Simulink在系统仿真中的应用.ppt

1、南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）Simulink在系统仿真在系统仿真中的应用中的应用SIMU（仿真）（仿真）LINK（连接）（连接）南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）学习目标学习目标熟悉熟悉simulink常用模块组及常用模块常用模块组及常用模块使用使用simulink建立模型建立模型非线性系统仿真分析非线性系统仿真分析Simulink高级建模仿真高级建模仿真子系统、模块封装子系统、模块封装S函数编写函数编写南京航空航天大学自动化学院应用

2、电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）一一.Simulink建模的基础知识建模的基础知识MATLAB的一个组成部分的一个组成部分1990年前后由年前后由MathWorks公司推出公司推出SimuLAB1992年改为年改为simulinkSimu（仿真）（仿真）+link（连接）（连接）1.Simulink简介简介南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）强大的功能强大的功能交互建模交互建模交互仿真交互仿真能够扩充和定制能够扩充和定制与与MATLAB和工具箱集成和工具箱集成专用模型库

3、（专用模型库（Blocksets）南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）Simulink可以搭建：可以搭建：通信系统物理层和数据链路层通信系统物理层和数据链路层动力学系统动力学系统控制系统控制系统数字信号处理系统数字信号处理系统电力系统电力系统生物系统生物系统金融系统等金融系统等南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）Simulink的打开的打开单击单击MATLAB命令窗口工具栏中的命令窗口工具栏中的simulink图标图标输入输入simulink3

4、输入输入simulink南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）SIMULINK 库浏览器界面库浏览器界面南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）2.Simulink下常用模块库下常用模块库输入模块组输入模块组 Sources2.输出池模块组输出池模块组 sbf Sinks3.连续系统模块组连续系统模块组 Continuous4.离散系统模块组离散系统模块组 Discrete5.非线性模块组非线性模块组 Discontinuities6.数学函数模块组

5、数学函数模块组 Math Operations7.查表模组块查表模组块 Look-up Tables8.用户自定义函数模块组用户自定义函数模块组 User-defined Functions9.信号模块组信号模块组 Signal Routing10.信号属性模块组信号属性模块组 Signal Attributes南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）Simulink 下其他工具箱的模块组下其他工具箱的模块组除了上述的各个标准模块组之外，除了上述的各个标准模块组之外，随着随着 MATLAB 工具箱安装的不同，工具箱安装的不

6、同，还有若干工具箱模块组和模块集还有若干工具箱模块组和模块集(blockset)，其他模块组如下图所示。，其他模块组如下图所示。南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）输入模块组输入模块组SourcesStepClockSignal GeneratorFrom FileFrom WorkspaceSine WaveRampPulse GeneratorRepeating SequenceInBand-Limite

7、d White NoiseSignal Builder南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）输出池模块组输出池模块组SinksScopeFloating ScopeX-Y GrapeDisplayTo FileTo WorkspaceOutStop南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）连续系统模块组连续系统模块组ContinuousTransfer FcnState SpaceZero-PoleTransport DelayVariable Tra

8、nsport DelayIntegratorDerivative南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）离散系统模块组离散系统模块组DiscreteZero-order HoldFirst-order HoldDiscrete Transfer FcnDiscrete State-SpaceDiscrete Zero-PoleDiscrete FilterUnit DelayDiscrete IntegratorMemory南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人

9、：林雅洁（）非线性模块组非线性模块组DiscontinuousSaturationDead ZoneRelayRate LimiterQuantizerBacklash南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）数学函数模块组数学函数模块组Math OperationsSunProductGainMatrix GainCombinational LogicMath FunctionAbsSignTrigonometric FunctionAlgebraic Constraint南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MAT

10、LAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）查表模块组查表模块组Lookup TablesLook Up TableLook Up Table(2-D)Look Up Table(n-D)Look-Up Table Dynamic南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）用户自定义函数模块组用户自定义函数模块组User-defined FunctionsFcnMATLAB FcnS-Function南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（

11、）信号模块组信号模块组Signals RoutingMuxDemuxSelectorGotoFromSwitchMultiport SwitchManual Switch南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）信号属性模块组信号属性模块组Signals AttributesData Type ConversionRate TransitionICWidth南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）二二.Simulink建模与仿真建模与仿真打开模型编辑窗口

12、打开模型编辑窗口 复制相关模块复制相关模块 修改模块参数修改模块参数模块连接模块连接系统仿真研究系统仿真研究 1.Simulink建模方法简介建模方法简介南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）应用举例应用举例例：仿真计算例：仿真计算y(t)=sin(t)-sin(2t)。南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）例例 用用Simulink求出闭环系统的阶跃求出闭环系统的阶跃响应曲线响应曲线南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术

13、与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）2.仿真算法与控制参数选择仿真算法与控制参数选择Simulation Configuration Parameters南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）仿真参数设置仿真参数设置设置如下仿真参数：设置如下仿真参数：State time和和Stop time（仿真时间）（仿真时间）Solver options（算法算法）/TypeRelative Tolerance（相对误差限）（相对误差限）Absolute Tolerance（绝对误差限）（绝对误差限）Max step

14、size/Min step size（步长）（步长）Diagnostics（警告信息）（警告信息）南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）选中选中 Simulink 模型窗口的模型窗口的 Simulation 菜单项，其中的菜单项，其中的 Configuration Parameters 菜单项允菜单项允许用户设置许用户设置 仿真控制参数：仿真控制参数：Start time 和和 Stop time 栏目分别栏目分别允许用户填写仿真的起始时间和结束允许用户填写仿真的起始时间和结束时间。时间。南京航空航天大学自动化学院应用电

15、子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）Solver options 的的 Type 栏目有两个选项，栏目有两个选项，允许用户选择定步长和变步长算法。允许用户选择定步长和变步长算法。仿真精度控制有仿真精度控制有 Relative Tolerance 选项、选项、Absolute Tolerance 等，其中相对误差限等，其中相对误差限的默认值设置为的默认值设置为 1e-3，该值在实际仿真中，该值在实际仿真中显得偏大，建议选择显得偏大，建议选择 1e-6 和和 1e-7。值得。值得指出的是，由于采用的变步长仿真算法，指出的是，由于采用的变步长仿真算法，所以

16、将误差限设置到这样小的值也不会增所以将误差限设置到这样小的值也不会增加太大的运算量。加太大的运算量。南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）在仿真时还可以选定最大允许的步长和最在仿真时还可以选定最大允许的步长和最小允许的步长，这可以通过填写小允许的步长，这可以通过填写 Max step size 栏目和栏目和 Min step size 的值来实现，如的值来实现，如果变步长选择的步长超过这个限制则将弹果变步长选择的步长超过这个限制则将弹出警告对话框。出警告对话框。一些警告信息和警告级别的设置可以从其一些警告信息和警告级别的设置可以从其中的中的 Diagnostics 标签下的对话框来实现，标签下的对话框来实现，具体方法在这里就不赘述了。具体方法在这里就不赘述了。南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用研究生公共实验课电子讲义主讲人：林雅洁（）simulationstarttoutyoutplot(tout,yout)南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心 MATLAB仿真技术与应用