种模型的一般性结构。
信源
2）模型文件的操作
系统
信宿
图2-11 simulink模型的一般性结构
模型文件的操作主要有4个：新建、打开、存盘和打印。
解算器(Solver)对话框的参数设置
最基本的参数设定包括仿真的起始时间与终 止时间，仿真的步长大小与解算问题的算法 等。 (１) “Ｓimulation time”栏为设置仿真时间 在“Start time”与“Stop time”旁的编辑 框内分别输入仿真的起始时间与停止时间， 单位是“秒”。
加扩展名.mdl);
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在模块库浏览器窗口或模型编辑窗口的File菜
单中选择Open命令， 然后选择或输入模型的名字; 单击模块库浏览器窗口工具栏上的 Open a model命令按钮 或模型编辑窗口工具栏上的Open model命令按 钮
●
2. simulink模块库浏览器界面 simulink模块库浏览器界面组成如图2-9所示。
改变模块名的位置： 移动模块名的另一种方法是：点击模块名， 出现编辑框后，可用鼠标拖，如果模块的输 入输出端位于其左右两侧，则模块名缺省地 位于模块下方；否则位于模块的左外侧。 隐藏模块名： 点中模块后，选用菜单【Format：Hide Name】，可以隐藏模块名。与此同时，菜 单也变为【Format：Show Name】。
示波器输出
示波器的使用和数据保存
示波器参数 设置第一页 （General）
Number of axes：用于设定示波器的输入信号端口
的个数，其预设值为1
示波器参数设置第二页（Data history）
Limit data points to last： 可显示的数据点数，预设值为5000，即可显示
(2) Date Import/Export选项卡：用于管理对 MATLAB工作空间的输入和输出。
(3) Diagnostics选项卡：用于设置在 仿真过程中出现各类错误时发出警告 的等级。
(4)Real-time Workshop选项卡： 用于设置若干实时工具中的参数。如 果没有安装实时工具箱，则将不出现 该选项卡。
1）Variable-step可变步长类型算法
这类仿真算法可以自动调整步长，并通过减小
步长来提高计算的精度，并提供零点检测（Zero
Crossing Detection）功能。属于Variable-
step的仿真算法有：ode45、ode23、ode113、
ode15s、ode23s、ode23t、ode23tb以及 discrete。
现将各种算法介绍如下： （1）“ode45” ：它是一种一步解法，即只要
知道前一时间点的解y (tn-1 ) ，就可以立即计算
当前时间点的方程解y (tn) 。对大多数仿真模型
来说，首先使用ode45 来解算模型是最佳的选择，
所以在SIMULINK 的算法选择中将ode4 5 设为 默认的算法。
（2）“ode23”：也是一种一步算法。在容许误 差和计算略带刚性的问题方面，该算法比 ode45 要好。 （3）“ ode113” ( Adams) ：ode113 是一种多步算法，也就是需要知道前几个时间点的 值，才能计算出当前时间点的值。在误差要求很严 时，ode113 算法较ode45 更适合。
(２) “Solver options”栏为选择算法的操作， 包括许多选项。
“type”栏的下拉式选择框中可选择
变步长(Variable-step)算法 固定步长（Fix-step）算法。
在SIMULINK 的仿真过程中选择合适的算法是很
重要的，仿真算法是求常微分方程、传递函数、状
态方程解的数值计算方法。
图2-10 模型窗的组成
（3）菜单栏： 主要包含【File】【Edit】【View】 【Simulation】【Format】【Tools】几项主 要菜单项。 4．Simulink的退出 为了退出Simulink，只要关闭所有模型编 辑窗口和Simulink模块库浏览器窗口即可。
2.2 simulink基本操作
5000个数据，若超过5000，则删掉前面的保留
后面的。也可关闭该项，则所有数据都显示，
在计算量大时对内存的要求较高一些。
7) 信号源(Sources)模块库 用于产生系统的激励信号,也可从工作空间 或.mat文件读入信号 从工作空间读入信号
从.mat文件读入信号
接地端
脉冲发生器:产生规则的脉冲信号
斜坡输出:产生按一定斜率上升或下降的斜坡信号
锯齿波发生器:产生一个时基和高度可调的 锯齿波系列 阶跃信号:产生幅值、起始时间可调的阶跃信号
8) 用户自定义函数(User-Defined Functions)模块库 可在系统模型中插入数学公式、M函数、Ｓ函数 自定义数学表达式 调用Matlab函数
调用由S函数编写的程序
（4）“ode15s”：属于NDFs算法，用于解决刚性
（stiff）问 题，它是一种多步算法 。当ode45、
ode113无法解决问题时，可以尝试采用ode15s去
斜坡函数:限制输入信号的上升和下降的变化率
滞环控制:模拟带滞环特性的继电器环节
饱和限制:设置输出的正负限幅值,模拟环节的
饱和特性 2) 离散系统(Discrete)模块库 主要用于构建离散控制系统的仿真模型,各模 块功能基本上与连续系统模块库相对应
3) 数学运算(Math Operations)模块库 取绝对值:取输入信号的绝对值或模
3．设置模块参数
为了对动态系统进行正确的仿真与分析，必须设置 正确的系统模块参数与系统仿真参数。 模块参数的设置方法如下：
（1）双击模块，打开模块的参数设置对话框。 参数设置对话框包括系统模块的简单描述、模块的 参数选项等信息。注意，不同系统模块的参数设置 不同。
（2）在参数设置对话框中根据系统的要求在相应 的参数选 项中设置合适的参数。
7）模块的旋转 缺省状态下的模块总是输入端在左，输出端在右， 通过选用【Format：Flip Block】, 可以将选定模块旋转180°； 而选用【Format：Rotate Block】, 可以将选取模块旋转90°。
8）模块名的操作 修改模块名： 点击模块名，将在原名字的四周出现一个编 辑框。此时，就可对模块名进行修改。 当修改完毕，将光标移出编辑框，点击即结 束修改。 模块名字体设置： 选用菜单【Format：Font】，打开字体对话 框后，根据需要设置。
1）模块选择
被选定的模块四个角处出现小黑块，这种小黑块称为
柄。 选定单个模块的操作方法： 用鼠标指向待选模块，点击鼠标左键即可。 选定多个模块的操作方法： 方法一：按下【Shift】键，依次单击所需选定的模 块；
选定多个模块的操作方法： 方法二： 按住鼠标任一键，拉出矩形虚线框， 将所有待选取模块包在其中，然后松开按键， 于是矩形里所有模块 (包括与连接模块的信号线) 均被选中 。
多项式传递函数:分子分母以多项式表
示的传递函数
零极点传递函数:以零极点表示的传递函数
2) 非线性系统(Discontinuities)模块库 主要用于模拟各种非线性环节
间隙:模拟间隙非线性环节(如齿轮) 库伦和粘滞摩擦:模拟含有粘滞和静摩擦 特性的非线性环节 死区:设定死区范围
阶梯信号:根据输入产生阶梯信号
第2章 simulink 仿真技术
2.1 simulink介绍
Simulink是MATLAB的重要组成部分,是一
个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件