MATLAB7.0使用详解-第9章 SIMULINK交互式仿真集成环境

9.7 设置仿真参数
当选中模型窗口菜单栏的Simulation/Start时， SINMULINK就开始用一种数值解算法方法去求解一 组微分或差分方程。读者为了得到正确的、想要 的仿真结果，必须对各种仿真参数进行设置。其 中包括系统模块参数设置、示波器参数设置、仿 真起始和终止时刻的确定、仿真步长的选择、数 值积分算法的选择、是否从外界获取数据、是否 向外界输出数据等。
9.4.2 专业模型库
除了前面介绍的SIMULINK公共模块库之外，SIMULINK还包含了许 多面向不同专业的模块集，以便从事其他领域的设计人员快速建 模。在这里就不再一一介绍其功能了，如果读者想进一步了解相 关内容可以参考SIMULINK的Help文件。具体操作如下，先打开 SIMULINK库浏览器窗口，在菜单栏中选择Help/Simulink help命 令，这时就会弹出Help帮助界面，如图所示。
9.5.2 模型的仿真过程
SIMULINK的仿真就是在用户指定的时间段内按照模型提供的初始条件，按 照一定的流程计算系统的状态变化和输出的过程。包括两个执行阶段：初 始化阶段和动态计算阶段。 1．初始化 模型仿真在初始化阶段主要需要完成以下工作。 （1）确定模块计算的实际参数，主要通过评估模型参数得到。 （2）展开模型的继承关系。每个子系统用其所包含的模块代替。 （3）确立模块运行的次序。 （4）确定模型中非显式设置信号的属性，如名称、数据类型等。并检查 每个模块是否能够接收到连接它们输入端的信号。 （5）确定模块的采样时间。 （6）分配和初始化存储每个模块状态值和输出当前值的存储空间。 2．动态计算阶段 一般的仿真模型都是通过数值积分来计算的。在仿真的时间段里， SIMULINK在每一个时间间隔点都是按顺序计算系统状态和输出值的，这些 计算状态和输出的时间点成为时间步长，相邻两个时间点间的长度称为步 长，步长的大小取决于求解器的类型。在每个时间步长里，SIMULINK计算 系统输入、状态和输出，并更新模型来反映计算出的值。
9.5 了解SIMULINK的工作机理
SMULINK通过其基于Windows的模型化图形设计， 屏蔽了许多繁琐的编程，大大简化了我们对实际 问题模型化的过程。但若想更加灵活地使用 SIMULINK，就必须了解其工作机理。简单来说， SIMULINK建模大体分为两步，一是通过模块组合 的方法创建模型，二是对创建的模型进行仿真。 下面就来介绍模型的基本结构和其仿真过程。
9.3 SIMULINK的工作环境
在SIMULINK中启动了两个基本的窗口，即库浏览 器窗口和模型窗口，下面将对这两个窗口的主界 面进行重点介绍，以便读者在实际操作中熟练使 用。
9.3.1 SIMULINK库浏览器窗口
9.3.2 SIMULINK模型窗口
SIMULINK模型窗口，如图所示。它是建模的基本窗口，下 面将就其菜单栏、工具栏和状态栏作详细介绍。 菜单栏：各菜单中选项名称及功能依次介绍如下。
1.File菜单 2.Edit菜单 3.View菜单 4.Simulation菜单 5.Format菜单 6.Tools菜单 7.Help菜单
9.4 SIMULINK的模块库
模块库是SIMULINK的一个重要概念。在SIMULINK 的模块库中，可大体分为两类，一类是SIMULINK 的公共模型库（如图所示），一类是SIMULINK的 专业模型库（如图所示）。
9.6.2 对模块的操作
假设读者想把正弦信号放大3倍，并与脉冲信号一起合成为 向量信号，再将合成的向量信号分解为标量信号，将所有 的信号改变通过示波器显示出来。下面将结合对模块操作 的讲解，边讲解边建立模型，以下将该模型称为untitled*。 1.模块的选择 2．模块的选定 3．模块的复制 4．模块的连接 5．模块的插入 6．模块的移动 7．模块的删除 8．模块的旋转 9．模块名的操作 10．模块的阴影效果 11．模块颜色的改变 12．模块大小的改变
9.7.1 系统模块参数设置
系统模块只有在参数设置后才能满足用户要求和仿真要求。不同的模块具 有不同的参数设置，用鼠标左键双击模块就可以弹出模块设置对话框，图 9.42就是增益模块的对话框。 参数设置对话框由功能说明框和参数设置框组成。功能说明框用来说明模 块的使用方法和主要功能；参数设置框用来设置模块的参数。例如，在增 益模块参数设置框中，有“主要”、“信号类型”、“参数数据类型”3 个选项卡。每个选项卡下面都有4个按钮：OK（确定）、Cancel（取消）、 Help（帮助）、Apply（应用），在输入相应的参数后，使用这4个按钮可 以进行相应的操作。图显示了untitled*模型中增益模块的增益系数设置 为3。
9.4.1 公共模型库
1．Commonly Used Blocks（常用模型库） 2．Continuous（连续系统模型库） 在SIMULINK公共模型库中单击Continuous，看到如图9.13所示的连续 模块。 3．Discontinuities（非连续系统模型库） 4．Discrete（离散模块） 5．Logic and Bit Operation（逻辑和位操作模块） 6．Lookup Table（查表库） 7．Math Operations（数学运算库） 8．Model Verification（模型验证库） 9．Model-Wide Utilities（关于模型的实用模型库） 10．Ports&Subsystems（端口和子系统模块库） 11．Signal Attributes（信号属性模块库） 12．Signal Routing（信号通路模块库） 13．Sinks（信号输出模块库） 14．Sources（信号源模块库） 15．User-Defined Functions（用户自定义函数模块库）
9.6 SIMULINK模型的构建
在前面的小节中，对于SIMULINK的工作环境以及 工作机理进行了简要介绍。在这一节中，将重点 介绍如何在SIMULINK模型窗口中建立一个直观的 模型，以及如何对模型文件、模块、信号线等进 行相关的操作。
9.6.1 对模型文件的操作
对模型文件的操作主要有4个：新建、打开、存盘和打印。 （1）新建模型。新建模型可以打开一个名为untitled的模型窗口。有两 种方法可以完成上面的动作。 （2）打开模型。打开已经存在的模型有以下3种方法。 （3）对模型存盘。SMULINK模型的存储形式是.mdl文件，称为模型文件。 其保存方式与Windows操作完全相同，方法有3种。 （4）打印模型。单击模型窗口中的图标或选择菜单栏的File/Print，弹 出打印对话框，出现一个如图所示的选项框，通过点选上面的复选框，可 以打印以下相关内容：当前系统（Current system）、当前系统及其上层 （Current system and above）、当前系统及其下层（Current system and below）、整个系统（All systems）。
9.1 安装SIMULINK软件包
SIMULINK是MATLAB的一个工具箱软件包，在 MATLAB的典型安装类型中是默认安装SIMULINK软 件包的。而在的MATLAB的自定义安装类型中， SIMULINK软件包是否安装要看在安装MATLAB过程 中，是否勾选了SIMULINK复选框，如图所示。
第9章 SIMULINK交互式仿真集成环境
SIMULINK是基于MATLAB的图形化仿真设计环境，是MATLAB 提供的进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。 在SIMULINK环境中，用户可以脱开理论阐述必须进行理想 化假设的无奈，实时了解一些自然因素（如摩擦、风阻等） 以及其他一些随机因素对系统行为的影响。 SIMULINK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等。 SIMULINK和MATLAB是高度集中在一起的，因此，它们之间 可以进行灵活的交互操作。在MATLAB7.x的版本中，由于有 许多可供直接使用的工具箱和模块，因此它在航天、通信、 控制、信号处理、电力系统等诸多领域都有广泛的用途。
9.6.4 对模型的注释
为了更好地理解模型，读者可以在模型窗中书写 注释。 模型注释的创建：在需要创建注释的区域双击鼠 标左键，出现编辑框后，只需在其中键入需要注 释的内容，然后将鼠标移出编辑框外单击即可。 移动注释位置：在模型注释上单击鼠标左键的同 时拖动鼠标到合适的位置即可。 注释文字的字体设置：在模型注释上单击鼠标左 键，待出现编辑框后，将其中需要更改的内容全 选，然后选择模型菜单栏Format/Font，打开字体 设置对话框，可以设置注释的字体及大小。设置 完后，将鼠标移出编辑框单击即可。图的注释就 是选择“小三”大小、Arial字体写成的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.7.2 示波器参数设置
在SIMULINK仿真中，示波器的使用是非常多的。适当的参数设置 能够给用户带来更加直观的显示结果。在示波器设置中，数据长 度的缺省设置是5000，当数据长度超出5000时，最前面的数据将 被遗弃。 1．示波器的工具条 示波器的工具条中包括以下工具按钮。 2．示波器的纵坐标设置 示波器的纵坐标设置步骤如下。 3．示波器属性对话框设置 单击示波器工具条图标，打开如图所示的示波器属性对话框。
9.7.3 仿真参数的设置
仿真参数的设置主要包括：Solver（解法器设置）、Data Import/Export（仿真参数输入输出）、Optimization（仿真优 化）、Diagnostics（仿真诊断）、Hardware Implementation （仿真硬件实现）、Model Referencing（参考模型）、Realtime workshop（实时工作间）。在模型窗口菜单栏中选择 Simulation/Configuration Parameter，就可以打开 Configuration Parameter（参数设置）对话框，如图所示。
9.8 连续系统建模实例
连续系统是指可用微分方程来描述的系统。在现 实世界中，很多物理系统都是连续时间的，连续 系统可分为：线性连续系统和非线性连续系统。 下面将主要介绍一些简单的连续数学模型的 SIMULINK模型实现，并将这些简单模型应用到相 对复杂的SIMULINK建模中。