MATLAB语言及应用-10 simulink入门
第2章 MATLAB语言基础-SIMULINK
习
题
2-15 已知向量x=[1 2 3 4 5]，y=[7 11 13 15 19]。试分别 用线性插值法和三次多项式插值法求x=1.3，2.4，3.7，4.8时 所对应的y值为多少。 2-16 在同一坐标下绘制函数x，x2，-x2，xsin(x)在 x∈[0,π ]的曲线。 2-17 用subplot命令在同一图形窗口中绘制以下四个函数的 图形： (1) y=x x∈[0,3] (2) y=xsin(x) x∈[-1,1] (3) y=x2 x∈[0,1.5] (4) y=tan(x) x∈[0,1.3] 2-18 使用plot命令绘制sin(x)，cos(x)曲线，要求用不同的 线型和颜色，并对两条曲线加标注以示区分。
题
15 18 B 20 36 25 45
，矩阵
，求 A \ B
2-8 已知矩阵
，求矩阵A的转置矩阵、逆矩阵、矩阵 的秩、矩阵的行列式值、矩阵的三次幂、 矩阵的特征值和特征向量。
2-12 求解线性方程组
2 x1 3x2 x3 2 x4 8 x1 3x2 x4 6 x1 x2 x3 8 x4 7 7 x1 x2 2 x3 2 x4 5
2.11
MATLAB的仿真集成环境SIMULINK
一.什么是Simulink? Simulink是MATLAB下专门对动态系统进行建模， 仿真和分析的一个交互式软件，有友好的图形用户界 面。Simulink 支持线性，非线性系统，连续系统，离 散系统，或者混合系统的建模与仿真。
二.Simulink的启动与退出
(1)
4 3 2 0 0
5 4 3 2 0
6 5 4 3 2
0 6 5 4 3
MATLAB_SIMULINK讲解完整版
图3-1 打开SIMULINK模块库浏览器的方法
第3章 SIMULINK应用基础
图3-2 SIMULINK模块库浏览器窗口
第3章 SIMULINK应用基础 SIMULINK模块库包括标准模块库和专业模块库两大类。 标准模块库是MATLAB中最早开发的模块库，包括了连续 系统、非连续系统、离散系统、信号源、显示等各类子模块 库。由于SIMULINK在工程仿真领域的广泛应用，因此各领 域专家为满足需要又开发了诸如通信系统、数字信号处理、 电力系统、模糊控制、神经网络等20多种专业模块库。
第3章 SIMULINK应用基础 如图3-6所示，在模型中加入注释文字，使模型更具可 读性。
图3-6 添加注释文字示例 (a) 未加注释文字；(b) 加入注释文字
第3章 SIMULINK应用基础 3.2.3 子系统的建立与封装 1. 子系统的建立 一般而言，电力系统仿真模型都比较复杂，规模很大， 包含了数量可观的各种模块。如果这些模块都直接显示在 SIMULINK仿真平台窗口中，将显得拥挤、杂乱，不利于用 户建模和分析。可以把实现同一种功能或几种功能的多个模 块组合成一个子系统，从而简化模型，其效果如同其它高级 语言中的子程序和函数功能。 在SIMULINK中创建子系统一般有两种方法。
第3章 SIMULINK应用基础 3.1.2 SIMULINK仿真平台 仿真平台 从MATLAB窗口进入SIMULINK仿真平台的方法有以 下两种： (1) 点击MATLAB菜单栏中的[File>New>Model]，如图 3-3所示。 (2) 点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏上的按 键 。
表3-3 SIMULINK中系统模型的基本操作方法 中系统模型的基本操作方法
操作 操作目的 内容 创建 创建一个新的模型 模型 打开 模型 保存 模型 注释 使模型更易读懂 模型 标退出 释文字编辑框，输入注释内容，在窗口中任何其它位置单击鼠 打开一个已有的模 型 保存仿真平台中模 型 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 方法 1：运行 MATLAB 菜单命令[File>Open]； 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 方法 1：运行模块库浏览器窗口菜单命令[File>Save]； 方法 2：点击 SIMULINK 模块库浏览器窗口工具栏按键 在模型窗口中的任何想要加注释的位置上双击鼠标，进入注 方法 1：运行 MATLAB 菜单命令[File>New>Model]； 操 作 方 法
matlabsimulink教程
matlabsimulink教程Matlab Simulink是一种基于Matlab的高级系统建模和仿真工具。
它允许用户通过图形化界面来构建和模拟复杂的多域系统。
首先，我们来介绍如何启动Simulink。
在Matlab主界面的命令窗口中输入simulink即可打开Simulink图形界面。
Simulink界面主要由工具栏、模型窗口和浏览器窗口组成。
工具栏上的各种按钮可以帮助用户进行模型的构建和仿真。
模型窗口用于进行模型的可视化编辑，用户可以从浏览器中选择模型中的各个组件进行添加和连接。
在开始使用Simulink之前，我们建议用户先了解一些基本概念和术语。
Simulink中的基本组成单位是模块，模块可以是输入、输出、运算器、信号转换器等。
这些模块可以通过连线连接起来，形成一个完整的系统模型。
模块间的信号传递可以是连续的、离散的或者混合的。
在Simulink中，用户可以通过选择不同的模块和参数来构建自己需要的系统模型。
Simulink有很多强大的功能，其中之一是仿真功能。
用户可以设置各种参数来对系统模型进行仿真，比如时间步长、仿真时长等。
Simulink会根据用户设定的参数对系统模型进行仿真，并产生仿真结果。
用户可以通过可视化界面查看仿真结果，也可以将仿真结果保存为数据文件和图形文件。
另外，Simulink还提供了各种调试工具和分析工具，帮助用户对系统模型进行诊断和优化。
除了系统建模和仿真功能，Simulink还可以与其他Matlab工具和工具箱进行集成。
用户可以在Simulink中调用Matlab函数和脚本，也可以使用不同的工具箱来扩展Simulink的功能。
Simulink还支持与外部硬件的连接和通信，比如数据采集卡、控制器等。
总之，Matlab Simulink是一个功能强大、易于使用的系统建模和仿真工具。
通过Simulink，用户可以通过图形化界面来构建和仿真复杂的系统模型，同时还可以进行调试和优化。
simulinkmatlab教程
Simulink是面向框图的仿真软件。
演示一个Simulink的简单程序【例】创建一个正弦信号的仿真模型。
步骤如下：(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图所示。
(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
(3)在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink下的Source子模块库，便可看到各种输入源模块。
(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口，如图所示。
(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
如图所示。
(7) 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink”——“Start”，则仿真开始。
双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。
如图所示。
(8) 保存模型，单击工具栏的图标，将该模型保存为“”文件。
MATLAB的仿真工具箱Simulink常用命令库分析学习教程优秀PPT课件
Simulink模型库包含的模块很庞大，然而充分的利用每一个模块，并且 熟练的了解和掌握每一个模块的属性显得尤为重要，Simulink模型代码 抒写有利于用户更加好的掌握每一个模块的属性和参数值的含义。 Simulink命令代码属于底层代码调试过程，没有直接在Simulink模型库 中搭建模型更加直观，然而Simulink程序代码能够内嵌到很多可视化界 面下，从而简化显示的界面，特别是GUI界面下的调用Simulink仿真， Simulink命令代码表现一定的优势。 学习目标： （1）熟练掌握Simulink命令的表示方法； （2）熟练运用Simulink命令代码建模；
• 具体的find_system使用如下：
• find_system
•
运行程序输出结果如下：
• ans =
•
'ysw4_7'
•
'ysw4_7/Scope'
•
'ysw4_5'
•
'ysw4_5/Integrator'
•
'ysw4_5/Mux'
•
'ysw4_5/Scope'
•
'ysw4_5/Sine Wave'
产生一个常量值；
Digital Clock
在特定的采样间隔产生仿真时间；
Ground
将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单 元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State-Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定 零极点输入函数单元（Zero-Pole）。
MATLAB7.0使用详解-第10章 SIMULINK高级仿真技术
10.3.1
使能子系统（Enable Subsystem）
• 使能子系统（Enable Subsystem）将控制信号分 为允许（enable）和禁止（disenable）两种。当 控制信号为正时，即控制信号为允许状态，系统 可以执行使能子系统中的模块；否则就禁止模块 功能。
10.3.2 触发子系统（Triggered Subsystem）
10.2 子系统的封装
• 使用子系统技术可以很好的优化系统模型得界面，是系统 模型的可读性更强。在对系统进行仿真时，首先要对系统 模块参数进行设置，对子系统也是如此，需要对子系统所 有模块进行合适的参数设置。 • 在第8章的例子中，子系统中模块的参数是逐一设置的，这 会给用户带来极大的不便。子系统的封装技术则是对子系 统的包装，使其成为一个真正意义上的SIMULINK模块，通 过封装，可以简化模型，用户使用一个动态设置的对话框 代替多个静态对话框，省去了对子系统内部结构的了解， 为用户的直接调用提供了方便。 • 一个已经创建的子系统的封装方法主要是通过使用下图所 示的封装编辑器来实现的，在封装编辑器中用户可以设置 封装参数设置、图标、初始以及文本。归纳起来，即设定 子系统初始值及特性、生成模块图标以及创建模块帮助文 档和描述信息。
10.4 SIMULINK的模型调试
• 如同诸多系统设置平台一样，SIMULINK也具有界 面友好、功能强大的调试功能。SIMULINK提供了 一个图形化的调试界面，简化了调试操作。 simulink调试器是一个定位和诊断模型错误的工 具．通过SIMULINK调试工具，用户可以采用多种 方式对模型进行调试，发现其中可能存在的问题 并加以修改，从而使得用户的模型设计、仿真、 分析更加快速、便捷。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
matlab中-simulink的应用
▪ 例10.1.2：实现两个正弦信号的相乘。
2024年6月5日
9
10．2 模型的创建和模型文件
10．2．1 SIMULINK 模型是什么？
▪ SIMULINK 模型有以下几层含义：
• 在视觉上表现为直观的方框图；
• 在文件上则是扩展名为 mdl 的ASCII代码；
例10.1.2：实现两个正弦信号的相乘。
2024年6月5日
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10．3 仿真运行（续1）
10．3．2 通过命令行运行仿真 ▪ 通过命令行运行仿真与通过菜单运行仿真相比 ，有如下的 一些优点：
• 可以不理睬模块中的初始条件（参数 x0 ）；
• 可以定义任何外部输入（用参数 ut ）；
• 可以由一个M 文件来启动一个仿真，并且允许模块中的 参数发生改变 。
信号线的分支和折曲 分支的产生 信号线的折曲 折点的移动
2024年6月5日
返回
17
（1）解参数的设置(Solver)
2024年6月5日
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（2）仿真数据的输入输出设置(Workspace I/O)
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（3）仿真中异常情况的诊断(Diagnostics) 返回
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Simulink提供建立系统模型、选择仿真参数和 数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设 置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。
2024年6月5日
2
1.交互式、图形化的建模环境
Simulink提供了丰富的模块库以帮助用户快速地建立 动态系统模型。建模时只需使用鼠标拖放不同模块库 中的系统模型并将它们连接起来。它外表以方块图形 式呈现，且采用分层结构。
MATLABSIMULINK的操作指导
MATLAB/SIMULINK的操作指导一SIMULINK简介Simulink是MATLAB下的一个软件包，是一个结合了框图界面和交互仿真能力的系统级设计和仿真工具。
它以MATLAB的核心数学、图形和语言为基础，可以让用户毫不费力地完成从算法开发、仿真或者模型验证的全过程，而不需要传递数据、重写代码或改变软件环境。
Simulink是基于MATLAB的图形化仿真环境。
它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并在此基础上进行动态系统的求解。
利用Simulink对动态系统进行仿真的核心在于，MATLAB计算引擎对系统微分方程核差分方程求解。
Simulink与MATLAB时高度集成在一起的，因此，Simulink与MATLAB之间可以灵活的交互操作。
1 Simulink的窗体介绍由于Simulink是基于MATLAB环境之上的高性能的系统及仿真平台。
因此，启动Simulink 之前必须首先运行MATLAB，然后，才能启动Simulink并建立系统的仿真模型。
MATLAB成功启动后，在Command Window窗口的工作区中，键入simulink后，回车即可启动Simulink，或点击MATLAB窗体上的Simulink的快捷键也可启动Simulink，操作如图1所示。
启动后的Simulink窗体以及功能介绍如图2所示。
图1 两种启动Simulink方法的图示说明图.2 Simulink库浏览器窗口2 一个MATLAB/Simulink库自代的演示实例MATLAB/Simulink自代了大量的演示实例，为读者创建模型提供许多有益的帮助，读者可借鉴这些实例。
浏览演示实例可在Command Window窗的工作区键入demo回车即可，或点击MATLAB窗体的左下角的Start按钮也可浏览，选择出所需的模型。
线性电路的暂态分析模型如图3所示，其运行结果如图.4所示。
图 3 线性电路暂态分析的演示仿真模型图.4 线性电路暂态分析的演示仿真模型的运行结果3 创建一个MATLAB实例对Simulink库有了初步了解后，创建一个简单电路的仿真模型并运行。
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首先启动MATLAB软件，然后再启动Simulink。用户可以 单击MATLAB主界面工具栏的按钮，或在命令行窗口输入： simulink，来启动Simulink。
在MATLAB的命令行输入：help simulink，来查看Simulink 命令行下的函数。
在命令行输入：demo simulink，将会打开MATLAB的帮助 系统，并显示Simulink的例子程序。
10.2.2 选择模块
分析待仿真系统，确定待建模型的功能需求和结构。
打开Simulink的库浏览器窗口。然后单击Simulink库浏览 器窗口工具栏上的New按钮，新建模型文件，并保存为 exam.mdl。
仿真技术的主要用途有如下几点： (1) 优化系统设计。在实际系统建立以前，通过改变仿真模型 结构和调整系统参数来优化系统设计。如控制系统、数字信号 处理系统的设计经常要靠仿真来优化系统性能。 (2) 系统故障再现，发现故障原因。实际系统故障的再现必然 会带来某种危害性，这样做是不安全的和不经济的，利用仿真 来再现系统故障则是安全的和经济的。 (3) 验证系统设计的正确性。 (4) 对系统或其子系统进行性能评价和分析。多为物理仿真， 如飞机的疲劳试验。 (5) 训练系统操作员。常见于各种模拟器，如飞行模拟器、坦 克模拟器等。 (6) 为管理决策和技术决策提供支持。
通过观察可以发现：纵坐标的适当范围大致在[-0.06,0.06]，仿 真时间取[0,5]即可
（9）示波器纵坐标设置 用鼠标右键单击示波器的黑色显示屏，在弹出菜单中选择 Axis Properties，引出纵坐标设置对话框。
把纵坐标的下限、上限分别设置为-0.06和0.06，单击ok， 完成设置。
（10）示波器显示范围的修改
所有的能够用微分方程描述的系统都可以用这种方法来 建立，如机械、电路系统。
Simulink 的菜单及功能
File Edit View Simulation Format Tools help
更新的版本软件中： 菜单选项有所增加 提供了更多地功能
10.2 Simulink的基本操作
仿真软件：
仿真软件是一类面向仿真用途的专用软件，它可能是面 向通用的仿真，也可能是面向某个领域的仿真。它的功能可 以概括为以下几点： (1) 为仿真提供算法支持。 (2) 模型描述，用来建立计算机仿真模型。 (3) 仿真实验的执行和控制。 (4) 仿真数据的显示、记录和分析。 (5) 对模型、实验数据、文档资料和其它仿真信息的存储、 检索和管理(即用于仿真数据信息管理的数据库系统)。
兵棋推演仿真：以对抗方式进行作战过程推演的工具
推演者可充分运用统计学、概率论、数学分析、 博弈论等科学方法，通过兵棋推演对作战力量、作战 环境、作战行动和结果进行全过程仿真、模拟再现， 为制定作战方案、应对突发事件、论证武器装备、教 育训练等提供重要参考。
计算机仿真的一般过程：
(1)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试验研究的一门综合性技术。
它利用物理或数学方法来建立模型，类比模拟现实过程 或者建立假想系统，以寻求过程的规律，研究系统的动态特 性，从而达到认识和改造实际系统的目的。
仿真分类 按照实现方式的不同可以将系统仿真分为如下几类： (1) 实物仿真：又称物理仿真。它是指研制某些实体模型， 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属于这一 类。它的优点是直观形象，至今仍然广泛应用。但是为系统 构造一套物理模型，将是一件非常复杂的事情，投资巨大， 周期长，且很难改变参数，灵活性差。
(3) 半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真。为了 提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系统 研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起来组成一 个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在实体的仿真称 为半实物仿真或者半物理仿真。这样的仿真系统有飞机半 实物仿真、射频制导导弹半实物仿真等，并且许多模拟器 也属于半实物仿真。
在Sources子库中，找到正弦信号模块Sine Wave。可以用 鼠标直接将该模块拖入到文件中，也可以在该模块上单击右键 并选择Add to exam，或选中该模块后按快捷键Ctrl +I。
在Sources子库中找到常量模块Constant并添加。 在Sinks子库中找到示波器Scope，并添加2个示波器。 在数学库Math Operations中，找到加法Add模块和减法模 块Subtract，并添加到模型文件中。
x 2x 100 x
（2）建模的基本思路 1、采用积分模块代替求导模块； 2、右侧代数和采用求和模块实现。 3、为了观察位移随时间的变化，需要加入”示波器“模块。
（3）开启空白（新建）模型窗； （4）从模型库复制所需模块到空白（新建）模型窗；
（5）复制模块并连接模块；
（6）修改模型参数 增益分别设置为2、100，加法符号更改为--。
10.1.2 Simulink的应用和特点
Simulink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Simulink。
本例演示：根据物理定理建立微分方程， 并以此微分方程创建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模型：模块复制、信号的勾画、模块参 数的设置、示波器的调整；仿真参数的 设置。
弹簧—质量—阻尼系统
（1）建立理论数学模型 对于无外力作用的“弹簧—质量—阻尼”系统，据牛顿定律 可写出：
mx bx kx 0
代入具体数值并整理，可得
Simulink是MATLAB软件最重要的组件之一，能 够进行动态系统建模、仿真和综合分析，提供了交互 式图形化环境。在Simulink中，把现实中的每个系统都 看成是由输入、输出和状态这3个基本元素组成，并随 时间变化的数学函数关系。
10.1.1 Simulink的概念
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 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应用领域
10.1.3 Simulink举例
基于微分方程的Simulink建模
【例】在下图所示的系统中，已知质量m = 1kg，阻尼b = 2N.sec/m，弹簧系数100N/m，且质量块的初始位移x(0) = 0.05m，其初始速度x’(0) = 0m/sec，要求创建该系统 的SIMULINK模型，并进行仿真运行。
选定该模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方， 释放鼠标。
选定该模块，按住Ctrl键，按住鼠标左键，将模块拖动 到合适的地方，释放鼠标。
选中该模块，然后使用菜单或工具栏中的Copy和Paste 按钮。
第10章 Simulink简介
Simulink是MATLAB软件的重要组成部分，能够 进行动态系统的建模、仿真和综合分析，在学术和工 业领域的应用越来越广泛。 Simulink建模的基本概念 Simulink的基本操作 Simulink常用的基本模块库 Simulink中的子系统和封装
仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的
利用Simulink建模的过程，可以简单地理解为从模 块库中选择需要的模块，然后将这些模块进行连接和属 性设置，最后进行系统的运行，并查看仿真结果。
下面对Simulink的基本操作进行详细的介绍，主要 包括启动Simulink、模块的操作和属性设置，以及仿真 器设置等。
10.2.1 启动Simulink
1、选中模块 在模型文件中，用鼠标单某个模块来选中该模块，被选 中模块的四角处会出现小黑块编辑框。如果想选定多个对象 ，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块。也可以用 鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框 中所有的对象均被选中。
2、复制模块 在同一个模型文件中，可以采样如下的方法进行模块的 复制：
(4) 仿真建模：根据数学模型的形式、计算机类型、采用的高级 语言或其它仿真工具，将数学模型转换成能在计算机上运行的 程序或其他模型，也即获得系统的仿真模型。
(5) 试验：设定实验环境/条件，进行实验，记录数据。
(6) 仿真结果分析：根据实验要求和仿真目的对实验结果进行分 析处理(整理及文档化)。
10.1 Simulink概述
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，即系统中的不 同部分具有不同的采样率。
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。
(2) 项目计划、方案设计与系统定义：根据仿真目的确定相应的 仿真结构(实时仿真还是非实时仿真，纯数学仿真还是半物理仿 真等)，规定相应仿真系统的边界条件与约束条件。
(3) 数学建模：根据系统的先验知识、实验数据及其机理研究， 按照物理原理或者采取系统辨识的方法，确定模型的类型、结 构及参数。注意要确保模型的有效性和经济性。
单击示波器的参数设置图标，在General卡片的Axis区的Time range栏中填写5或auto，单击ok，完成设置（或直接在仿 真窗口设置时间）
（11）曲线光滑设置
打开仿真参数面板，把Data Import/Export项中的Refine factor从默认值1改为5，ok，完成设置。
再次运行，曲线光滑！