第三章MATLAB仿真集成.docx
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第三章MATLAB仿真集成
第三章MATLAB仿真集成
环境工具SIMULINK
Simulink:
DynamicSystermSimulation
§3.1Simulink仿真工具简介
一、Simulink仿真工具概述
1、MATLAB及其Simulink
2、Simulink的适用对象
3、Simulink的模块库与模型窗口
4、Simulink的建模
5、Simulink的仿真
§3.2Simulink的界面形象
一、Simulink的界面形象
二、Simulink功能模块的分类及其用途
Simulink提供了9类基本模块库
1、Continuous:
连续系统模块库
2、Discrete:
离散系统模块库
3、Function&Tables:
函数与表模块库
4、Math:
数学运算模块库
5、Nonlinear:
非线性系统模块库
6、Signals&System:
信号与系统模块库
7、Sinks:
输出模块库
8、Sources:
输入源模块库
9、Subsystem:
子系统模块库
三、Simulink模型窗口
“.mdl”
1、模型窗口的主菜单
2、模型窗口的工具栏
§3.3用Simulink建立系统模型
一、模型窗口
二、模块的查找与选择
三、模块的拷贝、移动与删除
1、模块的拷贝(复制)
1)从模块库中将标准模块拷贝到模型窗口“Untitled”里;
2)在“Untitled”模型窗口里将模块再拷贝。
A,选中待拷贝模块——【Copy】——【Edit】——【Paste】;
B,【Ctrl】键;
C,鼠标右键。
2、模块选定(选中)
(1)单个模块:
鼠标左键;
(2)一组模块:
鼠标左键拉出矩形框;
(3)多个模块:
Shift+鼠标左键
3、模块的移动
注:
模块移动时它与其他模块的连线也随之移动。
4、模块的删除和粘贴
5、改变模块的大小
6、改变模块对象的方向
1)用鼠标选中模块对象:
2)选择【Format】(仿真格式设制)——【FlipBlock】(将模块反时针旋转1800)或【RotateBlock】(将模块顺时针旋转900)
四、模块的连接
1、信号线的使用
2、信号线设置标鉴
鼠标左键
3、信号线折弯
“shift”键(直角、任意角)
4、信号线分支
1)对选中的信号线,按住【ctrl】键,并在要建立分支的地方按住左键拉出即可。
2)将鼠标指到引出分支的信号线段上,如果按住鼠标右键拖拽鼠标,还可拉出分支线段。
5、信号线的平行移动
鼠标左键
6、信号线与模块分离
【shift】
7、信号线的删除
【Delete】
五、模块标题名称的修改
模块的一般属性可以分为两个方面:
1、模块的标题名称
2、模块内部参数设置
【Format】——【FlipName】
【Format】——【Hide(show)Name】
六、模块内部参数的修改
七、创建模型的复原操作
八、系统模型标题名称的标注
将鼠标指针在窗口的空白处,双击鼠标左键
九、模型系统的仿真
【Simulation】【Start】双击示波器图标。
十、整个图形成比例放大
View---Zoomin,Zoomout,…….
十一、拷贝到Word文档中
Edit----CopyModeltoclipboard
十二、模型文件的保存和打开
.mdl文件
MATLAB6P1\Work
十三、模型框图的打印
Simulink建模注意事项
为了更好地使用Simulink,这里提出几点注意事项
(1)建模操作
建模时应把解决的问题思考清楚,首先在纸上画出草图,然后才在计算机上输入,其次,只有利用Simulink把所有的模块都拷贝到模型窗口里以后,才可以把这些模块连接起来,采用这些方法,将有助于减少打开文件所需要的时间,提高工作效率。
(2)程序中尽可能减少用MATLABFcn模块
当模型中包含有MATLABFCN解释程序,这样会大大降低仿真速度,因此最好尽可能不使用MATLABFcn模块,而使用MATLAB的基本运算函数。
§3.5电力系统(PowerSystem)模块库简介
1、启动
1)MATLAB命令窗口:
powerlib
2)直接启动:
从SIMULINK模块浏览器窗口
2、各模块组简介
一、连接器(Connectors)模块组
二、电源(Electricalsources)模块组
电源模块组包括交流电流源、交流电压源、受控电流源、受控电压源、直流电压源。
三、元件(Elements)模块组
元件模块组包括各种电阻、电容、电感元件,各种变压器元件,另外还有一个附加的三相元件子模块组。
元件模块组中不包含单个的电阻、电容和电感元件,单个的电阻、电容的电感元件只能通过串联或并联的RLC分支以及它们的负载形式来定义。
四、附加(Extras)模块组
附加模块组包括了上述各模块组中的各个附加子模块组。
五、电机系统(Machines)模块组
电机系统模块组包括简单同步电动机、永磁同步电动机、直流电动机、异步电动机、汽轮机和调节器、电动机输出信号测量分配器等模块。
六、测量(Measurements)模块组
测量模块组包括电压表、电流表、阻抗表、多用表模块组和各种附加的子模块组等基本模块。
七、电力电子(PowerElectronics)模块组
电力电子模块组包括理想开关、二极管(Diode)、晶闸管(Thyristor)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应管(MOSFET)、绝缘门极晶体管(IGBT)等模块,此外还有2个附加的控制模块组和一个整流桥。
§3.5观察Simulink的仿真结果
Simulink的Sinks输出模块库中的几个模块都可以用来观察仿真结果:
※1、是将仿真信号输入到输出模块“scope”示波器、“XYGraph”二维X—Y图形显示器与“Display”数字显示器中直接查看图形或者数据。
2、将仿真结果信号输入到“ToWorkspace”模块中,即保存到MATLAB工作空间里,再用绘图命令在MATLAB命令窗口里绘制出图形;
※3、将仿真结果信号返回到MATLAB命令窗口里,再利用绘图命令plot绘制出图形。
一、使用示波器模块观察仿真输出
(1)“Scope”将信号显示在类似示波器的图形窗口内,可以放大,缩小窗口,也可以打印仿真结果的波形曲线。
(2)“XYGraph”:
绘制X—Y二维的曲线图形,两个坐标刻度范围可以设置;
(3)“Display”:
将仿真结果的信息数据以数字形式显示出来。
双击“Display”图标,打开其“BlockParametersDisplay”对话框。
【例3-2】用三种示波器观察正弦波曲线
二、使用模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口
out1:
输出模块
yout:
变量保存起来(前提是在选择仿真参数时,要选yout这一项)。
MATLAB也将会自动将每个时间数据存入MATLAB命令中,用“tout”这个变量保存起来。
用绘图命令plot(tout,yout)在MATLAB命令窗口里绘制出图形,并能对图形进行编辑。
【例3-3】
§3.6Simulink的自定义模块库与自定义子系统
一、自定义模块库
在Simulink模型窗口里主菜单【File】下执行【New/Library】菜单命令,会出现一个新的Library窗口,名为“Library:
untitled”
1、自定义模块库中含有模块库
[例3-4]建立一个只有“Continuous”、“Math”、“Sources”与“Sinks”四类模块库组成的自定义模块库Library1.
2、自定义模块库中含有标准的功能模块
[例3-5]建立一个只有“Gain”、“Derivative”、“Integrator”、“In1”、“Out1”“TransferFcn”、“Sum”与“Zero-Pole”等9类基本模块构成的自定义模块库Library2。
二、Simulink窗口下自定义子系统
采用二种方法
1)采用Simulink模块库中“Subsystem”中“Subsystem”标准功能模块。
2)在模型窗口中执行菜单【Edit】下执行【CreateSubsystem】命令的方法
1、采用Simulink提供9类基本模块库的“Subsystem”
[例3-6]用Simulink的“Subsystem”功能模块将直流调速系统的电流环自定义为一子系统,并对其进行单位阶跃给定响应仿真。
2在模型窗口中执行菜单【Edit】下执行【CreateSubsystem】命令的方法
【例】用SIMULINK模型窗口菜单[Edit]下的[CreateSubsystem]命令,对于闭环调速系统的电流环定义其子系统,并对双环系统进行单位阶跃给定响应的仿真。