1、Continuous(连续模块)Discrete(离散模块)Function&Tables(函数和平台模块)Math(数学模块)Nonlinear(非线性模块)Signals&Systems(信号和系统模块)Sinks(接收器模块)Sources(输入源模块)4SIMULINK简单模型的建立(1)建立模型窗口(2)将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口(3)对模块进行连接,从而构成需要的系统模型5SIMULINK功能模块的处理(1)模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳(选中模块,按住鼠标左键不放)而放到模型窗口中进行处理。(2)在模型窗口中,选中模块,则其4个角会出现黑色标记。此时可以对模块进行
2、以下的基本操作: 移动:选中模块,按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。若要脱离线而移动,可按住shift键,再进行拖曳; 复制:选中模块,然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模块; 删除:选中模块,按Delete键即可。若要删除多个模块,可以同时按住Shift键,再用鼠标选中多个模块,按Delete键即可。也可以用鼠标选取某区域,再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删除; 转向:为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端,功能模块有时需要转向。在菜单Format中选择Flip Block旋转180度,选择Rotate Block顺时针旋转90度。或者直接按Ctrl+F
3、键执行Flip Block,按Ctrl+R键执行Rotate Block。 改变大小:选中模块,对模块出现的4个黑色标记进行拖曳即可。 模块命名:先用鼠标在需要更改的名称上单击一下,然后直接更改即可。名称在功能模块上的位置也可以变换180度,可以用Format菜单中的Flip Name来实现,也可以直接通过鼠标进行拖曳。Hide Name可以隐藏模块名称。 颜色设定: Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景颜色,Background Color可以改变模块的背景颜色;而模型窗口的颜色可以通过Screen Color来改变。 参数设定:用鼠标双击模块,就可以进入模
4、块的参数设定窗口,从而对模块进行参数设定。参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮助,为获得更详尽的帮助,可以点击其上的help按钮。通过对模块的参数设定,就可以获得需要的功能模块。 属性设定:选中模块,打开Edit菜单的Block Properties可以对模块进行属性设定。包括Description属性、 Priority优先级属性、Tag属性、Open function属性、Attributes format string属性。其中Open function属性是一个很有用的属性,通过它指定一个函数名,则当该模块被双击之后,Simulink就会调用该函数执行,这种函数在MATLAB中称为回调
5、函数。 模块的输入输出信号:模块处理的信号包括标量信号和向量信号;标量信号是一种单一信号,而向量信号为一种复合信号,是多个信号的集合,它对应着系统中几条连线的合成。缺省情况下,大多数模块的输出都为标量信号,对于输入信号,模块都具有一种“智能”的识别功能,能自动进行匹配。某些模块通过对参数的设定,可以使模块输出向量信号。6SIMULINK应用举例+以具有双积分环节的系统G(S)为例,该系统的开环是不稳定的,为了使系统稳定,使用超前校正环节K(S)进行串联校正,见图8-2。- 图8-2 系统结构框图在建模之前,你需要创建一个工作区域。创建一个工作区域的方法为,选择File 项,然后再选择New ,
6、这将开始一个新的窗口,其窗口名为“Untiledl”,可以在该窗口内构造系统模型,并称这个窗口为工作窗口。为了得到这个系统的阶跃响应,可以由两个传递函数、一个求和点、一个输入源及两个输出观测点等6个部分组成这个系统。 输入源的元件位于Sources 库;传递函数与综合点方块都位于线性部分(Linear)库中。用同样方法,可将该库中的Transfer Fcn与Sum图形拖曳到工作空间,然后关闭Linear库; 如何得到其仿真的输出结果。在Sinks库中有三个功能方块可用于显示或存储输出结果。Scope 功能块可以像一台示波器,实时地显示任何信号的仿真结果。To Workspace功能块可以把输出
7、值以矢量的形式存储在MATLAB工作空间中,这样可以在MATLAB环境下分析与绘制其输出结果。To File功能块可以把数据存储到一个给定名字的文件中。用同样方法,将Scope拖曳到工作空间,并关闭Sinks库窗口。打开Sum功能块,在List of Signs处输入“+”、“”符号。如果综合点超过了两个输入点,只要简单地输入其正、负号,即可自动地增加其相应地输入点。打开StepFcn功能块,有三个空白框可以填入参数。Steptime是阶跃响应的初始时间。此项可填0,即零时刻开始阶跃响应。另外两项为初始值(Initial value)和终值(Final value)。这两项可分别输入0和1。打
8、开工作空间功能块。输入y作为变量名(Variable name),对应最大行数项(Maximum number of rows),输入100。每一行对应一个时间间隔。在系统仿真过程中,可以输入0到9.9,间隔为0.1,生成100个点。最后,要将这些方块连接起来。除Sources与Sinks功能块外,所有其他方块中至少有一个输出点,即在方块旁有一个符号指向外面,也至少有一个输入点,即在方块旁有一个符号指向里面,Sources功能块没有输入点,只有输出点,而Sinks功能块没有输出点,因此它仅有一个输入点。系统的仿真方块图见图8-3。图8-3 系统的仿真方块图7SIMULINK仿真的运行构建好一个
9、系统的模型之后,接下来的事情就是运行模型,得出仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤:设置仿真参数、启动仿真和仿真结果分析。(1)设置仿真参数和选择解法器设置仿真参数和选择解法器,选择Simulation菜单下的Parameters命令,就会弹出一个仿真参数对话框,它主要用三个页面来管理仿真的参数。I Solver页,它允许用户设置仿真的开始和结束时间,选择解法器,说明解法器参数及选择一些输出选项。 仿真时间:注意这里的时间概念与真实的时间并不一样,只是计算机仿真中对时间的一种表示,比如10秒的仿真时间,如果采样步长定为0.1,则需要执行100步,若把步长减小,则采样点数增加,那么实际的
10、执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0,而结束时间视不同的因素而选择。总的说来,执行一次仿真要耗费的时间依赖于很多因素,包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。 仿真步长模式:用户在Type后面的第一个下拉选项框中指定仿真的步长选取方式,可供选择的有Variable-step(变步长)和Fixed-step(固定步长)方式。变步长模式可以在仿真的过程中改变步长,提供误差控制和过零检测。固定步长模式在仿真过程中提供固定的步长,不提供误差控制和过零检测。用户还可以在第二个下拉选项框中选择对应模式下仿真所采用II. Workspace I/O页,作用是管理模型从MATLAB
11、工作空间的输入和对它的输出。IIIDiagnostics页,允许用户选择Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。(2)、启动仿真I设置仿真参数和选择解法器之后,就可以启动仿真而运行。选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真,如果模型中有些参数没有定义,则会出现错误信息提示框。如果一切设置无误,则开始仿真运行,结束时系统会发出一鸣叫声。II除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外,还可以在MATLAB命令窗口中通过函数进行,格式如下: t,x,y=sim(模型文件名,to tf,simset(参数1,参数值1,参数2,参数值2, ) 其中to为仿真起始时间,tf为仿真终止时间
12、。t,x,y为返回值,t为返回的时间向量值,x为返回的状态值,y为返回的输出向量值。simset定义了仿真参数,包括以下一些主要参数:AbsTol:默认值为1e-6设定绝对误差范围。Decimation:默认值为1,决定隔多少个点返回状态和输出值。Solver:解法器的选择。最后一步是仿真(Simulation),可以通过选择仿真菜单(Simulation Menu)执行仿真命令。有两个可以供选择的项:Start(开始执行)与Parameters(参数选择)。在参数选择中,可以有几种积分算法供选择。对于线性系统,可以选择Linsim算法。对应项分别输入如下参数:Start Time 0 (开始
13、时间)Stop Time 9.9 (停止时间)Rilative Error 0.001 (积分一步的相对误差)Minimum Step Size 0.1 (最小步长)Maximum Step Size 0.1 (最大步长)在Return Variable方框中,还可以输入要返回的变量参数。如在此方框中填入t, 在仿真之后可以在MATLAB工作空间中得到两个变量, 即t与y。参数选择完毕后,关闭该窗口。此时,你可以选择Start启动仿真程序,在仿真结束时,计算机会用声音给予提示。 阶跃响应图如图8-4所示。 图8-4 阶跃响应图练习8-1 在SIMULINK环境下,作T1、T2、T3系统的阶跃响
14、应;将T1、T2、T3系统的阶跃响应图在同一Scope中显示。解:系统图和阶跃响应图如下:练习8-2典型二阶欠阻尼系统的传递函数为:极点位置:式中:在SIMULINK环境下,作该系统在以下参数时的仿真:1 设a=1, =0.5,1,5 ,求阶跃响应,(用同一Scope显示);先计算系统在此参数下的传递函数,如下构造系统框图:系统阶跃响应:分析参数变化(增加、减少与不变)对阶跃响应的影响:设a=1, =0.5,1,5。说明a一定, 增大,则系统的响应速度减慢,超调量增加。2 设=1 , a=0.5,1,5 ,求阶跃响应在(用同一Scope显示);系统的节约响应为:设=1 , a=0.5,1,5。说明一定, a增大,则系统的响应速度不变,但是振荡减弱,超调量减少。设:求阶跃响应(用同一Scope显示);根据参数计算系统的传递函数:设。说明一定, n增大,则系统的响应速度减慢,但是超调量不变。设 求阶跃响应,(用同一Scope显示);阶跃响应的时间:0t10,阶跃信号幅值为+2V。分析参数变化(增加、减少与不变)对阶跃响应的影响。系统的阶跃响应:说明n一定,增大,则系统响应时间不变,但是系统的超调量减少。
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