MATLAB讲课第三章.docx

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MATLAB讲课第三章

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。