MATLAB第8章 simulink解析
matlab simulink设计与建模-概述说明以及解释
matlab simulink设计与建模-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述该篇文章的主题和内容的重要性。
可以参考以下写法：引言部分首先概述了文章的主要内容和结构，主要涉及Matlab Simulink的设计与建模方法。
接下来，我们将详细介绍Matlab Simulink 的基本概念、功能和应用，并探讨其在系统设计和仿真建模中的重要性。
本文旨在向读者提供一种全面了解Matlab Simulink的方法，并帮助他们在实际工程项目中运用该工具进行系统设计和模拟。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解Matlab Simulink的优势和特点，并学会如何使用其开发和设计各种复杂系统，从而提高工程的效率和准确性。
在接下来的章节中，我们将重点介绍Matlab Simulink的基本概念和设计方法，以及实际案例的应用。
最后，我们将通过总结现有的知识和对未来发展的展望，为读者提供一个全面的Matlab Simulink设计与建模的综合性指南。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以以下几个部分展开对MATLAB Simulink的设计与建模的讨论。
第一部分是引言部分，其中概述了本文的主要内容和目的，并介绍了文章的结构安排。
第二部分是正文部分，主要包括MATLAB Simulink的简介和设计与建模方法。
在MATLAB Simulink简介部分，将介绍该软件的基本概念和功能特点，以及其在系统设计和建模中的优势。
在设计与建模方法部分，将深入讨论MATLAB Simulink的具体应用技巧和方法，包括系统建模、模块化设计、信号流图、仿真等方面的内容。
第三部分是结论部分，主要总结了本文对MATLAB Simulink设计与建模的讨论和分析，并对其未来的发展方向进行了展望。
通过以上结构安排，本文将全面介绍MATLAB Simulink的设计与建模方法，以期为读者提供一个全面而系统的了解，并为相关领域的研究和应用提供一些借鉴和参考。
matlab-simulink
Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱 Matlab主工具箱位于： c:\matlab\toolbox\matlab
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Control System Toolbox——控制系统工具箱 Communication Toolbox——通讯工具箱 Financial Toolbox——财政金融工具箱 System Identification Toolbox——系统辨识工具箱 Fuzzy Logic Toolbox——模糊逻辑工具箱 Higher-Order Spectral Analysis Toolbox——高阶谱 分析工具箱
Image Processing Toolbox——图象处理工具箱 LMI Control Toolbox——线性矩阵不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox——模型预测控制 工具箱 μ-Analysis and Synthesis Toolbox——μ分析工具箱 Neural Network Toolbox——神经网络工具箱 Optimization Toolbox——优化工具箱 Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox——鲁棒控制工具箱
内容提要
Simulink的出现给控制系统分析与设计带来了福音。它 有两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即 该软件可以利用鼠标在模型窗口上搭建出所需要的控 制系统模型，然后对系统进行仿真和分析。 在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不 借助专用的系统建模软件，很难准确地把一个控制系 统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与 仿真，可见，熟练掌握Simulink是从事过程控制方面的 工作所必须的。 通过本章，读者能对Simulink的基本模块和功能有一个 全面了解，并能熟悉Simulink的基本操作，为使用 Simulink进行过程控制系统仿真打下基础。
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。
MATLAB8章 Simulink
x Ax Bu y Cx Du
1.连续模块（Continuous）continuous.mdl
传递函数（Transfer Fun）：传递函数是频域下常用的描述 线性微分方程的一种方法，通过引入Laplace变换可以将原 来的线性微分方程在零初始条件下变换成“代数”的形式， 从而以多项式的比值形式描述系统。 零极点传递函数模块(Zero-Pole)：用于建立一个预先指定的 零点、极点，并用延迟算子s表示的连续。 存储器模块(Memory)：保持输出前一步的输入值。 传输延迟模块(Transport Delay)：用于将输入端的信号延迟 指定的时间后再传输给输出信号。 可变传输延迟模块(Variable Transport Delay)：用于将输入 端的信号进行可变时间的延迟。
功能：把混路器组成的信号按照原来的构成方法分解成多路信号。
4. 信号合成模块(Merge) 功能：把多路信号进行合成一个单一的信号。 5. 接收/传输信号模块(From/Goto) 功能：接收/传输信号模块(From/Goto)常常配合使用， From模块用于从一个Goto 模块中接收一个输入信号，Goto模块用于把输入信号传递给From模块。 6．初始值设定模块(IC) 功能：初始值设定模块(IC)用于设定与输出端口连接的模块的初始值。
只要这两种关系在数学上是等价的，那么就可以图形化模 型代替数学模型.
3. Simulink仿真系统：
输入(Input)、状态(states)和输出(Output)三个部分。
(1) 输入模块： 即信号源模块，包括常数字信号源和用 户自定义信号； (2) 状态模块： 即被模拟的系统模块，是系统建模的核心和主要部分； · 输出模块： (3) 即信号显示模块，它能够以图形方式、文件格式进行显 注意：在设计一个模型时，必须先确定这三个部分的意，以及它们之间的联系； 示。
MATLAB的仿真工具箱Simulink模型的建立与仿真学习教程优秀PPT课件(基本库原件、搭建
•
Ignore limit and reset when linearizing：若勾选此选项，则表示当系统为线性化系统时，前
面的积分上下线限制和触发事件无效，默认缺省值为不勾选；
•
Enable zero-crossing detection：使系统通过零点检验，默认勾选。
• 搭建Integrator模块如图3-35所示。
•
Pulse Generator其模块属性如图3-19所示。
• 如图3-19所示Pulse Generator模块，对于其属性窗口：
• Amplitude：脉冲信号的振幅，指定为标量或矢量，默认值为1。
• Period(secs)：脉冲数字采样周期，默认值为10。
• Pulse width：脉冲宽度，输入为矢量或标量，默认值为5。
• External reset：设置信号的触发事件（rising, falling, either, level, level hold, none），默认设置为 none，保持系统原态。
• Initial condition source：参数输入的状态，分为外部输入external和内部输入internal，通常默认设 置为internal。
3.3.3 Transfer Fcn模块
• Transfer Fcn其模块属性如图3-37所示。
• 如图3-37所示Transfer Fcn模块，对于其属性窗口：
• Numerator coefficients：传递函数分子系数，系统默认值为[1]；
• Denominator coefficients：传递函数分母系数，系统默认值为[1,1]；
• Derivative模块，表示微分环节，Derivative其模块属性如图3-31所示。 • 如图3-31所示Derivative模块，对于其属性窗口： • 搭建Derivative模块如图3-32所示。
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）。
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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的集合。这里的系统是指广义上的系统，泛指自然界的一切现 象与过程。它具有两个基本特征：整体性和相关性。 对于任何系统的研究都必须从如下三个方面考虑： (a) 实体：组成系统的元素、对象。 (b) 属性：实体的特征。 (c) 活动：系统由一个状态到另一个状态的变化过程。
特点、仿真方式、计算方法、精度要求将原始系统数学模型 转换为计算机程序。
数学模型可以分为许多类型。按照状态变化可分为动态模型和 静态模型。用以描述系统状态变化过程的数学模型称为动态模 型。而静态模型仅仅反映系统在平衡状态下系统特征值间的关 系，这种关系常用代数方程来描述。按照输入和输出的关系可 分为确定性模型和随机性模型。若一个系统的输出完全可以用 它的输入来表示，则称之为确定性系统。若系统的输出是随机 的，即对于给定的输入存在多种可能的输出，则该系统是随机 系统。
作为主要研究对象的动态系统又可分为离散系统和连续系统。 离散系统是指系统的操作和状态变化仅在离散时刻产生的系统， 如交通系统、电话系统、通信网络系统等等，常常用各种概率 模型来描述。连续系统模型还可分为集中参数的和分布参数的， 线性的和非线性的，时变的和时不变的，时域的和频域的，连 续时间的和离散时间的等等。表8.1.1列出了各种类型的数学模 型及其数学描述。
模型可以分为实体模型和数学模型。
实体模型又称为物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建 立起来的物理模型。实体模型最常见的是比例模型，如风洞 吹风实验常用的翼型模型或建筑模型。
数学模型包括原始系统数学模型和仿真系统数学模型。原始系 统数学模型是对系统的原始数学描述。仿真系统数学模型是 一种适合在计算机上演算的模型，主要是指根据计算机的运
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。
按照仿真系统与实际系统时间尺度上的关系，又可将其分 为如下几类： (a) 实时仿真：仿真时钟与系统实际时钟完全一致。许多仿真应 用需要满足实时性，这时往往需要实时操作系统或者专用实时 仿真硬件的支持。 (b) 欠实时仿真：仿真时钟比实际时钟慢。当对仿真的实时性 没有严格的要求时，仿真时钟比实际时钟慢，不影响仿真的目 的，采取欠实时仿真则可节约很多资金。 (c) 超实时仿真：仿真时钟比实际时钟快。当实际系统周期太 长时，若采用实际时钟就变得毫无意义，这时就要进行超实时 仿真。
第八章Simulink建模与仿真入门
8.1 绪论 8.2 动态系统模型及Simulink表示 8.3 创建Simulink模型 8.4 Simulink与MATLAB的接口设计 8.5 使用Simulink进行简单的仿真
§8.1 绪论
一、 动态系统的计算机仿真
1、系统与模型
为了能全面、正确地理解系统仿真，需要对系统仿真所研 究的对象进行概要的了解。这里对与系统仿真相关的知识—— 系统与系统模型进行简单的介绍。
(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。
（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：
（a）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。 （b）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。 (c) 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
表8.1.1 数学模型分类
动态系统模型
模型 类型
静态系 统模型
连续系统模型
集中参数 分布参数 离散时间
离散 系统 模型
数学 描述 代数方程
微分方程 状态方程 传递函数
偏微分方 程
差分方程
离散状态 方程
概率 分布 排队
论
2、计算机仿真 （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。
系统仿真涉及相似论、控制论、计算机科学、系统工程理 论、数值计算、概率论、数理统计、时间序列分析等多种学科。
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。
组成系统的实体之间相互作用而引起的实体属性的变化，
通常用状态变量来描述。研究系统主要研究系统的动态变化。 除了研究系统的实体属性活动外，还需要研究影响系统活动的 外部条件，这些外部条件称之为环境。 （2） 系统模型
系统模型是对实际系统的一种抽象，是对系统本质(或是 系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体 或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特 性，可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。