第五章Simulink常用模块介绍和应用技巧
Simulink的控制系统建模与仿真
变量延迟模块
Variable Transport Delay
与可变时间延迟模块相似。 7
非连续模块组（Discontinuities）
8
非连续模块组的模块及功能介绍
名称
饱和模块 Saturation
死区模块 Dead Zone 动态死区模块 Dead Zone Dynamic 磁滞回环模块 Backlash 滞环继电模块
离散零极点增益模块 Discrete Zero-Pole
离散状态空间模块 Discrete State-Space
一阶保持器模块 First-Order Hold
零阶保持器模块 Zero-Older Hold
实现数字滤波器的数学模型。
实现零极点增益形式脉冲传递函数模型 。 实现离散状态空间模型。
实现一阶保持器。
脉冲信号输出。
斜坡信号输出。
正弦波信号输出。
阶跃信号输出。
随机数输出。
连续仿真时钟；在每一仿真步输 出当前仿真时间。 离散仿真时钟；在指定的采样间 隔内输出仿真时间。
16
信宿模块组（Sinks）
17
信宿模块组的模块及功能介绍
名称
输出端口模块 Out1
示波器模块 Scope
X-Y示波器模块 XY Graph
4
输出端口模块 ut1
示波器模块 Scope
求和模块 Sum
饱和模块 Saturation
积分模块 Integrator
子系统模块 Subsystems
单位延迟模块 Unit Delay
标准输出端口；生成子系统或作为模型的 输出端口。 显示实时信号。
实现代数求和；与ADD模块功能相同。
实现饱和特性；可设置线性段宽度。
第五章 Simulink系统建模与仿真
本章重点
Simulink基本结构 Simulink模块 系统模型及仿真
一、Simulink简介
Simulink 是MATLAB 的工具箱之一，提供交互式动态系统
建模、仿真和分析的图形环境
可以针对控制系统、信号处理及通信系统等进行系统的建 模、仿真、分析等工作 可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及 混合系统；单任务、多任务离散事件系统。
从模块库中选择合适的功能子模块并移至编辑窗口中，按 设计要求设置好各模块的参数，再将这些模块连接成系统 Simulink的仿真过程就是给系统加入合适的输入信号模块 和输出检测模块，运行系统，修改参数及观察输出结果等
过程
二、Simulink的基本结构
Simulink窗口的打开
命令窗口：simulink 工具栏图标：
三、Simulink模型创建
7、信号线的标志
信号线注释：双击需要添加注释的信号线，在弹出的文本编辑 框中输入信号线的注释内容
信号线上附加说明：（1） 粗线表示向量信号：选中菜单Forma t|Wide nonscalar lines 即可以把图中传递向量信号的信号线用粗 线标出；（2）显示数据类型及信号维数：选择菜单Format|Port data types 及Format|Signaldimensions，即可在信号线上显示前 一个输出的数据类型及输入/输出信号的维数；（3） 信号线彩 色显示：选择菜单Format|Sample Time Color，SIMULINK 将用 不同颜色显示采样频率不同的模块和信号线，默认红色表示最 高采样频率，黑色表示连续信号流经的模块及线。
同一窗口内的模块复制： （1）按住鼠标右键，拖动鼠标到目标
SIMULINK中一些模块的用法
1.阻抗测量模块:阻抗测量模块是用于测量一线性电路中两个节点之间的阻抗的模块，其测量的阻抗是频率的函数。
它由一个连接在阻抗测量模块的第一个和第二个输入端之间的电流源z I 和一个连接于电流源的两端的电压测量z V 组成。
系统阻抗是通过传递函数()s H 计算得出的，即是由输入到状态空间（state-space ）模型的电流到输出的电压的传递函数。
()()()s I s V s H z z =通过Powergui 模块的阻抗依频特性测量工具就可以显示出测量阻抗的相频特性和幅频特性。
阻抗测量模块考虑了断路器和理想开关的初始状态，也可以测量含有分布参数线路模块的电路的阻抗。
测量模块在计算阻抗时也考虑了电源的阻抗。
通过定义，将电压源的阻抗置为0（即认为电压源模块是短路的），将电流源的阻抗置为无穷大（即认为电流源模块是开路的）。
但是在某些应用中，需要手动删除电流源或是电压源模块以忽略它们对计算阻抗的影响。
参数设置对话框：放大系数：如果要在三相电路中用阻抗测量模块，那么可以通过设置放大系数参数来调节要测量的阻抗。
例如，测量三相电路中两相之间的阻抗就会得到两倍的正序阻抗。
为了得到正确的正序阻抗值，就必须设置放大系数为1/2。
同理，要测量一平衡三相电路的零序阻抗，就要将阻抗测量模块连接到地或中性点和三相连接的一点之间。
在这种情况下，就会得到零序阻抗的1/3，因此，还必须将放大系数设置为3才能得到正确的零序阻抗值。
限制条件：在计算阻抗时仅仅考虑了断路器、三相断路器、三相故障、理想开关和分布参数线路这些非线性模块。
而如电机和电力电子设备等非线性模块就没有考虑在内，在测量阻抗过程中，它们被认为是断开的。
如果你要将阻抗测量模块与电感、电流源或是任何非线性元件串联，就必须在模块的两端增加一个大电阻，这是由于阻抗测量模块是作为一个电流源进行仿真的。
2.三相变压器(双绕组)实现了可配置绕组连结的三相变压器描述:三相变压器(双绕组)模块通过三个单相变压器实现了一个三相变压器。
simulink 常用模块解释 -回复
simulink 常用模块解释-回复Simulink是一款由MathWorks公司开发的基于模型的设计和仿真环境，广泛应用于系统建模、仿真和设计。
Simulink的强大之处在于它提供了一系列常用模块，这些模块可以构建模型并模拟各种复杂系统的行为。
在本文中，我将为您介绍一些Simulink中常用的模块，并逐步详细解释它们的功能和应用。
1. Gain模块：Gain模块用于指定信号的增益系数。
它可以根据输入信号的幅值对信号进行缩放或放大。
Gain模块在控制系统设计和信号处理中经常使用，例如可以用来放大或缩小控制信号或者调整系统的增益。
2. Sum模块：Sum模块用于对输入信号进行求和操作。
它可以实现多个输入信号的相加，并输出它们的和。
Sum模块在控制系统中的控制逻辑实现、滤波器设计和信号处理中经常使用，例如可以用来实现控制器的误差计算。
3. Product模块：Product模块用于对输入信号进行乘法操作。
它可以实现多个输入信号的相乘，并输出它们的积。
Product模块在控制系统和信号处理中广泛应用，例如可以用来实现控制器的输出计算或者信号的调制。
4. Integrator模块：Integrator模块用于对输入信号进行积分操作。
它可以实现对输入信号积分并输出积分结果。
Integrator模块在控制系统设计和信号处理中常常使用，例如可以用来实现低通滤波器或者计算控制系统的状态变量。
5. Derivative模块：Derivative模块用于对输入信号进行微分操作。
它可以实现对输入信号的微分运算并输出微分结果。
Derivative模块在控制系统设计和信号处理中经常使用，例如可以用来实现对输入信号的速度或加速度测量。
6. Saturation模块：Saturation模块用于对输入信号进行限幅操作。
它可以设置输入信号的上下限，并限制信号在这个范围内。
Saturation模块在控制系统和信号处理中广泛应用，例如可以用来限制控制器的输出或者对信号进行幅值调整。
simulink模块的分类及用途解析教学内容
simulink模块的分类及用途Commsim 2001 Education模块化通信仿真软件产品编号：808-110(单),112 (10), 115 (25)Commsim 2001是一个理想的通信系统的教学软件。
它很适用于如’信号与系统’、’通信’、’网络’ 等课程，难度适合从一般介绍到高级。
使学生学的更快并且掌握的更多。
Commsim200含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源,信道等，Commsin2001中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。
要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。
Scalable Fun cti on alityLike all other Electronics Workbench products Commsim 2001 is available in three tiers for the education community:Single: For use by professors/teachers in the creation of lectures, lessons, assignments etcLab: For use by students in on-campus computer labsStudent：A special version for use by students on home PCs onlyHow Commsim is UsedCommsim 2001 is a powerful yet easy to use simulation tool that provides fast, accurate viewing of signals at anypoint in your system, via a natural sequence of steps. This power is presented to the user through an intuitive GUI(graphicalUser Interface) enabling drag and drop simplicity, just like all of the other products in the Electronics Workbench Family.Features at a Glan ce:* Industry's Largest Library«200+ Blocks«Communication & Math Blocks«Build your own Blocks/Models«Drag and Drop Diagram Construction* Analog, Digital & Mixed Systems«Automatic Wiring* Analog and Digital Modulators/Demodulators«Wide variety of Encoders/Decoders«Adaptive Equalizers«Vector and Matrix Operations* All popular Channel Models* Filter Design Wizard and Response Viewer«PLLs* RF Elements and Accurate Distortion* Complex Math* Complex Envelope Representation* Continuous, Discrete and Hybrid Simulation* Autorestart and Single Step Algorithms« Euler, Trapezoidal and Runge Kutta Integration Methods * Look-up Table Wizard* Signal Probes«Large variety of Plot Options«Mathcad, Matlab OLE IntegrationPlac ing and Conn ect ing BlocksPlace desired blocks from the library by dragging and dropping(from either the menusor the toolbar) any of the over 200 functional blocks available. Once placed, connecting blocks is extremely straightforward-just click on one block's output then on other blocks input and Commsim takes care of the rest. Its that simple!You can also make use of hierarchical blocks to break up more complex systems, each of whichcan be assigned its own symbol.Blocks LibrariesThe science of understanding and teaching communication systems lies in being aware of a widevariety of "functional blocks" of technology available to "construct" the optimal transmitter or receiver, given a particular type of signal and channel.Commsim 2001 helps you to ensure your students learn all of today's most important communication technologies by delivering blocks to match all of the commonly used techniques in communications.The commsimlibrary contains the industry's largest selection of coders, modulators, filters, sources, channels etc. You can even create your own blocks using equations or lower level functional blocks.Library BlocksBecause the right library is so essential to a good communications simulator, we have explained each family of blocks in detail. Simply click on the family to view more information.ChannelsEncoding/DecodingModulators/DemodulatorsOther Communication BlocksBasic BlocksChann elsModeling the medium through which a transmitted signal must pass is essential to accurately capture delay and distortion effects. Channels include copper wire, fiber, free space, etc.Cha nnel Blocks Modeled in Commsim 2001* Add.White Gaussian Noise (Complex & Real)* Binary Symmetric Channel* Jakes MobileMultipathPropagation Loss * Rice/Rayleigh Fading« Rummler Multipath« TWTAEn cod in g/Decod ingSingle encoding is performed to increase the reliability of information transfer and can include companding and quantization (analog signals) or forward error correction (using convolutional or trellis cooling on digital signals).Commsim 2001 in cludes the followi ng En coders/Decoders* Block Interleaver* Convolutional Encoder«Convolutional Interleaver* Gray Decoder«Gray Encoder* Trellis Decoder« Viterbi Decoder (Hard & Soft)Modulators/DemodulatorsCommsim provides the following analog and digital modulators/demodulation blocks, a subset of which use coherent methods(require phase synchronization in demodulation):Commsim 2001 in cludes the followi ng Modulators/Demodulators* AM* DQPSK* pi/4-DQPSK* FM* FSK* I/Q* MSK* PM* PAM (4,8)* PPM* PSK (2,4,8,16)* QAM (16,32,64,256)* SQPSK・DQPSK・pi/4-DQPSK Detector« FM Demodulator・PPM Demodulator« PSK Detector (2,4,8,16)«PAM Detector (2,4,8,16)・QAM Detector (16,32,64,256)Other BlocksCommsim 2001 also provides many other communication blocks (filters, PLLs, digital etc.) and general mathematical functions (complex math, estimatio, etc.)Communication & General Mathematical Blocks Modeled in Commsim 2001• Addtion• Conjugate•Conversions (Complex &Real)• Division• Inverse• Multiplication• Power• Square Root*Adaptive Equalizer(Complex & Real)* File FIR* FIR* IIR* MagPhase* Sampled FileFIR* Sampled FIR* Binary Counter* Bits to Symbol* Divide by N* D Flip Flop * JK Flip Flop* Mux/Demux *Paralell toSerial* Queue*Serial toParalell* Symbol to Bits• Charge Pump• PLL Loop Filters (2nd &3rd Order)•Type 2 PhaseDetector•Type3Phase/Frequency Detector•Type4Phase/Frequency DetectorBasic BlocksCommsir2001 offers over 90 blocks for linear, non linear, continous, discrete-time, time varying, and hybrid system design.Basic Blocks Modeled in Commsim 2001* Animation* Annotation* Arithmetic* BooleanDDEIntegrationLinear SystemsMatlab InterfaceMatrix OperationsNonlinearOptimizationRandom GeneratorSignal ConsumerSignal ProducerTime DelayTranscendentalCDM軀信系统的MATLA仿真学习好资料张广森，王虎（中国民航学院通信工程系，天津300300 ）摘要：在简要介绍MATLAB^言的基础上，对使用MATLAB^言仿真的CDMA 通信系统进行描述。
simulink各模块中文详解
simulink各模块中文详解Simulink是一种基于模块化建模方式的仿真软件，它可以用来进行系统级的设计、建模和仿真。
Simulink提供了丰富的模块库，包括信号处理、控制系统、通信系统等各个领域的模块，这些模块可以通过连接线连接起来，构成一个完整的系统模型。
在Simulink中，每个模块都有特定的功能和参数设置，下面我们将对Simulink的一些常用模块进行中文详解。
一、信号源模块信号源模块是Simulink中最基础的模块之一，它用于生成各种不同类型的信号。
常见的信号源模块包括正弦波信号源、方波信号源、脉冲信号源等。
这些信号源模块可以设置信号的幅值、频率、起始时间等参数，用于模拟各种不同的输入信号。
二、数学运算模块数学运算模块用于进行各种数学运算，比如加法、减法、乘法、除法等。
Simulink提供了各种数学运算模块，包括加法器、乘法器、除法器等。
这些模块可以对输入信号进行各种数学运算，生成输出信号。
三、滤波器模块滤波器模块用于对信号进行滤波处理，常见的滤波器模块包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
这些模块可以通过设置滤波器的截止频率、阶数等参数，对输入信号进行滤波，去除不需要的频率成分，得到所需的输出信号。
四、控制系统模块控制系统模块用于建立和仿真各种控制系统，包括PID控制器、状态空间模型、传递函数模型等。
这些模块可以通过设置控制器的参数，对输入信号进行控制，使系统输出达到期望值。
五、状态空间模块状态空间模块用于建立和仿真线性时不变系统的状态空间模型。
状态空间模型描述了系统的状态变量和输入输出关系，可以通过状态空间模块进行系统的分析和控制。
六、通信系统模块通信系统模块用于建立和仿真各种通信系统，包括调制解调器、信道模型、误码率计算器等。
这些模块可以模拟通信系统的发送、传输和接收过程，对信号进行调制解调、传输信道建模等操作。
七、数据存储模块数据存储模块用于存储和读取仿真过程中的数据，包括存储器、查找表、文件读写模块等。
Simulink常用模块介绍与应用技巧
V-realm Builde 2.0 界面
【例5-29】飞机围绕大树飞行
File|New 单击背景按钮
Libraries|ImportFrom|Object Library
选择：Vegetable and Plants
选择：Tree , 拖入编辑框中。
调整 scale,选择合适大小。
【例5-32】
拖入 enabled subsystem 双击模块 拖入其他模块
加上信号源，示波器
成果显示
5.6.3 模块封装技术
封装:将模块相应旳子系统内部构造隐含起来，仅 提供对话框输入，进行参数设置。
封装建立过程：首先建立子系统模块，选中该系 统模块旳图标，再选择 Edit|Mask Subsystem
第五章 Simulink 常用模块简介与应用技巧
5.1 常用模块应用技巧
5.1.1 向量化模块（Mux、Demux）举例
向量型信号：多路信号经过Mux合成一路向量信号；
【例5-1】Van der Pol （例4-2）也能够表达成向量形式：
x1 x2
(
x12
x2 1)
x2
x1
能够用单个积分器模 块来完毕向量化建模， 如右图：
Simulink 3D Animation DEMOS
【编程例子】
自编：matlab|car3d.m, 或 vrcar.m 静态：vrmount.wrl(C:\MATLAB2023a\toolbox\sl3d\sl3ddemos)
5.6 子系统与模块封装技术
子系统：将多种功能部件集合成一种功能框。 实现：选中矩形框中旳部件，选择 Edit|Create
Subsystem, 建立子系统。 系统自动设置输入输出端：流入为输入，流出为
第五章 SIMULINK仿真基础
设置仿真参数
28
1．解题器（Solver）选项
（1）Simulation time组：设置仿真起止时间。
（2）Solve options组：选择求解器，并为其
指定参数。
– 变步长算法（Variable-step） – 固定步长算法（Fixed-step）。
29
2．数据输入输出选项（Data Import/Export）
6
SIMULINK仿真基础
在工程实际中，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，则 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。
1990年MathWorks公司为MATLAB增加了 用于建立系统框图和仿真的环境 1992年公司将该软件改名为SIMULINK
– None：不做任何反应。 – Warning：提出警告，但警告信息不影响程序的运行。 – Error：提示错误，运行的程序停止。
31
观察Simulink的仿真结果
观察仿真结果的方法有以下几种：
– 将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波
器、“XY Graph”二维X-Y图形显示器与
“Display”数字显示器中，直接查看。 – 将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中， 再用绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形。 – 将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里，再 利用绘图命令绘制出图形。
25
第二节 SIMULINK功能模块的处理
基本操作包括： 1. 选取模块 2. 复制与删除模块 3. 模块的参数和属性设置 4. 模块外形的调整 5. 模块名的处理 6. 模块的连接 7. 在连线上反映信息
26
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【例5-28】example_5_28 演示
设输入信号为 x(t) sin t 1.2cos2t
观察自相关函数输出。
5.5 仿真结果的三维动画显示
Simulink 3D Animation
5.5.1 虚拟现实基础
3I 定义 沉浸度 Immersion 交互性 Interactive 想象力 Imagination
5.4 输出模块库
示波器输出 浮动示波器 直接数据显示 输出端口 返回工作空间 文件输出 表盘与计量输出 数字信号处理、分析 仿真结果的三维动画显示
5.4.1 一般输出模块库
（1）示波器与输出端口 示波器 plot(tout,yout); out yout （2）工作空间及文件输出：
【例】对例4-1系统进行封装
原系统
按住鼠标，拉出选择框
选中后的部件
Edit|Create Subsystem
生成子系统框图
Edit|Mask Subsystem 出现对话框
Icon Drawing commands中输入： image(imread(‘c:\SPLASH.BMP’))
第五章 Simulink 常用模块介绍与应用技巧
5.1 常用模块应用技巧
5.1.1 向量化模块（Mux、Demux）举例
向量型信号：多路信号通过Mux合成一路向量信号；
【例5-1】Van der Pol （例4-2）也可以表示成向量形式：
x1 x2
(
x12
x2 1) x2
x1
可以用单个积分器模 块来完成向量化.0 界面
【例5-29】飞机环绕大树飞行
File|New 单击背景按钮
Libraries|ImportFrom|Object Library
选择：Vegetable and Plants
选择：Tree , 拖入编辑框中。
调节 scale,选择合适大小。
虚拟现实模型语言 VRML
5.5.2 VRealm 程序的配置与虚拟现实场景建模
在命令行窗口输入： vrinstall –install viewer vrinstall –install editor
将启动安装过程。
安装完成，在 toolbox|sl3d|vrealm|program 目录中， 启动 vrbuild2.exe
系统框图可得到图标
5.6.4 组装自己的模块库
File|New|Library
拖入各种模块 存盘：mymodelib
以后使用时，在command window 中输入：mymodelib
作业 P227 （1）、（2）、（8）、（15）
【例5-27】example5_27 演示
PI 控制系统
5.4.4 输出的数字信号处理
Simulink extra|additional Sinks Digital signal processing blockset 提供了各种数字信号处理模块：FFT、
Correlation、spectrum analyzer 等。
To workspace(simout), To file
【例】录音机
输出： (1) C ：audio.wav (2) yout
plot(yout)
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
x 105
5.4.3 输出信号的表盘与计量显示
Gauges blockset Angular Gauges Linear Gauges Percentage Gauges Numeric displays LEDs
Simulink 3D Animation DEMOS
【编程例子】
自编：matlab|car3d.m, 或 vrcar.m 静态：vrmount.wrl(C:\MATLAB2009a\toolbox\sl3d\sl3ddemos)
5.6 子系统与模块封装技术
子系统：将多个功能部件集合成一个功能框。 实现：选中矩形框中的部件，选择 Edit|Create
Subsystem, 建立子系统。 系统自动设置输入输出端：流入为输入，流出为
输出端。
【例5-31】
PID控制系统
按住鼠标拉出一个矩形框
释放鼠标，得到选中的部件
Edit|Create Subsystem
生成子系统框图
5.6.2 条件执行子系统
Enabled subsystem（脉冲触发） Triggered subsystem（边沿触发） Enabled and triggered subsystem
同样，拖入su-27.存盘：plant_su27.wrl
使用matlab vrealm 编程可以实现飞机的3D运动。
再次调入的图像
运行自编程序：tree_su27.m
world = vrworld('plant_su27.wrl'); open(world); fig = view(world, '-internal'); vrdrawnow; get(world) nodes(world) Su27 = vrnode(world, 'Su27') fields(Su27) t0=118*pi/180; Su27.rotation = [0, 1, 0, -0.7]; vrdrawnow; for t=0:0.1:4*pi
Su27.translation = [5*cos(t+t0) -0.6+0.3*t -9+7*sin(t+t0) ]; vrdrawnow; pause(0.1); end reload(world); vrdrawnow; set(fig,'NavPanel','bar'); vrdrawnow; img_capture = capture(fig); img = image(img_capture); % Set the title of the Axes object that is parent of the image object. set(get(get(img, 'Parent'),'Title'),'String',... 'Screenshot of the Virtual Reality Scene'); clear ans car i img img_capture x y z
【例5-32】
拖入 enabled subsystem 双击模块 拖入其他模块
加上信号源，示波器
结果显示
5.6.3 模块封装技术
封装:将模块对应的子系统内部结构隐含起来，仅 提供对话框输入，进行参数设置。
封装建立过程：首先建立子系统模块，选中该系 统模块的图标，再选择 Edit|Mask Subsystem