Matlab建模仿真

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应用领域的功能；丰富的数据I/O 工具；提 供与其它高级语言的接口；支持多平台(PC
/ Macintosh / UNIX)；开放与可扩展的体系
结构
使用Simulink来建模、仿真和分析各种动态
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系统(包括连续系统、离散系统和混合系统)， 将是一件轻松的事情
启用Simulink并建立系统模型
❖ 启动Simulink有两种方式： (1)用命令行方式启动Simulink。（>>simulink） (2)使用工具栏按钮启动Simulink ❖ 建立系统模型，完成Simulink系统模型的编辑之
系统的输入， 包括常数信号 源，函数信号 发生器和自定 义信号
仿真运行原理
模块初始化 模型执行 确定模块更新次序
中心模块，仿 真建模主要部 分
输出显示模块
显示形式包括 图形显示，示 波器显示和输 出到文件或 Matlab工作间
Simulink使用实例
一个生长在罐中的细菌的简单模型
假设细菌的出生率和当前细菌的总数成正比，且死亡率和当前的总数 的平方成正比。若比x代表当前细菌的总数，则细菌的出生率表示为：
birth_rate=bx 细菌的死亡率表示为
death_rate=px² 细菌数量的总变化率可表示为出生率与死亡率之差。于是此系统可表 示为如下的微分方程：
x´=∂x/∂t =bx－px² 假设b=1/h，p=0.5/h，当前细菌的总数为100，计算一个小时后罐 中的细菌总数。 解：解答此题只需对x´从0到1积分。
3.计算机仿真
❖计算机仿真是在研究系统过程中根据相似原理， 利用计算机来逼真模拟研究对象。研究对象可以 是实际的系统，也可以是设想中的系统。在没有 计算机以前，仿真都是利用实物或者它的物理模 型来进行研究的，即物理仿真。物理仿真的优点 是直接、形象、可信，缺点是模型受限、易破坏 、难以重用。
❖ 计算机作为一种最重要的仿真工具，已经推出了 模拟机、模拟数字机、数字通用机、仿真专用机 等各种机型并应用在不同的仿真领域。除了计算 机这种主要的仿真工具外还有两类专用仿真器： 一类是专用物理仿真器，如在飞行仿真中得到广 泛应用的转台，各种风洞、水洞等；另一类是用 于培训目的的各种训练仿真器，如培训原子能电 站、大型自动化工厂操作人员和训练飞行员、宇 航员的培训仿真器、仿真工作台和仿真机舱等
❖ (2) 数学仿真：数学仿真就是用数学语言去表述 一个系统，并编制程序在计算机上对实际系统进 行研究的过程。这种数学表述就是数学模型。数 学仿真把研究对象的结构特征或者输入输出关系 抽象为一种数学描述(微分方程、状态方程，可分 为解析模型、统计模型)来研究，具有很大的灵活 性，它可以方便地改变系统结构、参数；而且速 度快，可以在很短的时间内完成实际系统很长时 间的动态演变过程；精确度高，可以根据需要改 变仿真的精度；重复性好，可以很容易地再现仿 真过程。
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Matlab在建模仿真中的应用
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建模仿真技术概述
1.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 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。
后，需要保存系统模型，然后设置模块参数与系 统仿真参数，最后便可以进行系统的仿真。
Simulink
Simulink模块库简介与使用
的 模 块 库 浏 览 器
构建Simulink框图 创建模型
添加模块
连接模块
设置仿真参数
运行模型仿真
运行结果图示
Simulink是如何工作的
模型基本结构
信号源模块
被模拟的系统模块
创建Simulink模型 1.添加模块（积分模块，两个增益模块，求和模块，乘法模块， 示波器模块） 2.连接模块 3.设置仿真参数（增益参数，求和模块，初始化变量—积分模块， 终止时间—模型参数 ） 4.运行模型
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Gain
❖ 相似性原理是仿真主要的理论依据。所谓相似， 是指各类事务或对象间存在的某些共性。相似性 是客观世界的一种普遍现象，它反映了客观世界 不同事物之间存在着某些共同的规律。采用相似 性技术建立实际系统的相似模型就是仿真的本质 过程。
2. 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。
4.仿真的作用
❖ 仿真技术具有很高的科学研究价值和巨大的经济 效益。由于仿真技术的特殊功效，特别是安全性 和经济性，使得仿真技术得到广泛的应用。首先 由于仿真技术在应用上的安全性，使得航空、航 天、核电站等成为仿真技术最早的和最主要的应 用领域
❖ 归纳起来，仿真技术的主要用途有如下几点： ❖(1) 优化系统设计。 ❖(2) 系统故障再现，发现故障原因 ❖(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。 ❖(5) 训练系统操作员。 ❖(6) 为管理决策和技术决策提供支持。
5.仿真的过程
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动态系统的Simulink仿真
Simulink的介绍与简单例子
What’s Simulink
一种用来实现计算机仿真的软件工具；
1 Matlab的一个附加组件；提供一个系统级
的建模与动态仿真平台；应用领域广泛
特点：基于矩阵的数值计算；高级编程语
言；图形与可视化；工具箱提供面向具体
❖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。