第三章 matlab的simulink建模与仿真

3、信号组合与分支
3、运行仿真
四、simulink子系统介绍
1、子系统生成
在已有的系统模型中建立子系统
先建立空的子系统
2、建立复杂系统模型
自下向上的设计思路
自顶向下的设计思路
3.5 simulink与matlab的接口设计
一、使用工作空间变量设置系统模块参数
二、将信号输出到workspace
3、其它子系统
可配置子系统，代表用 户定义库中的任意模块， 只能在用户定义库中使用。 函数调用子系统。
for循环
信号组合器
信号探测器 信号维数改变器
函数调用发生器
向goto模块传递信号
选择或重组信号
信号属性修改 输入信号宽度
Sinks（系统输出模块库）
以数值形式显示输入信号
悬浮信号显示器
为子系统或模型提供输出端口 信号显示器 当输入非零时停止仿真 中断输出信号 将仿真数据写入.mat文件 将仿真数据输出到matlab工作空间 使用matlab图形显示器
三、从workspace中产生信号源
四、向量与矩阵
五、matlab function与function模块
Fcn： 用于实现简单函数关系 输入总表示成u（可是一向量） 输出是一标量 Matlab Fcn： 用于调用matlab函数实现某一 功能 所调用函数只能有一个输出 （可以是一个向量）
单输入函数只需要使用函数名， 多输入需引用相应的元素
在每个仿真步长内都需要调用 matlab解释器
例：信号平方运算
3.6 simulink子系统技术
一、回顾
1、通用子系统的生成
2、子系统的基本操作
子系统的命名
子系统的编辑
子系统的输入
子系统的输出
子系统的参数设置
二、simulink高级子系统技术
使能子系统
触发子系统
函数调用子系统
1、条件子系统的建立方法
nonlinear control
4、提供仿真库的扩充和定制功能
5、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
3、simulink在matlab家族中的位置
Stateflow Blockset Toolboxes coder RTW compiler
simulink MATLAB
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
Discrete（离散系统）
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 单位延迟 离散信号的零阶保持器
幅值与相位转化为复数形式
特定的一些数学函数
Nonlinear（非线性系统模块库）
死区间歇
库仑粘贴信号 死区信号 双输出选择器（手动） 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）
Signal &System（信号和系统模块）
对信号进行分配 由输入产生总线信号 总线信号选择器 用户定义的数据存储区 从数据存储区中读取数据 向数据存储区写数据 数据类型选择器 信号分解器 从goto模块中获得信号 Goto模块标记控制器 将信号与特定的偏移值比较 初始化信号 矩阵串联器 合并输入信号为一个输出 模块控制信息
三、连续系统模型表示
例：
t=0:0.1:5;
ut=t+sin(t);
utdot=1+cos(t);
yt=ut+utdot;
plot(yt);grid;
四、混合系统 混合系统一般都是由系统各部分输入与输出间的 数学方程所共同描述的。
例：一混合系统：输入为一离散变量u(n)，n=1，2， 3…系统由离散、连续系统串联而成，其中离散系统输 出经过一个零阶保持器后作为连续系统的输入。其中离 散系统的输入输出方程为y(n)=u(n)+1，u(n)=n/2，系 统采样时间为Ts=1s.
Simulink描述为： t=1:0.1:99.9; n=1:100; un=0.5*n; yn=un+1; for i=1:length(n)-1 for j=1:length(t) if t(j)>=n(i)&t(j)<n(i+1) y(j)=sqrt(yn(n(i)))+sin(yn(n(i))); end end end plot(t,y);grid;
Function&Tables（函数与表库）
表数据选择器（从表中选择数据） 求取输入信号的数学函数值 对输入信号进行内插运算 输入信号的一维线性内插 输入信号的二维线性内插
输入信号的n维线性内插
M函数（对输入进行运算输出结果） 多项式求值 查找输入信号所在范围 S-函数模块 S-函数生成器
Math（数学运算库）
第三章 matlab的simulink建模 与仿真
3.1 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
对系统的研究从以下三个方面入手：
1）实体：组成系统的元素，对象
2）属性：实体的特征
3）活动：系统状态变化的过程
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
连续系统的输入输出方程为： y(t ) u(t ) sin u(t ) u(t)与y(n)的数学关系为： u(t ) y(n), nTs t (n 1)Ts 整个系统的方程描述：
y (t ) u (n) n / 2, n 1,2,3... y (n) u (n) 1, y (n) sin( y (n)),n t n 1
else
y(I)=u(I).^2;
y(I)=sqrt(U(I));
end
End
Plot(u,y);grid
二、离散系统的simulink描述
例：
y(1)=3;
u(1)=0;
for i=2:11
u(i)=2*i;
y(i)=u(i).^2+2*u(i-1)+2*y(i-1); end plot(u,y);grid;
3）在一个仿真时间步长内，simulink可以多次进出一 个子系统。 原子子系统：
1）子系统作为一个“实际”的模块，需顺序连续执行。
2）子系统作为整体进行仿真。
3）子系统中的模块在子系统中被排序执行。
建立原子子系统：
1）先建立一空的原子子系统。
2）先建立子系统，再强制转换成原子子系统。
Edit/block parameters
二、matlab函数仿真与simulink仿真的区别
1、数据流仿真
按照数据流的顺序，依次执行，即处理的数据首 先通过一个运算阶后在激活下一个运算阶。 例如：m=13; n=15; k=11; fc=10000; fd=1000; fs=100000;
msg=randint(k*100,1);
code=encode(msg,n,k,'bch');
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
2、使能子系统
Reset:执行时，系held：统中的状态被重新设置为初始参
Held：执行时，系统的状态保持不变
3、触发子系统
4、触发使能子系统
5、原子子系统
虚子系统：对通用子系统与使能子系统
1）子系统只是系统模型中某些模块组的图形表示
2）子系统中的模块在执行时与其上一级模块统一被排 序，不受子系统限制。
3.4创建simulink模型（简单入门）
一、启用simulink并建立系统模型 启动simulink： （1）用命令方式：simulink （2）
二、simulink模块库简介 1、simulink公共模块库 Continuous（连续系统）
连续信号数值积分 输入信号连续时间积分
单步积分延迟，输出为前一输入
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
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 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 信号增益 信号逻辑运算 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 关系运算器 求整运算器 符号运算 渐变增益 对输入求和或差 三角与双曲函数
Subsystem（子系统模块库）
可配置子系统 原子子系统 使能子系统 使能触发
条件执行子系统
通用子系统
Switch-case子系统 Switch-case动作子系统
For循环
函数调用 If条件
触发子系统
当型循环子系统