matlab基础教程 Simulink 基础共34页word资料.docx

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第八章Simulink基础

单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。

让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。

这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。

Chapter8:

IntroductiontoSimulink

一．我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。

为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?

吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:

“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!

”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。

特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:

提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。

知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。

根本原因还是无“米”下“锅”。

于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。

所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。

要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。

Simulink初步（PrimerofSimulink）

我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。

为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?

吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:

“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!

”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。

特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:

提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。

知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。

根本原因还是无“米”下“锅”。

于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。

所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。

要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。

MATLABSimulink是一个动态仿真系统，用于对动态系统进行仿真和分析，预先模拟实际系统的特性和响应，根据设计和使用要求，对系统进行修改和优化。

Simulink提供了图形化用户界面，只须点击鼠标就可以轻易的完成模型的创建、调试和仿真工作，用户不须专门掌握一种程序设计语言。

Simulink可将系统分为从高级到低级的几个层次，每层又可以细分为几个部分，每层系统构建完成后，将各层连接起来就可构成一个完整的系统。

模型创建完成后，可以启动系统的仿真功能分析系统的动态特性，其内置的分析工具包括各种仿真算法、系统线性化、寻求平衡点等。

仿真结果可以以图形方式在示波器窗口显示，也可将输出结果以变量形式保存起来，并输入到MATLAB中以完成进一步的分析。

Simulink可以仿真线性和非线性系统，并能创建连续时间、离散时间或二者混合的系统。

支持多采样频率系统。

Simulink：

Version6.0（R14）05-May-2019

Modelanalysisandconstructionfunctions.

Simulation

sim-SimulateaSimulinkmodel.

sldebug-DebugaSimulinkmodel.

simset-DefineoptionstoSIMOptionsstructure.

imget-GetSIMOptionsstructureLinearizationandtrimming.

linmod-Extractlinearmodelfromcontinuous-timesystem.

linmo-Extractlinearmodel,advancedmethod.

dlinm-Extractlinearmodelfromdiscrete-timesystem.

trim-Findsteady-stateoperatingpoint.

ModelConstruction.

close_system-Closeopenmodelorblock.

new_system-Createnewemptymodelwindow.

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.

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.

Simulink的三大步骤（procedureofSimulink）：

1、模型创建与定义、（Modelcreatinganddefinition）

2、模型的分析、（Modelanalyzing）

3、模型的修正。

（Modelmodifying）

如下图所示，重复执行上述三大步骤可以实现系统的最优化。

Simulink的运行：

（RunningofSimulink）

1、运行Simulink:

命令窗口下点击Simulink图标（或在命令窗口键入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的常用基本模块（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。

常用的模块主要为：

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）

还有：

常用模块：

Commonlyusedblocks

非连续模块：

Discontinuous

逻辑运算和二进制数位模块：

Logicalandbitoperation

插值表：

Lookuptables

模式识别Model：

Verification

端口及子系统：

Portsandsubsystems

用户自定义函数：

Userdefinedfunctions

辅助数学和离散系统：

Additionalmathanddiscrete

表8—1信号源模块及功能

模块

功能

模块

功能

In1

创建输入端

Ground

接地

Constant

常数

Clock

当前时间

SignalGeneratur

信号发生器

DigitalClock

数字时钟

Ramp

斜波

FromFile

从文件读数据

SineWave

正弦波

FromWorkspace

从工作空间读数据

Step

阶跃信号

RandomNumber

随机信号

RepeatingSequence

重复系列

UniformRandom

Number

均匀随机信号

PulseGenerator

脉冲发生器

Band-Limited

WhileNoise

带限白噪音

ChirpSignal

快速正弦扫描

表8—2输出模块及功能

模块

功能

模块

功能

Scope

示波器

Tofile

输出到文件

FloatingScope

可选示波器

ToWorkspace

输出到工作空间

XYGraph

XY显示器

Terminator

通用终端

Out1

创建输出端

StopSimulation

输入不为0时停止仿真

Display

实时数据显示

表8—3连续系统模块及功能

模块

功能

模块

功能

Integrator

积分

Zero-Pole

零极点

Derivative

微分

Memory

延时输出

Statae-Space

状态方程

TransportDelay

传输延时

TransferFcn

传递函数

VariableTransportDelay

可变传输延时

表8—4离散系统模块及功能

模块

功能

模块

功能

Zero-Order-Hold

零阶保持器

DiscreteFilter

离散滤波器

UnitDelay

单位延时采样保持

DiscreteTransferFcn

离散传递函数

Descrete-TimeIntegrator

离散时间积分

DiscreteZero-pole

离散零极点

Discrete-State-Space

离散状态方程

First-OrderHold

一阶保持器

表8—5数学运算模块及功能

模块

功能

模块

功能

Sum

求和

RoundingFunction

取整函数

Product

积或商

CombinatorialLogic

逻辑真值表

DotProduct

点积

LogicalOperator

逻辑算子

Gain

常数增益

BitwiseLogicalOperator

位逻辑算子

SliderGain

可变增益

RelationalOperator

关系算子

MatrixGain

矩阵增益

ComplextoMagnitude-Angle

复数的模和辅角

MathFunction

数学运算函数

Magnitude-AngletoComplex

模和辅角合成复数

TrigonometricFunction

三角函数

ComplextoReal-Imag

复数的实部和虚部

NinMax

求最大值

Real-ImagtoComplex

实部和虚部合成复数

Abs

求绝对值

AlgebraicConstant

强迫输入信号为零

Sign

符号函数

表8—6函数和表模块及功能

模块

功能

模块

功能

Look-UpTable

线性插值查表

Fcn

C语言形式的表达式

Look-UpTable（2-D）

二维线性插值

MATLABFcn

MATLAB形式的表达式

Look-UpTable（n-D）

N维线性插值

S-Function

调用S-函数

Prelook-UpIndexSearch

预查下标

Polynomial

多项式

InterPolation（n-D）UsingPreLook-Up

N维插值

S-FunctionBuilder

用C代码创建S-函数

DirectLook-UpTable（n-D）

直接查表

表8—7非线性系统模块及功能

模块

功能

模块

功能

RateLimiter

速率限制器

Relay

继电器

Saturation

饱和元件

Switch

开关

Quantizer

量化元件

MaunalSwitch

手动开关

Backlash

间隙元件

MultiportSwitch

多选开关

DeadZone

死区元件

Coulomb&ViscousFriction

库仑和粘性摩擦

表8—8信号与系统模块及功能

模块

功能

模块

功能

BusCreator

创建信号总线

DataStoreMemory

为存储器定义内存

BusSelector

从信号总线中选择信号

DataStoreWrite

向存储器写数据

Mux

多路传输器

Function-CallGenerator

函数调用发生器

Demux

多路分离器

Reshape

改变信号尺寸

Selector

选择输入信号

DataTypeConversion

数据类型转换

Assignment

赋值

HitCrossing

检测零交叉点

MatrixConcatenation

矩阵串联

IC

信号的初始值

Merge

信号合并

Width

信号的宽度

From

从GOTO模块接收信号

ModelInfo

显示模型信息

GotoTagVisibility

定义GOTO模块的范围

SignalSpecification

检查信号参数

Goto

把信号送到From模块

Probe

探测连线

DataStoreRead

从存储器读数据

可选示波器（Floatingscope）：

可在示波器窗口的Floatingscope快捷键将普通示波器转变为Floatingscope，也可在模型库中直接选择Floatingscope模块。

利用Floatingscope模块可选择显示一或多个线程上的信号，模块不必与模型中的信号线连接，可以在signalselection快捷键打开的菜单中选择要显示的信号。

*Floatingscope：

ThisoptionappearsonlyontheGeneralparameterspanefortheScopeblock.SelectingthisoptionturnsaScopeblockintoafloatingscope.AfloatingscopeisaScopeblockthatcandisplaythesignalscarriedononeormorelines.YoucancreateaFloatingScopeblockinamodeleitherbycopyingaScopeblockfromtheSimulinkSinkslibraryintoamodelandselectingthisoptionor,moresimply,bycopyingtheFloatingScopeblockfromtheSinkslibraryintothemodelwindow.TheFloatingScopeblockhastheFloatingscopeparameterselectedbydefault.Touseafloatingscopeduringasimulation,firstopenthescope.Todisplaythesignalscarriedonaline,selecttheline.HolddowntheShiftkeywhileclickinganotherlinetoselectmultiplelines.ItmightbenecessarytoclicktheAutoscaledatabuttononthefloatingscope'stoolbartofindthesignalandadjusttheaxestothesignalvalues.Oryoucanusethefloatingscope'sSignalSelector（seeTheSignalSelectorintheonlineSimulinkdocumentation）toselectsignalsfordisplay.Todisplayafloatingscope'sSignalSelector,firststartsimulationofyourmodelwiththefloatingscopeopen.Thenright-clickyourmouseinthefloatingscopeandselectSignalSelectionfromthepop-upmenuthatappears.Youcanhavemorethanonefloatingscopeinamodel,butonlyonesetofaxesinonescopecanbeactiveatagiventime.Activefloatingscopesshowtheactiveaxesbymakingthemblue.Selectingordeselectinglinesaffectstheactivefloatingscopeonly.Otherfloatingscopescontinuetodisplaythesignalsthatyouselectedwhentheywereactive.Inotherwords,inactivefloatingscopesarelocked,inthattheirsig