基于MATLABSimulink的GPS卫星导航仿真器设计
Matlab simulink AM
摘要:随着matlab7.0的应用日益广泛，所以有必要对它的三种方针方法，作深入的研究。
本文分析了线性模拟调制的原理 ,分别使用脚本程序、Simulink和GUI三种方法对 AM调制系统进行仿真 ,阐述三种方法进行通信系统仿真的一般步骤 ,以实例说明三种仿真方法的特点。
结果表明 ,三种方法各有优劣 ,脚本程序编写比较简单，基于 Simulink仿真模型能够反映系统的动态工作过程 ,基于G U I的可视化界面具有很好的演示效果 ,都是学习、研究设计通信系统的有力工具。
关键词:下边带信号上边带信号脚本程序图形用户界面仿真调制引言目前 ,计算机仿真已经成为解决工程实际问题的重要手段 ,Matlab7.0软件是其中功能最为强大的仿真软件之一。
目前利用 Matlab7.0进行系统性能仿真,主要有三种方法:其一是通过脚本程序的编写 ,实现相关系统仿真和性能分析;其二是利用 Simulink模块库 ,通过鼠标拖拉的方式建立相关系统的仿真模型 ,对每个模块进行参数设置 ,以达到动态系统仿真和性能分析的目的;其三是利用图形用户界面 GU I ,创建各种菜单、按钮等可视化界面 ,通过函数回调等手段 ,实现人机交互的系统仿真及其性能分析。
Matlab7.0语言比较简单 ,脚本程序的编写也比较简单 ,很多语言结构和风格与常用的 C语言非常相似 ,因此 ,对于初学者而言 ,是很容易上手的。
知的Simulink 软件具有丰富的模块库,其中公共模块库共包含 9个模块库[ 1 ]:连续系统模块库、离散系统模块库、函数与表库、数学运算库、非线性系统模块库、信号与系统模块库、系统输出模块库、系统输入模块库、子系统模块库。
除了公共模块库之外, Simulink中还集成了许多面向不同专业领域的专业模块库,如面向控制系统设计与分析的 Control System Toolbox模块库、面向数字信号处理系统设计与分析的 DSP Blockset模块库、专用于通信系统仿真的通讯模块库等。
基于simulink的PID控制器设计与仿真
控制系统数字仿真与CAD (基于SIMULINK的PID控制器设计与仿真)系别：电气与信息工程学院专业：自动化基于SIMULINK 的PID 控制器设计与仿真摘要: 本文提出了利用Matlab 软件里的Simulink 模块提供的编程环境可对各类PID 控制器进行设计和仿真,并给出了基于Simulink 模块实现PID 控制器的设计方法，同时建立了基于Simulink 的控制系统仿真图。
通过仿真实验,验证了该设计方法不仅方便快捷,而且使系统具有较好的控制精度和稳定性,可使系统的性能有所提高，而且开发周期短，控制效果好。
关键词：Simulink ；PID 控制器；设计与仿真PID controller design and simulation based on simulinkAbstract: This paper proposes the use of Matlab Simulink software module in the programming environment can provide various types of PID controller design and simulation, and gives Simulink module based PID controller design method, while establishing a control system based on Simulink simulation Figure. Simulation results validate the design method is not only convenient, but also make the system has good control accuracy and stability, system performance can be improved, and the development cycle is short, good control effect.Key words: Simulink ；PID controller ；Design and simulation1 引言：MATLAB 是一个适用于科学计算和工程用的数学软件系统，历经多年的发展，已是科学与工程领域应用最广的软件工具。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
基于MATLAB的一级倒立摆控制系统仿真与设计
基于MATLAB的一级倒立摆控制系统仿真与设计一级倒立摆是一个经典的控制系统问题，它由一根杆子和一个在杆子顶端平衡的质点组成。
杆子通过一个固定的轴连接到一个电机，电机可以通过施加力来控制杆子的平衡。
设计一个控制系统来实现对一级倒立摆的稳定控制是一个重要的研究课题。
在这篇文章中，我们将介绍基于MATLAB的一级倒立摆控制系统仿真与设计。
我们将首先介绍一级倒立摆的数学模型，并根据模型设计一个反馈控制器。
然后，我们将使用MATLAB来进行仿真，评估控制系统的性能。
一级倒立摆的数学模型可以通过牛顿第二定律得到。
假设杆子是一个质点，其运动方程可以表示为：ml²θ''(t) = mgl sin(θ(t)) - T(t)其中m是质点的质量，l是杆子的长度，g是重力加速度，θ(t)是杆子相对于竖直方向的偏角，T(t)是电机施加的瞬时力。
为了设计一个稳定的控制系统，我们可以使用PID控制器，其控制输入可以表示为：T(t) = Kp(θd(t) - θ(t)) + Ki∫(θd(t) - θ(t))dt +Kd(θd'(t) - θ'(t))其中Kp，Ki和Kd分别是比例，积分和微分增益，θd(t)是我们期望的杆子偏角，θ'(t)是杆子的角速度。
在MATLAB中，我们可以使用Simulink来建模和仿真一级倒立摆的控制系统。
我们可以进行以下步骤来进行仿真：1. 建立一级倒立摆的模型。
在Simulink中，我们可以使用Mass-Spring-Damper模块来建立质点的运动模型，并使用Rotational Motion 库提供的Block来建立杆子的旋转模型。
2. 设计反馈控制器。
我们可以使用PID Controller模块来设计PID 控制器，并调整增益参数以实现系统的稳定性和性能要求。
3. 对控制系统进行仿真。
通过在MATLAB中运行Simulink模型，我们可以观察控制系统的响应，并评估系统的稳定性和性能。
控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
实现
通过
仿真
技术
进行
分析
方法
分析
matlabsi mulink
仿真
系统
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实现
介绍
工程
精彩摘录
精彩摘录
《控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现》精彩摘录 随着科技的发展和社会的进步，控制系统在各个领域中的应用越来越广泛， 掌握控制系统的建模与仿真技术对于科学研究、工程实践等方面都具有重要意义。 而《控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现》这本书，正是为满 足这一需求而编写的。
阅读感受
而真正让我感到震撼的是第4章到第8章的内容。作者利用MATLAB强大数据处 理、绘图函数和Simulink仿真工具，对被控对象模型进行了系统建模、分析、计 算、性能指标的优化及控制器设计。从时域、频域、根轨迹、非线性及状态空间 几个方面，完成了对系统性能指标的验证及控制系统设计。这其中的细节和深度， 都足以显示作者对这一领域的深入理解和实践经验。
目录分析
在“仿真技术”部分，目录涵盖了控制系统仿真的基本原理、仿真模型的建 立、参数设置以及仿真结果的分析等内容。还介绍了如何利用MATLABSimulink进 行仿真，使得读者能够快速上手这一强大的仿真工具。
目录分析
“应用实例”部分通过多个具体的案例，展示了如何将建模与仿真技术应用 于实际控制系统。这些案例既有简单的单输入单输出系统，也有复杂的非线性多 输入多输出系统，具有很高的实用价值。
基于Simulink的数字通信系统的仿真设计
课程设计(论文)任务书信息工程学院信息工程专业信息（2）班一、一、课程设计(论文)题目基于Simulink的数字通信系统的仿真设计二、课程设计(论文)工作自2014年6 月23日起至2014年7月 4日止。
三、课程设计(论文) 地点: 4-403，4-404，图书馆四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生掌握电路设计的基本思路和方法；（3）能提高学生对所学理论知识的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习SystemView或MATLAB/Simulink仿真软件；（2）对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出系统的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。
2）创新要求：在基本要求达到后，可进行创新设计，完善系统的性能。
3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成4）评分标准：（1）完成原理分析：（20分）（2）系统方案选择：（30分）（3）仿真结果分析：（30分）（4）论文写作：（20分）5）参考文献：（1）孙屹.《SystemView通信仿真开发手册》国防工业出版社（2）李东生.《SystemView系统设计及仿真入门与应用》电子工业出版社（3）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社(4 ) 陈萍.《现代通信实验系统的计算机仿真》国防工业出版社（5）刘学勇.《详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真》电子工业出版社6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 2 图书馆熟悉软件与系统仿真 6 4-403，4-404撰写论文 2 4-403，4-404学生签名：2014年6月23日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：职称：讲师2014年7月4日目录绪论 (1)第1章二进制数字调制解调系统 (2)1.1 数字通信系统 (2)1.1.1 数字通信系统的优点 (2)1.1.2 数字通信系统的缺点 (3)1.2 二进制数字调制解调 (3)第2章 Simulink软件介绍 (4)2.1 Simulink软件简介 (4)2.2 Simulink仿真步骤 (4)2.3 Simulink的模块库 (4)第3章 2ASK仿真系统的设计 (6)3.1 二进制振幅键控（2ASK）系统的调制与解调原理 (6)3.2 2ASK的调制解调仿真设计 (7)3.3 4ASK的仿真结果和分析 (7)3.3.1 参数设置与分析 (7)3.3.2 仿真结果图 (8)第4章 2FSK仿真系统的设计 (9)4.1 二进制移频键控（2FSK）的调制与解调原理 (9)4.1.1 2FSK调制............................................... 错误!未定义书签。
多系统伪距单点定位matlab代码
多系统伪距单点定位是一种通过接收来自多个卫星的信号并利用其伪距信息进行单点定位的方法。
这种定位方法适用于GPS、GLONASS、Beidou和Galileo等多个全球卫星定位系统，可以提高定位的准确性和鲁棒性。
在实际应用中，通过Matlab代码实现多系统伪距单点定位是一种常见的方法。
本文将介绍多系统伪距单点定位的原理，以及利用Matlab代码实现这一定位方法的步骤和技巧。
一、多系统伪距单点定位原理多系统伪距单点定位主要依赖于接收来自多个卫星的信号，并通过测量信号的伪距值来进行定位。
接收机接收到来自不同卫星的信号，并测量其与接收机的距离，然后根据测得的伪距值和卫星的位置信息，利用三角定位原理计算出接收机的位置。
在实际应用中，由于不同卫星系统的误差和干扰，需要对各个卫星信号的伪距值进行合理的处理，如加权平均、差分定位等，以提高定位的精度和鲁棒性。
二、Matlab代码实现多系统伪距单点定位步骤1. 读取卫星星历数据和接收机观测数据在Matlab中，可以利用现有的卫星星历数据和接收机观测数据进行多系统伪距单点定位。
通过Matlab的文件读取函数读取卫星星历数据和接收机的观测数据，然后将其存储为Matlab中的数据结构，并进行初步的数据处理。
2. 卫星信号伪距解算利用读取的卫星星历数据和接收机观测数据，可以利用现有的卫星信号伪距解算算法，在Matlab中编写代码对不同卫星信号的伪距值进行计算和处理。
这一步骤需要考虑卫星信号的误差和干扰因素，对伪距值进行合理的加权、滤波和校正，以提高定位的精度和鲁棒性。
3. 接收机定位计算在完成卫星信号伪距解算之后，可以利用Matlab中的三角定位算法对接收机的位置进行计算。
根据处理后的卫星信号伪距值和卫星位置信息，编写Matlab代码实现接收机的位置计算，并利用可视化工具展示定位结果，以便对定位精度和鲁棒性进行评估和分析。
4. 定位精度分析与优化可以利用Matlab对定位结果进行精度分析和优化。
基于MATLAB数字锁相环仿真设计
本科生毕业设计（申请学士学位）论文题目基于Matlab的数字锁相环的仿真设计作者专业名称电子信息工程指导教师2014年5月学生：（签字）学号：答辩日期：2014 年 5 月24 日指导教师：（签字）目录摘要 (1)Abstract (1)1 绪论 (2)1.1 本文研究背景 (2)1.2 本文研究意义 (2)1.3 锁相环和仿真方式 (2)1.3.1 锁相环 (2) (2)3 2 模拟锁相环Matlab仿真 (3)2.1 模拟锁相环方案 (3)2.1.1 模拟鉴相器 (3)2.1.2 模拟低通滤波器 (6)2.1.3 模拟压控振荡器 (7)2.2 模拟锁相环仿真 (8)2.3 本章小结 (9)3 数字锁相环Matlab仿真 (10)3.1 数字锁相环方案 (10)3.1.1 数字鉴相器 (10)3.1.2 数字滤波器 (12)3.1.3 数字压控振荡器 (13)3.2 数字锁相环仿真 (14)3.3 本章小结 (15)4 总结与展望 (15)参考文献 (16)致 (18)基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一种能够自动跟踪信号相位并达到锁频目的的闭环负反馈系统。
数字锁相环在无线电领域得到较广泛的应用和发展。
而且已经成为雷达、通信、导航等各类电子信号产品不可替代的元器件之一。
锁相环的窄带跟踪性能使其得到较广泛应用。
因为锁相技术在实际应用中较为复杂，所以锁相环的设计通常采用仿真设计这种方式。
本次设计采用Matlab这一软件进行辅助仿真设计，完全能达到设计预期的目标。
Matlab中的Simulink仿真软件,具有很强的灵活性和直观性。
本次设计所采用的方法是在simulink中搭建模拟锁相的模型，并对模拟锁相环的组成、结构、设计进行不断的分析和改进。
然后根据模拟锁相环的原理进行改进，并搭建数字锁相环。
关键词：锁相环；自动跟踪；matlab；simulinkSimulative design of digital phase-locked loop based onMatlabAbstract:PLL is the automatic tracking system of close loop atracking signal phase. It is widely used in various fields of radio. It has become an irreplaceable part of radar, communication, navigation and all kinds of electronicsignal device. PLL is able to be widely used. Because, it has unique narrow-band tracking performance. However, because of the complexity of phase lock technique, for the design of PLL have brought great difficulty. This design uses Matlab, the simulative software for design assistance, can completely meet the design expectations. Simulink simulative software on Matlab, has strong flexibility and intuitive. Methods used by this project is to build the analog phase locked in the Simulink model, and the composition, structure, design of analog phase-locked loop of continuous improvement and analysis. It improved according to the principle of analog PLL, build digital phase-locked loop in Simulink, and then reach the simulation design of digitalphase-locked loop based on Matlab the design objective .Key words: PLL, Automatic tracking, Matlab, simulink1 绪论1.1 本文研究背景19世纪30年代法国H.de Bellescize首次提出同步检波这一概念，并且设计出锁相环电路这一划时代的研究成果[1]。
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基于MATLABSimulink的GPS卫星导航仿真器设计摘要：本文首先介绍了GPS卫星定位的原理和算法，然后给出了GPS仿真器的Simulink建模实现方法，并对其定位精度进行了误差分析，仿真结果表明该仿真器定位精度与实际接收机相当，可以用来模拟真实的卫星定位，为综合导航系统的研制工作带来了便利。
关键词：GPS卫星导航Simulink建模动态仿真
1 引言
现代飞行器对导航系统有着越来越高的要求，尤其是长航时飞机对导航设备的精度、可靠性以及连续性都提出了全面的要求。
每种导航系统都有其固有的局限性，因此仅靠单一系统的导航设备独立使用难以完全满足这些要求。
于是，使用多种导航技术的综合导航系统逐渐进入人们的视线，并受到广泛关注。
由于飞行实验费用大，对于综合导航系统最初的算法验证和实验测试，往往无法进行飞行器搭载实验，因此国内外均采用实验室半物理仿真系统进行初期实验研究。
Simulink是一种针对动态系统进行建模、仿真和分析的工具，它被广泛应用于线性系统、非线性系统的建模和仿真，支持连续系统、离散系统或者两种混合的系统和多速率系统。
本文介绍了“大飞机”综合导航仿真系统中，基于MATLAB/Simulink开发的GPS仿真器的原理和设计过程。
2 仿真器的应用环境
如图1所示，综合导航仿真系统由飞行、惯导、卫星导航、天文导航、大气数据仿真、无线电高度表、地形匹配导航等分系统仿真器加上显控系统构成。
本文述及的工作主要集中于综合导航仿真系统中卫星导航仿真器的设计及其Simulink建模实现。
飞行仿真器有手动操作和自动飞行两种控制模式，自动飞行模式下仿真器根据预设航线输出飞机实时位置、速度、加速度、姿态等参数；手动模式下通过外置手柄来模拟操作飞机完成起飞、爬升、平飞、姿态改变和降落等全过程，飞行仿真器根据手柄传感器的输出信息仿真计算输出飞机的飞行数据。
卫星导航仿真器接收来自飞行仿真器的输出作为飞机当前实际位置，进行定位解算。
3 GPS定位算法原理
GPS仿真器由两部分组成：仿真卫星星座（根据卫星轨道动力学和星历基本参数确定）和仿真接收机的解算过程。
3.1 卫星星座仿真
卫星星座仿真是指已知某一初始时刻GPS系统中卫星的星历数据，据此递推得到后续时刻卫星的位置和速度。
卫星在空间的运动遵循开普勒三定律，卫星轨道的确定可近似等效为一个二体问题的求解。
GPS卫星位置和速度的解算可以通过初始时刻导航电文中的轨道根数直接递推得出，这方面内容在一般介绍卫星导航原理的书籍、文献中都有介绍，这里不再述及。
3.3 仿真接收机的解算
GPS接收机定位采用伪距观测量的绝对定位方法。
根据GPS定位原理，用户的三维位置加上接收机钟差一共4个未知量，所以必须有4颗可见星建立方程组：
4 仿真器的模型实现
GPS仿真器的数据处理流程：仿真器首先完成星历加载，可以手动加载星历文件也可以用接收机接收导航电文获取实时星历，然后根据星历信息计算GPS卫星位置，结合飞行仿真器送来的载体当前位置选择可见卫星，完成伪距仿真之后进行定位解算，最后将GPS仿真器输出的载体位置、速度等信息转换到地理坐标系（ENU）后送到综合导航计算机完成数据融合，送往显控系统。
建GPS仿真器的Simulink顶层模型。
为了保证模型具有良好的
可测试性和便于集成，建模过程充分采用了自顶向下、模块化的设计思想。
顶层模型由按功能划分的特定子系统组成，各功能子系统具有相对明确的输入、输出信号，便于测试分析。
这些子系统内部又嵌套了下一级子系统，将相关联的运算模块封装在一起。
整个模型仅在最底层的子系统中出现基本运算模块。
这样，对模型中某个子系统内部进行修改不会影响到其它子系统，在各子系统设计完成通过性能测试之后，只要各子系统之间信号流接口格式正确，就可以很容易地将各子系统集成为完整的系统级仿真模型。
在仿真器的核心部分——定位解算子系统，由于可见卫星数目的不确定性引起参与定位解算各矩阵的规模和结构发生变化，因此不便采用基本模块搭建固定结构的模型，而是采用C语言编写的S函数来灵活的完成该部分计算，然后将其整体封装成S-Function功能模块加以使用。
GPS仿真器顶层模型读入的星历文件、飞行仿真器输出的飞机当前位置和时间等信息依次经过卫星位置计算、可见星预测、伪距仿真、定位解算等功能子系统处理，最后由模型最右端输出仿真器定位结果、卫星位置、可见性数目及编号、伪距、伪距率等仿真结果。
5 仿真结果分析
GPS仿真器的仿真步长选为1，保存了1000组定位结果，以飞行仿真器输出的位置信息为基准对仿真器定位精度进行了误差分析。
从以上误差曲线可以看出，仿真器的定位结果围绕真值上下波动，水平方向定位精度大约在10m左右，高程方向定位精度在20m
以内。
仿真器的输出结果与实际卫星导航接收机的性能基本一致。
6 结语
该GPS仿真器操作简单、功能强大，输出信息丰富，除了给出定位结果等数据外，还可以输出卫星位置、速度，可见卫星数目、编号，伪距及伪距率等信息，并将仿真结果以固定格式保存于文件中。
该仿真器以合理的算法作为开发基础，从使用效果来看，其定位精度与实际接收机相当。
从2008年交付使用至今工作稳定，性能良好。
为“大飞机”综合导航系统的开发带来了便利，降低了开发成本，并缩短了研制周期。
参考文献
[1]边少锋、李文魁. 卫星导航系统概论[M]. 北京：电子工业出版社，2005.
[2]寇艳红. GPS原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2007.
[3]宋彦辉、吴勇、张建东、闫浩. GPS仿真器设计[D]. 航空计算技术，2007，第6期.。