美赛数学建模专用第七章Simulink基础Word格式文档下载.docx
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open_system-Openexistingmodelorblock.
load_system-Loadexistingmodelwithoutmakingmodelvisible.
save_system-Saveanopenmodel.
add_block-Addnewblock.
add_line-Addnewline.
delete_block-Removeblock.
delete_line-Removeline.
find_system-Searchamodel.
hilite_system-Hiliteobjectswithinamodel.
replace_block-Replaceexistingblockswithanewblock.
set_param-Setparametervaluesformodelorblock.
get_param-Getsimulationparametervaluesfrommodel.
add_param-Addauser-definedstringparametertoamodel.
delete_param-Deleteauser-definedparameterfromamodel.
bdclose-CloseaSimulinkwindow.
bdroot-Rootlevelmodelname.
gcb-Getthenameofthecurrentblock.
gcbh-Getthehandleofthecurrentblock.
gcs-Getthenameofthecurrentsystem.
getfullname-getthefullpathnameofablock
slupdate-Updateolder1.xmodelsto3.x.
addterms-Addterminatorstounconnectedports.
boolean-Convertnumericarraytoboolean.
slhelp-Simulinkuser'
sguideorblockhelp.
Masking.
hasmask-Checkformask.
hasmaskdlg-Checkformaskdialog.
hasmaskicon-Checkformaskicon.
iconedit-Designblockiconsusingginputfunction.
maskpopups-Returnandchangemaskedblock'
spopupmenuitems.
movemask-Restructuremaskedbuilt-inblocksasmaskedsubsystems.
Library.
libinfo-Getlibraryinformationforasystem.
Diagnostics.
sllastdiagnostic-Lastdiagnosticarray.
sllasterror-Lasterrorarray.
sllastwarning-Lastwarningarray.
sldiagnostics-Getblockcountandcompilestatsforamodel.
Hardcopyandprinting.
frameedit-Editprintframesforannotatedmodelprintouts.
print-PrintgraphorSimulinksystem;
orsavegraphtoM-file.
printopt-Printerdefaults.
orient-Setpaperorientation.
simulinkisbothadirectoryandafunction.
Copyright1990-2004TheMathWorks,Inc.
Simulink的三大步骤（procedureofSimulink）：
模型创建与定义、（Modelcreatinganddefinition）
模型的分析、（Modelanalyzing）
模型的修正。
（Modelmodifying）
Simulink的运行：
（RunningofSimulink）
1、运行Simulink:
命令窗口下点击Simulink图标（或键入Simulink命令）→
SimulinkLibraryBrowser（浏览器）→
simulink树状列表形式的模块库（包含simulink模块库中的各种模块及其它Toolbox和Blockset中的模块）
2、选择建模模块：
展开树状列表，用鼠标点击所需类别的模块项，所选模块类的具体模块库就在右侧的列表框中显示出来，提供建模使用。
也可以在在输入栏中键入模块名并点击Find按钮进行查询。
3、打开模型创建窗口：
（openthewindowofmodecreating）。
在工具栏中选择“建立新模型”的图标，弹出名为Untitled的空白窗口，选择Open窗口可以打开存于硬盘中已建的模型，完成模型的运行或修改。
二．Simulink的基本模块（basicmodule）
simulink浏览器窗口左侧的simulink项上单击鼠标右键，弹出菜单“Openthe‘Simulink’Labrary’”选项，将打开simulink模块库窗口。
1．信号源模块：
source,模块及功能见（表8—1）
2．输出模块：
Sinks,模块及功能见（表8—2）
3.连续系统模块：
Continuous,模块及功能见（表8—3）
4.离散系统模块：
Discrete,模块及功能见（表8—4）
5.数学运算模块：
Math,模块及功能见（表8—5）
6．函数和表模块：
Function&
Tables,模块及功能见（表8—6）
7.非线性系统模块：
Nonlinear,模块及功能见（表8—7）
8.信号与系统模块：
Signal&
Systems,模块及功能见（表8—8）
三.Simulink建模（Simulincmodulecreating）
1．模块的创建与操作（CreatingandoperationofSimulink）
（1）创建模块：
（modulecreating）
（１）在浏览器列表中点击需要的模块，按住鼠标左键并拖曳至模型窗口即可。
（２）双击模块可在弹出的对话框中修改相应的模块参数
（３）在模块下方名称处双击可改变模块名称。
（2）模块操作（moduleoperation）
（a）模块的选择（moduleselection）
（b）移动模块（modulemoving）
（c）模块的缩放（moduleescaling）
（d）复制模块：
（modulecopy）
四种方法：
＊在选定模块处，按下鼠标右键并拖动至适当位置；
＊选定模块，在工具栏中（或Edit菜单中）选中Copy与Paste按钮；
＊在选定的模块处点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Copy与Paste选项；
＊按住”Ctrl”键，按下鼠标左键，将选定的模块拖至适当的位置。
（e）模块的旋转与翻转：
（Rotatingandturnoverofmodule）
旋转：
（rotate）将鼠标指向要翻转的模块并按下鼠标右键，选择弹出菜单中的Format栏中的Rotate项，模块顺时针旋转９０o。
翻转：
将鼠标指向要翻转的模块并按下鼠标右键，选择弹出菜单中的Format栏中的FlipBlock项，模块顺时针旋转180o。
（f）模块的连接
（h）连接分支线
（i）改变连线的形状
（j）连线的标识：
在连线的上或下方（或窗口内任何位置）双击鼠标左键，可出现一个文本框用于输入说明文字。
（3）．简单模型（Simplemode）
信号发生器发生幅值为１，频率为0.2HZ的正弦波信号，信号分别按１倍和５倍送入两个示波器。
2．模型的修饰（Modemodifying）
1.模块加阴影：
Format菜单中的Showdropshadow菜单项用于给模块加阴影。
2.调整颜色：
Format菜单中的Foregroundcolor菜单项用于调整模块的前景颜色。
Backgroundcolor菜单项用于选择模块的背景颜色。
Screencolor菜单项用于调整屏幕颜色。
3.变换模块名的显示位置：
Format菜单中的Flipname可将模块名换到对称的位置，Hidename可将模块名隐藏起来。
4.模块修饰的一个简单示例
三．仿真计算与分析方法（simulinkcalculationandthemethodofanalyzing）
1．连续系统建模（Modulecreatingofcontinuoussystem）
（1）．用积分模块创建微分方程求解的模型（creatingthesolvemodeofdifferentialequationwithintegralmodules）:
有二阶微分方程x’’+0.2x’+0.4x=0.2u（t）,u（t）是单位阶跃函数，演示如何用积分器直接创建求解该微分方程的模型。
（a）改写微分方程为（reformingdifferentialequation）：
x’’=0.2u（t）-0.2x’-0.4x
（b）利用Simulink库中的标准模块建模（CreatingmodewithmodulesinthelibraryofSimulink）：
基本思路是x’’经积分后得x’，再积分得x，再将x’和x经代数运算得到x’’。
结果送入示波器，也可同时存储在工作空间变量simy中。
（2）．用传递函数模块求解（Solvingbytransferfunctionmodule）：
以二阶微分方程x’’+0.2x’+0.4x=0.2u（t）为例,初始状态为0，u（t）是单位阶跃函数。
对方程两边进行Laplace变换，得到：
s2X（s）+0.2sX（s）+0.4X（s）=0.2U（s）
整理后得传递函数：
（Transferfunction）
G（s）=X（s）/U（s）=0.2/（s2+0.2s+0.4）
利用上式采用传递函数模块可建立求解微分方程的模型。
2.Simulink结果的分析（Analyzingoftheresults）：
执行simulink后检查输出结果并做进一步的分析与判断。
（1）输出信号的观察（outputsignalobservation）
（a）将信号输出到显示模块（Exportsignaltodisplaymodule）
*Scope（示波器）：
将信号显示在示波器的独立窗口中，通过双击模块即可打开示波器模块。
*XYGraph显示器模块：
在MATLAB图形窗口绘制二维图形，
*Display模块：
将结果以数字形式显示出来，在模块中直接滚动显示。
标量、矢量和矩阵形式得结果输出窗口结构略有不同。
（b）将仿真结果存储到工作空间，再用绘图命令在命令窗口绘制图形，（savetheresultofsimulinktoworkspaceandplottingfigureonwindowbyusingplotcommand）
有三种方法可供选择：
*通过示波器模块向工作空间存储数据；
*通过选择Sinks函数库中的Toworkspace模块，将数据保存到工作空间的simout变量中,同时还可以产生一个存放时间数据的变量（缺省tout）;
*通过Simulation菜单选择SimulationParemeter菜单项中的WorkspaceI/O页，根据各个参数的选择来确定存储的数据内容的类型。
（c）.将仿真结果通过输出端口返回到MATLAB命令窗口，再利用绘图命令绘出输出图形（returntheresultofsimulinkfromexporttoMATLABwindowandthendrawingtheplotonwindowbyusingplotcommand）：
在Sinks函数库中有一个名为Out1的模块，将数据输入到这个模块，该模块就会将数据输出到MATLAB命令窗口，并用名为yout的变量保存，同时还将时间数据用tout变量保存。
存储在工作空间的结果可以进行进一步的分析。
2．使用一般的分析工具（theusingofGeneralanalysistool）
（a）.线性化：
将状态空间所描述的线性系统输入输出关系由下式表示：
x’=Ax+Bu
y=Cx+Du
其中：
x代表状态矢量
y代表输出矢量
u代表输入矢量
A,B,C,D为系统线性化的状态空间矩阵
如创建用于线性化的系统模型名为lmod，并保存为”lmod.mdl”.
在命令窗口输入命令[ABCD]=linmod（‘lmod’）就可以获得系统的常微分方程lmod的状态空间线性模型，返回系统线性化的状态空间矩阵。
[ABCD]=linmod（‘lmod’）
（[A,B,C,D]=LINMOD（'
SYS'
）obtainsthestate-spacelinearmodelofthe
systemofordinarydifferentialequationsdescribedinthe
blockdiagram'
whenthestatevariablesandinputsareset
tothedefaultsspecifiedintheblockdiagram.）
（b）由状态方程转成LTI对象（transferstateequationstoLTIobject）：
一旦数据形成了状态空间形式或者转变成了LTI对象，就可以使用ControlSystemToolbox函数进行进一步的分析。
利用ss函数可将上面线性化的系统转成LTI对象，命令格式为：
sys=ss（A,B,C,D）
（c）绘制波德图:
（Bodeplotdrawing）用bode函数可绘制波德图，（相位、幅值与频率的关系图）
bode（A,B,C,D）或bode（sys）
BODE（SYS）drawstheBodeplotoftheLTImodelSYS（createdwith
eitherTF,ZPK,SS,orFRD）.Thefrequencyrangeandnumberof
pointsarechosenautomatically.
（d）线性时间响应（Lineartimeresponse）:
给一个阶跃信号（stepsignal）：
step（A,B,C,D）或step（sys）线性化阶响应
或给一个脉冲信号（impulse）：
impulse（A,B,C,D）或impulse（sys）线性化脉冲响应
（e）求系统平衡点（findthebalancepointofsystem）：
在非线性系统中，分析评估系统稳定性或稳定状态时大多需要用到平衡点。
平衡点是指所有状态导数等于零的点。
若仅有部分状态导数等于零，则称为偏平衡点。
要使输出为1，并找出输入以及状态值时，可用”trim”函数来实现。
以前面创建的”lmod”模型为例：
%第一步：
对状态变量x以及输入u做初步设定，并设定想要的输出值。
x=[0;
0;
0];
u=0;
y=[1;
1];
%第二步：
使用索引变量确定那些值可变，那些是固定不变的。
ix=[];
%任何状态值可变
iu=[];
%任何输入可变
iy=[1,2];
%两个输出不能变
%第三步：
调用trim函数，求出系统平衡点。
[x,u,y,dx]=trim（‘lmod’,x,u,y,ix,iu,iy）
[A,B,C,D]=LINMOD（'
lmod'
）%系统线性化的状态空间矩阵
sys=ss（A,B,C,D）%由状态方程转成LTI对象
figure
（1）
bode（sys）%绘制波德图，（相位、幅值与频率的关系图）
figure
（2）
step（A,B,C,D）%线性时间响应
x=[0;
%设定状态变量
%设定输入值
%设定想要的输出值
ix=[];
%表示状态不固定
iu=[];
%表示输入不固定
iy=[1,2];
%固定第一个输出及第二个输出
[x,u,y,dx]=trim（'
x,u,y,ix,iu,iy）%求系统平衡点
A=-10-2
-211
010
B=0
1
0
C=-200
00-2
D=1
a=x1x2x3
x1-10-2
x2-211
x3010
b=u1
x10
x21
x30
c=x1x2x3
y1-200
y200-2
d=u1
y11
y20
x=1.3333
0.0000
-0.6667
u=3.3333
y=0.6667
1.3333
dx=1.0e-015*
-0.1110
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