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第七章Simulink仿真Simulink提供了使用方框图进行仿真的平台,使用Simulink进行仿真和分析可以像在纸上绘图一样简单,比传统的仿真软件包更直观、方便。Simulink是Matlab的进一步扩展,它不但实现了可视化的动态仿真,也实现了与Matlab、C或Fortran甚至和硬件之间的相互数据传递,从而大大扩展了其功能。Simulink不但可以进行仿真,也可以进行模型分析,控制系统设计等。下面介绍Matlab附带的Simulink中的模块库。Simulink模块库简介模 块 库信号源模块组连续模块组离散模块组数学运算模块组输出池模块组信号线路发送模块组断续模块组Simulink模型的建立与操作保存模型: 建立一个模型后可以把它保存下来。 使用模型窗口中的File菜单下的Save选项,或者用Saveas选项改名保存文件。相应的文件的扩展名为.mdl。在Matlab的命令窗口中,键入模型文件名,可以打开相应的模型文件。模块的有关操作三.模块的连接 因为模块的每个允许输出的口都有一个输出符号>, 而输入端也有一个表示输入的符号>,因此若连接两 个模块,只需要在第一个模块的输出口按下鼠标左 键,拖动到后一个模块的输入口处,释放鼠标即可。 若想快速的连接两个模块,可单击选中源模块,按 下Ctrl键,再单击目标模块即可。 连线的分支:在仿真过程中,经常需要把一个信号输 送的不同的模块,这时就需要从一根线中分出一根连 线。操作方法,在连好一条线后,把鼠标放到分支点 的位置,先按下Ctrl键,然后按下鼠标拖动到目标模 块的输入端,释放鼠标和Ctrl键。四.模块标签的改变 在模型窗口中创建模块时,Simulink会在每个模块的下面默认位置上加一个标签。用户可以按照自己的意愿给模块命名。这时只需要在标签的任何位置单击或双击鼠标,然后进行修改即可。 五.模块参数的修正 Simulink在绘制模块时,给出的是带有默认参数的模块模型,所以通常需要修改。具体过程为选中模块并双击,在弹出的对话框中,找到对应的参数并修改即可。Simulink模型举例微分方程中的系统是时间t的函数,t由信号源模块库(Sources)中的时钟模块(Clock)提供,用数学运算模块库(MathOperation)中的数学函数模块(MathFunction)产生,再配合以Sources库中的常数模块(Constant)、MathOperations库中的乘积模块(Product)和连续系统模块库(Continuous)中的积分模块(Integrator)等,就可以建立系统模型。关于输出可以用输出模块库(Sinks)中的输出端口模块(Out),也可以用Scope模块等等。操作过程如下:仿真模型系统的仿真启动仿真Scope的设置用XYGraph模块观察送的该模块上的两个信号中的一个对另一个的变化关系。例用Simulink构建函数曲线方法1:采用MatlabFcn模块构建然后建立模型窗口,在模型窗口中添加所需的模块。一个时钟(Clock)模块、两个toworkspace模块,一个示波器(Scope)模块。在User-DefinedFunctions(用户自定义函数)模块中拖出MatlabFcn(Matlab函数)模块。并把各模块按下图连线。连好后,仿真模型就已经构建完成。 下面需要设置各模块的参数: 双击MatlabFcn模块,键入所建信号源的M文件名f。 双击两个ToWorkspace模块,分别输入变量名为t和y,Saveformat选择Array模式。如下图: 最后启动仿真,得到的函数曲线如下图(双击示波器模块)说明:模型中的两个ToWorkspace模块的功能是将时间变量t和输出变量y存入Matlab的工作空间,选择存储格式为Array模式。仿真结束后可以用plot(t,y)命令进行绘图来观看输出结果。而通过示波器可以随时观看仿真结果。方法二:利用基本模块组合例:利用Simulink仿真求定积分③设置模块参数并进行连接各模块组成仿真系统。双击Fcn模块,打开对话框,在Expression栏中输入u*log(1+u),如下图所示。其余模块参数不用设置。 设置模块参数后,用线将各模块连接起来组成仿真模型,如下图 ④设置系统仿真参数。单击模型窗口中的Simulation菜单中的SimulationParameters选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项。在Starttime和Stoptime两个框中分别设置起始为0,停止为1s。把算法选择中的Type设为Fixed-step,并在具体算法选择框中选择ode5(Dormand-Prince),再把Fixedstepsize设为0.001s。(固定步长)⑤开始系统仿 真。单击运行 按钮即可。 ⑥观察仿真结 果。系统仿