Simulink-第2章-建模方法.ppt

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SIMULINK,第二章建模方法,本章介绍一些模块的特殊操作，如模块操作、信号线操作、模型注释等。

本章内容和学习目的,掌握模块操作、信号线操作、模型注释的基本技巧。

打开模型;模块操作;信号线操作;模型注释;创建一个复杂模型;模型和图形拷贝到Word文档中;,打开模型,新建模型打开一个已存在的模型方法1：

通过【FileOpen】命令；方法2：

在MATLAB命令窗中直接键入模型名。

调整模块几何尺寸,模块操作,旋转模块,模块的复制,方法1：

右键拖曳模块方法2：

EditCopy】和【EditPaste】方法3：

选中模块，CtrlC复制，CtrlV粘贴,选中模块，拖动模块一角的黑色方框到适当大小,选中模块，然后选择菜单命令【FormatRotate】，模块将顺时针方向旋转90度。

删除模块,方法1：

选中模块，然后从模型窗口菜单中选择【EditClear】,方法2：

选中模块，然后选择菜单【EditCut】，删至剪贴板,选中多个模块,方法1：

按住Shift键，同时用鼠标单击想要选中的模块,方法2：

使用“范围框”。

在使用“范围框”后，若想继续选择模块，可按住Shift键，再单击要选的模块即可。

选中的这些模块可以被当作一个整体进行操作。

方法3：

选中模块，然后选择右键【Cut】或【Clear】,2022年10月14日,理论力学CAI章名,6,插入模块,若需要在信号连线上插入一个模块，只需将这个模块移到线上就可以自动连线。

注意：

这个功能只支持单输入单输出模块对于其他的模块，只能先删除连线，放置块，然后再重新连线。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,7,连线分支与连线改变使用鼠标右键单击需要分支的信号连线（光标变成“+”），然后拖动到目标模块。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,8,对信号连线的其它几种常用操作：

1）使用鼠标左键单击并拖动改变信号连线路径2）按下Shift键同时在信号连线上单击鼠标左键并拖动，生成新的节点3）在节点上使用鼠标左键单击并拖动，可以改变信号连线路径。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,9,信号组合使用SignalRouting模块库中的Mux模块，将某些模块的输出信号组合成一个向量信号。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,10,运行仿真1.系统模块参数设置与系统仿真参数设置1）双击系统模块，打开系统模块的参数设置对话框。

2）在参数设置对话框中设置合适的模块参数。

2.运行仿真选择Simulation菜单下的Start。

仿真结束后双击Scope模块显示系统仿真输出结果。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,11,设计Simulink框图的界面,模块及框图属性编辑框图的视图调整1）使用View菜单下的Zoomin、Zoomout，可对模型视图进行放缩。

2）使用系统热键R（放大）或V（缩小）,Zoomin,2022年10月14日,理论力学CAI章名,12,3）按空格键可以使系统模型充满整个视图窗口,2022年10月14日,理论力学CAI章名,13,模块的名称操作1）模块命名：

使用鼠标左键单击模块名称，键入新的名称2）名称移动：

左键单击模块名称并拖动到模块的另一侧，或选择Format菜单中的FlipName翻转模块名称,模块的其它操作1）改变模块的几何尺寸2）改变模块的颜色：

鼠标右键单击模块，选择Foregroundcolor或者Backgroundcolor菜单3）为模块生成阴影Format:

ShowDropShadow4）翻转与旋转模块Format:

FlipBlock;RotateBlock,2022年10月14日,理论力学CAI章名,15,系统框图注释,1）在模型编辑器背景上双击鼠标左键，打开一个文本编辑框。

2）鼠标左键单击文本框移动文本位置。

3）在文本框上单击鼠标右键，改变文本的属性（字体、大小对齐方式等）。

信号标签与标签的传递,所谓的信号标签也可称为信号的“名称”或“标记”，是信号的一个固有属性。

生成信号标签的方法有两种：

1）使用鼠标左键双击需要加入标签的信号（模块连线），信号线引出的分支线（双击）会继承这个标签。

2）鼠标左键单击需要加入标签的信号连线，Edit:

SignalProperties,2022年10月14日,理论力学CAI章名,17,信号标签的传递方法信号标签可由“虚块”的系统模块来进行传递，完成对信号的选择、组合与传递，不改变信号的任何属性，如SignalsRouting模块库中的Mux模块。

1）鼠标左键双击信号线，在信号标签编辑框中键入，在此尖括号中键入信号标签即可传递信号标签，然后选择Edit菜单中的UpdateDiagram刷新模型。

2）选择信号线，然后选择Edit:

SignalProterties，当一个带有标签的信号与Scope模块连接时，信号标签将作为标题显示。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,18,Simulink子系统介绍,1.子系统生成将相关的模块封装到一个单独的模块中。

子系统的建立方法：

1）在已有的系统模型中建立子系统：

框选待封装的区域，然后选择Edit:

CreateSubsystem2）建立空的子系统：

使用Ports&Subsystems模块库中的Subsystems模块建立子系统，双击子系统对其进行编辑。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,20,2022年10月14日,理论力学CAI章名,21,2.子系统操作例如子系统的命名、子系统视图的修改、子系统的显示、子系统的封装等。

3.Inport输入模块与Outport输出模块：

建立子系统时，Simulink会自动生成这两个模块。

Inport模块作为子系统的输入模块，Outport作为子系统的输出端口。

Inport与Outport传递信号，不改变信号属性。

建立复杂系统模型,以下通过两个算例来说明建模中的其他一些技巧，例如配置模块和设定模型参数等。

一个生长在罐中的细菌的简单模型。

假定细菌的出生率和当前细菌的总数成正比，死亡率和当前的总数的平方成正比。

若以x代表当前细菌的总数，则细菌的出生率可表示为：

细菌的死亡率可表示为：

2022年10月14日,理论力学CAI章名,23,细菌总数的总变化率可表示为出生率与死亡率之差。

因此系统可表示为如下的微分方程形式：

假定，当前细菌的总数为100，计算t=10后罐中的细菌总数。

积分模块的输入为，输出为。

步骤一：

添加模块,Continuous增益模块,求和模块，来源于Math,Math乘法模块,示波器模块，来源于Sink,步骤二：

连接模块,步骤三：

设置仿真参数,当前细菌的总数为100，计算t=10后罐中的细菌总数,模型的Starttime默认为0，终止时间默认为10.0。

需要改变终止时间时，选择菜单【SimulationConfigurationParameters】，打开模型参数对话框，设置【Stoptime】为10.0。

模型全部完成，选择【FileSave】命令，保存模型为bio_example，Simulink将以bio_example.mdl为文件名保存到指定的位置。

步骤四：

运行模型,选择【SimulinkStart】命令运行模型，双击示波器模块,示波器将绘制出仿真结果。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,30,Simulink与MATLAB的接口设计,由MATLAB工作空间变量设置系统模块参数1）直接使用MATLAB工作空间中的变量设置模块参数2）使用变量的表达式设置模块参数,a=5,2022年10月14日,理论力学CAI章名,31,将信号输出到MATLAB工作空间,使用Sinks模块库中的ToWorkspace模块，可以轻易地将信号输出到MATLAB工作空间，以对信号作定量的分析。

信号输出的名称在ToWorkspace模块的对话框中设置。

输出类型有三种：

数组、结构及带有时间变量的结构仿真结束或暂停时信号被输出到工作空间中。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,32,whosNameSizeBytesClassa1x18doublearraysimout51x1408doublearraytout51x1408doublearray,2022年10月14日,理论力学CAI章名,33,使用工作空间变量作为系统输入信号,使用Sources模块库中的FromWorkspace模块可以将MATLAB工作空间中的变量作为系统模型的输入信号。

此变量的格式如下：

t=0:

time_step:

final_time;%信号输入时间范围与步长x=func（t）;%表示在每一时刻的信号值input=t,x;%表示信号输入向量，输入变量第一列为时间序列，其余各列代表信号取值。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,34,t=0:

0.1:

10x=sin（t）input=t,x,例如：

在MATLAB命令窗口键入如下语句并运行,在系统模型的FromWorkspace中使用此变量作为信号输入。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,35,向量与矩阵,Simulink能传递和使用向量信号。

例如：

向量增益作用在一个标量信号上，产生一个向量输出。

2022年10月14日,理论力学CAI章名,36,支持矩阵形式的信号，可以区分行和列向量并传递矩阵,multiplication:

Matrix（K*u）,增益模块乘法类型：

Element-wise（K*u）Matrix（K*u）Matrix（u*K）Matrix（K*u）（uvector）,例子2：

三自由度结构的强迫振动,动力学方程：

写成矩阵形式：

要求：

采用Simulink对系统进行动态仿真，并与解析解进行对照，计算时间050,已知参数：

m=1,k=1,P0=1,变成向量,Element-wise（K*u）,2022年10月14日,理论力学CAI章名,40,模型和图形拷贝到Word文档中,使用【EditCopymodeltoclipboard】命令，然后在Word中粘贴,拷贝到Word文档,