第2章仿真工具Simulink简介
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：
SIMULINK模块介绍
SIMULINK模块介绍simulink模块介绍Simulink是一种基于模块化的工具，用于建立和仿真动态系统。
它是MATLAB的一个扩展模块，主要用于进行连续时间和离散时间系统的建模、仿真和分析。
Simulink的模块化设计使得用户可以通过简单地将各种模块连接在一起来构建复杂的系统模型。
Simulink提供了一个可视化的环境，让用户可以通过图形化方式来建立系统模型。
用户可以通过拖放不同的模块，如输入、输出、运算符等，来创建系统模型。
用户还可以通过调整模块的参数来定义系统的行为。
Simulink的模块库包含了各种各样的模块，用于建立各种类型的系统模型。
例如，Simulink提供了模块用于建立传感器和执行器的模型，模块用于建立控制器的模型，以及模块用于建立动力系统的模型等。
用户可以根据自己的需要选择合适的模块来创建系统模型。
Simulink还提供了丰富的仿真功能，使用户可以对系统模型进行仿真和分析。
用户可以设置模拟的时间范围、步长和求解器等参数，来执行仿真。
Simulink会根据用户设置的参数来计算系统模型在仿真时间范围内的行为，并将结果显示在仿真结果图中。
用户还可以在仿真过程中观察系统的动态行为，并进行数据分析。
Simulink还支持代码生成功能，可以将用户创建的系统模型转换为可执行的代码。
用户可以选择不同的目标平台，如嵌入式系统、实时系统等，来生成相应的代码。
生成的代码可以直接用于控制硬件设备，例如实现自动驾驶等应用。
除了基本的建模和仿真功能外，Simulink还提供了许多高级功能，用于更复杂的系统分析和设计。
例如，Simulink提供了参数优化功能，用户可以根据给定的性能指标来优化系统模型的参数。
Simulink还提供了系统辨识功能，可以从实际系统的输入输出数据中，估计出系统的动态模型。
Simulink还可以与其他工具进行集成，如MATLAB、Stateflow等，进一步扩展系统建模和仿真的功能。
机理仿真 matlab simulink-概述说明以及解释
机理仿真matlab simulink-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章的开篇，用于引入读者对于文章主题的理解。
在本篇关于机理仿真matlab simulink 的长文中，引言部分可以包括以下内容：机理仿真是指利用计算机模拟和模型技术来模拟和分析各种物理系统的行为和性能。
随着计算机技术的不断发展和进步，机理仿真在工程领域中扮演着日益重要的角色。
Matlab作为一种强大的数学计算软件，被广泛应用于各种领域的仿真分析中。
而Simulink作为Matlab的扩展工具，更是为系统级建模和仿真提供了便利和高效性。
本文将介绍机理仿真在工程领域中的应用及其在Matlab和Simulink 中的具体实现方法。
在接下来的正文部分中，我们将详细讨论机理仿真的概念、Matlab在仿真中的应用以及Simulink的基本原理。
最后，我们将总结本文的主要内容，并展望机理仿真在工程领域中的应用前景。
希望通过本文的介绍，读者能够对机理仿真及其在Matlab和Simulink中的应用有所了解，并启发更多的研究和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，将首先对机理仿真进行简要介绍，然后说明本文的结构安排，并明确本文的目的。
在正文部分，首先会介绍机理仿真的概述，包括其定义、作用和重要性。
接着将探讨Matlab在仿真中的应用，介绍Matlab在仿真中的特点和优势。
最后将详细讲解Simulink的基本原理，包括Simulink的工作原理、模块和运行流程。
在结论部分，将对全文进行总结，归纳本文的主要观点和结论。
同时，展望机理仿真在未来的应用前景，并进行一些探讨。
最后以一些结束语来结束全文，点亮全文的主题思想。
1.3 目的：本文旨在探讨机理仿真在工程领域的应用和价值，具体包括介绍机理仿真的概念和原理、阐述Matlab在仿真中的应用技术、深入解析Simulink 的基本原理。
Matlab系列之Simulink仿真教程
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
simulink简介
simulink 简介Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。
1.1 功能Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统， Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
.构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。
Simulink 与 MATLAB; 紧密集成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。
1.2 特点Simulink 拥有丰富的可扩充的预定义模块库以及交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图;以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理; 通过 Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码，而且可以提供提供 API 用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成;可以使用使用 Embedded MATLAB? 模块在 Simulink 和嵌入式系统执行中调用 MATLAB 算法 ;运行时使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译 C 代码的形式来运行模型;图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，可自行诊断设计的性能和异常行为;可访问 MATLAB 从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据，模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。
simulink介绍
（3）示波器的参数设置
单击 图标将弹出“示波器参数设置 （‘Sope’Parameters）”对话框
“General”选项卡中各个选项的含义如下： ①“Number of axes ”文本框：用于设置轴的个数， 可以用于实现对多个输入信号的显示。 ②“Time range ”文本框：用于设置X 轴（即时间轴） 的显示范围。 ③“Sampling ”下拉列表：当在该下拉列表选择 “Decimation”选项时可设置显示频度，如其设为n， 则每隔n-1 个数据点都给予显示。如果选“Sample time”可设置显示点采样时间，如果为0表示显示连续 信号，-1表示显示方式取决于输入信号，任何大于零 的数据表示显示离散信号的时间间隔。 ④ “Floating scope”复选框：若选中该复选框，则 表示示波器以游离方式工作。
变步长Variable-step的算法
固定步长Fixed-step的算法
仿真精度：变步长算法在误差超过误差容限时会自动对仿真 步长作适当修正，误差容限的选择关系到微分方程求解的精度。 相对精度relative tolerance(1e-3)、绝对精度absolute tolerance(1e-6)。
④模型图加阴影：选中需要加阴影的模块，选Format | Show drop shadow菜单项 ⑤给模型图加颜色：选中需要加颜色的模块，选Format | foregroundcolor菜单项，添加模块的前景色。选Format | Backgroundcolor菜单项，添加模块的背景色。选Format | Screencolor菜单项，添加模块图的背景色。 ⑥改变模型图的字体：选中需要改字体的模块，选Format | Font菜单项，弹出对话框，可以改变字体了。
4. 模型图的优化 ①模块的翻转：在format命令中选flip block项，对 选中的模块翻转，选rotate block项对选中的模块旋 转90度。 ②信号线分叉：按住键，用鼠标左键点击需要分叉 的连线接点，拖动鼠标，连接到目的端点。 ③模型图的标注：模块的标注，双击模块原有的标 注，直接修改。连线的标注，双击需要标注的连线， 在文本框内进行标注。模型图的标注，在需要标注的 任意位置，双击鼠标左键，在出现的文本框内进行标 注。标注的位置和内容可以调整、隐藏 （format|hide name format|show name）和翻转 (format|flip name)。
仿真工具箱SIMULINK的简介
仿真工具箱SIMULINK的简介SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。
在SIMULINK环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真。
它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。
它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。
SIMULINK包含有SINKS（输入方式）、SOURCE（输入源）、LINEAR （线性环节）、NONLINEAR（非线性环节）、CONNECTIONS（连接与接口）和EXTRA（其他环节）子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模块。
用户也可以定制和创建用户自己的模块。
用SIMULINK创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。
用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。
在定义完一个模型后，用户可以通过SIMULINK的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。
菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。
采用SCOPE模块和其他的画图模块，在仿真进行的同时，就可观看到仿真结果。
除此之外，用户还可以在改变参数后来迅速观看系统中发生的变化情况。
仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。
模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具、MATLAB的许多工具及MATLAB 的应用工具箱。
由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。
simulink基础知识
simulink基础知识Simulink 基础知识简介Simulink 是由 MathWorks 开发的用于动态系统建模和仿真的图形编程环境。
它与 MATLAB 软件紧密集成，提供了一个强大的工具集，适用于各种工程和科学领域。
图形建模Simulink 以拖放界面进行建模，用户可以使用称为块的预定义组件。
这些块代表系统中的元素，如信号源、放大器和控制器。
用户可以通过连接块来创建复杂系统模型。
直觉操作Simulink 具有直观的界面，使用户能够通过拖放块轻松创建模型。
通过双击块，可以访问其属性和参数，从而可以根据需要进行自定义。
模型仿真Simulink 模型可以针对用户定义的输入进行仿真。
仿真引擎解决模型中的方程，并生成输出信号。
这些信号可以在示波器或其他可视化工具中查看。
建模元素Simulink 提供了广泛的块库，用于构建各种系统模型。
这些块包括：信号生成块：产生输入信号，如正弦波和方波。
元件块：表示电阻、电容和电感等物理元件。
传输线块：模拟电气和流体动力系统中的传输线行为。
控制系统块：实现 PID 控制器、状态空间控制器和线性化控制器。
模型分析Simulink 提供了用于分析模型行为的强大工具。
这些工具包括：示波器：显示模型中信号的时域波形。
Bode 图：绘制系统的幅度和相位响应。
Nyquist 图：显示系统的稳定性。
与 MATLAB 集成Simulink 与 MATLAB 紧密集成，这使得用户可以访问 MATLAB的广泛功能。
用户可以在 Simulink 模型中嵌入 MATLAB 代码块，从而可以执行高级计算和数据处理任务。
应用领域Simulink 用于各种应用，包括：控制系统设计信号处理动力学建模机械系统模拟电路分析优点图形建模界面，易于使用广泛的块库，涵盖各种工程领域与 MATLAB 紧密的集成，提供强大的计算能力用于模型分析的强大工具集缺点对于大型复杂模型，仿真时间可能很长非线性系统的建模可能具有挑战性需要对 MATLAB 有基本的了解。
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信号源模块组
用户自定义模块组
附加数学与离散模块组
分别介绍各类 基本模块的功能
信号源模块组 输出模块组 连续系统模块组 离散系统模块组 数学运算模块组 查表模块组 非连续系统模块组 信号线路模块组 端口与子系统模块组 逻辑与位操作模块组 模型检测模块组 模型扩充模块组 信号属性模块组 用户自定义函数模块组
返回
离散系统模块组
模块功能说明
差分环节 离散微分环节 离散滤波器 离散状态空间 离散传递函数 离散零极点模型 离散时间积分器 一阶保持器 整数延时
离散系统模块组
模块功能说明 输出上一步的输出值 延时 离散一阶传递函数 离散传递函数 离散零点传递函数 单位采样周期的延时 权重移动平均 零阶保持器
返回
G(s)=
要求：写出程序代码
2.3 仿真工具Simulink简介
Simulink 是MATLAB的重要组成部分 面向结构图方式的仿真环境 作为系统建模和仿真的工具
Simulink主要功能 实现动态系统建模、仿真与分析 预先对系统进行仿真与分析，做适当的实时修改， 达到仿真的最佳效果
调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能
说 明
信号维数改变
取整运算
符号函数
正弦波函数
数 学
增益可变函数
运
若多维数组中某一维元素只有一则移出该维
算
模
减法函数
块 组
求和
元素求和函数
模 块
三角函数
功 能
一元减法函数
说
矩阵连接
明
权重采样时间计算
返回
查表模块组
模块功能说明
余弦函数查询表 直接n维信号查表 n维插值 一维查表 二维查表 n维信号查表 动态查询表 预查询索引搜寻 正弦函数查询表
写矩阵
标签可视化 信
号 线
索引向量
路 模
手动选择开关
块 组
信号合并
在多输入中选择一输出的开关
模
混路器
块
功
选路器
能
说 明
多路开关
返回
结构子系统
端
单元子系统
口 与
代码重用子系统
子 系
使能
统
使能和触发子系统
模
块
使能子系统
组
For循环控制子系统
模
函数响应生成
块 功
函数响应子系统
能 说
条件操作
明
If语句作用子系统
输入端口
端
模型
口 与
输出端口
子 系
子系统
统 模
子系统样例
块 组
条件选择
Switch语句作用子系统
模
块
触发操作
功
能
触发子系统
说
明
While循环控制系统
返回
位清零
逻
置位
辑
与
逐位操作
位 操
组合逻辑
作 模
与常量比较
块 组
与零比较
检测突变
模 块
检测递减
功 能
检测负下降沿
说 明
检测非负下降沿
检测递增
逻
检测非负上升沿
提高开发系统的效率
2.3.1 Simulink界面
打开Simulink库浏览器
通用用户模块组
模
连续系统模块组
块
库
非连续系统模块组
功
能
离散系统模块组
说
明
逻辑和位操作模块组
查表模块组
数学运算模块组
模型检测模块组
模型扩充模块组
模
端口和子系统模块组
块 库
非连续系统模块组
功 能
信号线路模块组
说 明
输出模块组
②选定模块，在工具栏 中选择“Copy”与 “Paste”按钮
③在选定的模块处点击 鼠标右键，在弹出的 菜单中选择“Copy” 与“Paste”选项
④按住“Ctrl”键，按 下鼠标左键，将选定 的模块拖动至适当的 位置。
3）模块的旋转与翻转 旋转
翻转
4）模块的连接。
5）模块的插入
6）模块的名称操作
模块功能说明
模块支持表 文档模块 模型信息 基于时间的线性分析 触发线性分析
返回
信号属性模块组
模块功能说明
多路信号转化向量 数据类型转换 继承数据类型转换 数据类型复制 数据类型传送 数据类型传送样例 数据类型缩放
信号属性模块组
模块功能说明
显示信号初始状态 信号探测 比率变换 信号转换 信号特性检测 权重采样时间 信号带宽检测
功
能
正弦信号
说
明
阶跃信号
均匀分布随机数
返回
输出模块组
模块功能说明
数字显示 浮动示波器 输出端口 示波器 仿真停止 信号终结端 将数据写入文件保存 将数据写入工作空间 显示二维图形
返回
连续系统模块组
模块功能说明
输入信号微分 输入信号积分 状态空间系统模型 传递函数模型 输入信号固定延时 输入信号可变延时 输入信号定义延迟时间 零极点模型
辑
与 位
检测正上升沿
操 作
提取位
模 块
检测开区间
组
动态检测开区间
模 块
逻辑运算
功 能
关系运算
说
明
算术平移
返回
参数确定
检测离散的斜率
模 型
检测动态区间范围
检 测
检测动态下限
模
检测动态变化范围
块
组
检测动态上限
检测分辨率
模
检测静态区间范围
块 功
检测静态下限
能
检测静态变化范围
说
明
检测静态上限
返回
模型扩充模块组
返回
磁滞回环
黏性摩擦
非
死区非线性
连
续
动态死区非线性
系 统
冲击非线性
模 块
量化非线性
组
信号变化率限制
信号变化率动态限制
模 块
滞环比较器
功 能
饱和输出
说
动态饱和输出
明 阈值过限清零
返回
信号线路模块组
模块功能说明
信号总线分配器 信号总线生成器 信号总线选择器 数据存储 数据存储读取 数据存储写入 分路器 环弦波
信
仿真时间
号
源
常数
模
块
无限计数器
组
有限计数器
模
在规定的采样间隔产生仿真时间
块
功
来源为数据文件
能 说
来源为MATLAB的工作空间
明
接地端口
输入信号端口
脉冲发生器
斜坡信号
信
产生正态分布的随机数
号
源
生产规律性重复信号
模 块
重复序列内插值
组
重复阶梯序列
模
创建信号
块
普通信号源发生器
返回
用户自定义函数模块组
模块功能说明
嵌入MATLAB函数 用户自定义函数 M文件的S函数 现有函数 调用S函数 建立S函数 S函数样例
返回
2.3.2 控制系统动态结构图模型建立
1．模型窗口的建立
2．模块的创建与操作 （1）创建模块
（2）模块操作 1）模块的选择
2）模块复制
①在选定模块处，按住 鼠标右键并拖动至适 当位置
绝对值
加法
数 学
代数约束
运 算
赋值
模
偏重
块
组
复数转化为幅值和相角形式
复数转化为实部和虚部形式
模
块
除法
功 能
点乘
说 明
增益运算
输入幅值和相角形式合成复数
常用数学函数
矩阵串联
数 学
最值运算函数
运 算
最大最小值运算函数
模
按指定顺序改变数组维数
块
组
多项式函数
乘法运算
模
块
元素乘法运算
功
能
输入实部和虚部形式合成复数
（3）连接分支线
（4）连接线的折曲和折点的移动
连接线折曲：选中已存在的连接线， 将鼠标指针指到待折处，先按住 “Shift”键，再按下鼠标左键， 拖动至合适处，释放鼠标左键。
折点移动：选中折线，将鼠标指针 指到待移动的折点处，当鼠标指针 变为一个小圆圈时，按下鼠标左键 并拖动折点至希望处，释放鼠标左 键。