simulink--matlab教程.docx

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1、第7章Simulink仿真环境Simulink是面对框图的仿真软件.7.1演示一个Sinmlink的简洁程序【例7.1创建一个正弦信号的仿真模型.步骤如下：(I)在MAT1.AB的吩对窗口运行SimUIink吩咐，或单击工具栏中的饰图标，就可以打开SimUlink愎块峰回漆器(SimUIink1.ibraryBrowar窗口，如图7所示.必3皿I*ve1AlVft*iU4.4IUliUMF*1Aay(MAplBwttMjSibwIi1.tfrhEB7.1Simiilink界面BINB11112H3*AUTaMB2Hg”*cMni，xvtx4,rwtwndC*uaiHdaCM1M-Tm1mCCt

2、ka1#m*n*te*tSUUTtfr11CttMt，i，“Mnu，,1.cT*ltBlwHQBIm*1trkn*tnl*Tt*4vTrcBKBulin1.kbraiyDiovsei*l好e总】,SiV*CMlKttta4tMt*Bfsi*，。*ypt*r一KSlaAUtMAtiIMitUtN*yQJtigr”丫。1，2dQbcr332H4lY3f4-f4VUltUsjjFccttXcy虫SMlAtUiWtetttiiCMlIZftjS*An2HSreOJtiKwZfeNxueeiBZ-jrpz*43MCSiptalJ川h.3IQJ回工一BZ2Simulink界(5)用同样的方法打开接收模块库

3、“Sinks”.选择其中的“Scope模块(示波器)拖放到“untitled”窗1.I中.(6)在“untitled”窗口中，用鼠标指向SineWave”右侧的输出端,当光标变为十字符时，按住鼠标拖向Scope”模块的输入湘，松开网标按便,就完成了两个模块间的信号线连接，一个简油模型己姓建成，如图73所示。(7)起先仿真,单击*un(i,或者选择菜单eSimuIink-Start,则仿真起先.双击“Scope”模块出现示波器显示屏.可以看刎黄色的正弦波形.如图7.4所示。73Simulink*9*H7.4示彼口(8)保存模型，单击工具档的P图标，将该模型保行为-Ex070l.mdl文件.7.2

4、Sinwlink的文件操作和模型窗口7.2.1 Simulink的文件操作1 .新求文件新建仿真模型文件行几种操作：在MAT1.AB的吩咐窗口选择菜单“FileuNcw*Model.在图7.1的SimUIink模块库阅读器正11选择菜单“File”“NewModel,或拧单击工具栏的口图标.在图7.3的SimUlink模里窗口选择菜单“File-New-Model,或者单击工具栏的口图标.2 .打开文件打开仿典模型文件仃几种搬作：在MAT1.AB的吩咐窗口输入不加扩展名的文件名，读文件必需在当前搜寻路径中，例如怆入“Ex070l“.在MAT1.AB的吩咐窗口选择菜单“File-Open”或者单

5、击工具栏的方图标打开文件.在图7.1的SimUIink模块库阅读器窗口选择菜单-FileOpen.或者弟击工具栏的逐图标打开“.mdl”文件.在图7.3的SimUlink模型窗口中选择菜单“File”-“Open”或考单击工具栏的修图标打开文件。7.2.2Simulink的模型窗口模型窗口由菜单、工具栏、模型阅读器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成.模F框图1 .状态栏2 .工理模型窗口工具栏如图7.6所示。创it并修译4:成CW文件收示父系统起先仿页结束仿真打开调试器弟双窗口切换tW11更新模块根留M0rl*J臼打开林阅读器B7.6UU3 .菜单Simulink的模型窗口的常用菜单如表7.1所

6、示.表7模型口常用菜单表FiteNewMcxSel新建模型Mixklpneftie%模型属性PreftfrencvsSimviink界面的欺认设建选项Print.打印模型Close关闭当IftSimUIfcIk窗口11xilMAr1.ABillHlMAnBfftEdiiCrcnlc*ubsyMem创建子系统Maskvubxyslcm.封装子系统lxnkundermask令价时装子系烧的内HJ靖构Updntcdi;INram更新模型框图的外观ViewGoinparent显示当前系统的父系统Modelbwscroptions根系阑读器设置Blockdu,broxr显示库阅读器Fitsystemto

7、view自动透和髭合适的显示比例Nonmal以正常比例UOO%)M示怏型SimulationStan/Sa-Selectall.2.模块的震制(1)不同模型醇口(包括模型库泣门)之间的模块坡制选定模块，用双标将其拖到另一模型窗口.选定模块，运川菜单的“Copy”和“Paste”吩咐。选定模块,运用工具栏的“Copy和Pasle”按钮.(2)在同一模型窗口内的红制模块(如图7.8所示)选定模块，按下以标右进，拖动模块到合适的地方，糅放试标.选定模块，按住Qd键，再用双标掩动对象到合适的地方，郛放梁标.运用菜单和工具栏中的“Copy”和Paste”按钮。M*eB7.X在同一Iffl海制对象3 .模

8、块的移动在同一模型窗口移动模块选定须要移动模块，用鼠标将模块柩到合适的地方.在不同模型窗之间移动模块在不同模型窗之间移动模块，在用聚标移动的同时按下Shin溟.当模块移动时,与之相连的连战也随之移动.4 .模块的副除要删除模块，应选定恃制除模块，按DdSe键：或者用菜单-Edit-“Ckl或Cu：或者用工具栏的“Cui”按钮。5 .变更模块大小选定须要变更大小的就块，出现小果块编辑框后，用鼠标拖动孤辑框，可以实现放大或缩小,6 .模块的-转模块翻转180度选定模块，选择菜单,Fol三-HipBlock可以将模块旋转180度，犹如7.9中间为翻转180度示波器模块。模块翻转90度选定模块,选择菜

9、的“Format”“RotateBIOCk”可以符模块旋转90度,如图7.9右边示波器所示.假如一次朝转不能达到要求,可以多次痈转来实现.2B$H7.9*7 .模块名的较格改模块名单击模块下面或旁边的模块名，出现虚线堀物框就可对模坎名进行修改.模块名字体设割选定模块，选择菜单-Fonnat-“Fonl”，打开字体对话框设四字体.模块名的显示和院藏选定模块,选择菜单FormatuHidcShowname,可以隐藏或显示模块名.模块名的翻转选定模块，选择菜单“Fo三11-“Flipnamc”,可以翻转模块名，8 .3.2信号线的操作1 .模块同连线先符光标指向一个模块的输出端.待光标变为十字符后按

10、下IU标键并拖动.直到另一模块的输入端.2 .信号线的分支和折曲(I)分支的产生符光标指向信号线的分支点上，按依标右犍,光标变为十字符，拖动取标直到分支线的终点.择放鼠标：或者按住Ctri健,同时按下圆标左键拖动鼠标到分支级的终点，如图7.10所示.B7.10信号Il的分文(2)信号线的折线选中已存在的信号线,将光标指向折点处，按住ShiIi键，同时按卜鼠标左键，当光标变成小圆圈时，用翻标拖动小圈圈符折点拉至合适处，择放取标,如图7.11所示.SB7.11信号i的折制3 .信号线文本注界Uabd)添加文本注稼双击须要添加文本注释的伯号线，则出现一个空的文字填写枢，在其中输入文本.脩改文本注择单

11、击须要修改的文本注徉，出现湿线编辑框即可修改文木.移动文本注程单击标识,出现编辑框后，就可以移动漏辑框.复制文本注标电击须要卫制的文本注择，按卜CIrl键同时移动文本注释，或者用菜单和工具栏的更利操作.4 .在信号经中插入模块假如模块只有一个输入端口和一个输出端门，则核模块可以干脆被插入到一条信号线中.5 .3.3给模型添加文本注释(I)添加模型的文本注释在须要当作注样区的中心位比，双击鼠标左键，就会Hl现编辑框，在编辑框中就可以输入文字注林.(2)注释的移动在注粽文字处单击鼠标左键,当出现文本编辑框后.用鼠标就可以拖动该文本嫔辑框.7.4Simulink的基本模块7.4.1 基本模块Simu

12、link的基本模块包括9个子模块库.1 .入信号M模加敏Sources)输入信号源模块是用来向模型供应输入信号。常用的输入信号源模块源如表7.2所示.7.2常用的入伯号MUHEConstantGC4M*tiftft.njatkStepTls*所跣信号RampS线性增加或双小的信号SinCWave王正弦波输出SigiulGcneraior信号发生器,可以产生正弦、方波.出齿波和成机波信号FromFile卜f.yF5R从文件荻部数第Ron)WiMkspaccI*6IFk*WCrtaB8从当力n：作空间定义的矩阵谴欲抠Clock0OOCk仿人时的.输出得个仿其步点的时间InGD111输入模块2 .接

13、收余块南SinkS)接收模块是川来接收模块信号的常.用的接收模块如表7.3所示。衰7.3常用的接收4班表*动ScopeOs(*示波H黑示实时伯耳Display=M如实时效低4示XYGraphE3*Cng晁示X-Y两个伯9的关系围TbFUepMMR把数第保存为文件TbWorkspaceI-To06xpac把t据写成如阵检出刎工作空间SopSimulation0apg.j输入不为零时终止仿成，常。关忝模块协作运用ChitGDOuii输出模块3 .连城系统模块J*(Continums)连续系统模块是构成连续系统的环节，常用的连续系统模块如表7.4所示.7.4常用的峥JKm提表功倒说嗝Integrat

14、orDl*枳分环节DcrivadscITOX9.南分环HSai传切函数模量ZtfrxlleIEI一华一袋点增战模型TrunvportDehy囹TiPQfIg.把输入点号技给定的时间做延时4 .MMftftkW(Uiscrete)离散系统模块是用来构成离散系统的环节，常用的离散系统模块如表7.5所示.功倦说DiscreteTrarwferFcn吊Z9MTrwwWPo围融传逼阳数根我DiscreteZw-Plc-6Cwtcw三Z*9成敢零极点增施模型DiscreteS(utcSpaccDseeSwesPMe成骰状态方程模察DiscracFikB六,*0*离散浊波器Zero-OrderHoWjJMr

15、*M写就保持器FirM-OnJcrHoldI川*MC*j阶保持88UnitDelayUM(W采样保持.延迟个周期7.4.2常用模块的参数和属性设置1.4UfcM神(I)正弦信号源(SineWaVe)双击正弦信号源模块.会出现如图7.13所示图7.13的上部分为参数说明，细致阅读可以Sample-based；Amplitude为正弦帼值;Bias为解为采样时间。(2)阶欢信号源(SICP)阶跃信号模块是输入信号源，其模块参数时其中：Steptime为阶跃信号的变更时刻，间.(3)从工作空间荻得数据(Fmmworkspace)Blkr*r*rSt”SBOtrtwvEli(tMd*ttctuImIC

16、iIHIB7.14阶fM号接块的套皴y=y；然后将FromWOrkSPaCC”模块的参数设置对话机打开，如图7.15（八）所示，在“DakT栏埴写“1.y，单击OK”按钮完成。期在模型窗口中该模块就显示为图7.15(b).用示波器作为接收模块.可以查看就出波形为正弦波.三7.i5aa*Miu1.ZrFromWortapjceu”从工作空间获M模坡-Data的箱入育几种，可以是矩阵、包含时间数据的结构数组,“FromWOrtiSPaec”模块的接收模块必滞有输入端E-Data矩阵的列数应等于输入制口的个数+1,第一列自动当成时间向崎，后面几列依次时应各端口。l=0:0.i:2,pl;y=sin(

17、t);yi三lzyl:saveExfl702yl%保存在-lxO7O2.11wl文件中(4)从文件狭窗数据(FrCmfilC)将7.2中的数据保存到.mal文件:t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);TfmrtHar0mOMM*$*rmoo*4mc*9P9a*clp*MWnCnrvskr11414，)B7.16Fhn-逐141”1TfiftSferFcnyl=(t;y;saveE0702yl?.保存在Ex0702.mat.文件中然后将-EmmFile模块的参数设置对话框打开,如图7.16所示，在-Filename栏填写MBXOToZmat,单击uOK按钮完成.用示波器作为接收模块，可以杳

18、布输出波形，(5)传递函数(TnInSferfUnaiOn)传递函数模块是用来构成连续系统结构的模块.其模块参数对话框如图7.17所示.H.IB从文件获汨数据椎块是指从mat数据文件中获汨数据为系统的输入.在上图中设置Denominaior为“口1.414If，则在模型窗口中显示为如图7.18所示.(6)示波(SCQpC)示波器模块超用来接收输入信号并实时显示信号波形曲线示波器雷Il的工具栏可以时整显示的波形，显示正弦信号的示波涔如图7.19所示.YY标变用乂原保存过的坐标设打开参数对话框-若动示波38XY坐标变俅一X3标支*)SOgComAK8Rwv*oW*厂FTWw即一mateISMiF5

19、IgOvMcnpFrrrI，/，3IsiIyIn7.25WorkspaceVo*1ftX(I)从工作空间装载数据(1.Uadfromworkspace)(2)保存数据到工作空间(SaVCioworkspace),Time栏勾选Time栏后，模型将把(时间)变相以在右边空白栏埴写的变量名(默认名为2ul)存放于工作空间。,States栏勾选Sta.cs栏后，模型符把其状态变盘在右边空白栏填写的变量名(默认名为x。Ut)存放干工作空间.,OlKplK栏般如模型窗口中运用输出模块“Out”，那么就必需勾选OUlPUl栏，并埴写在工作空间中的输出数据变域名(欣认名为youl),Finalslate栏F

20、inalsac栏的勾选,将向J：作空间以在右边空白栏填写的名称(默认名为XFinaI),存放最终状态值.(3)变吊存放选项(SaVeoP3. 5.2连续系统仿真【例73】建立二阶系统的仿式模型。方法一：输入信号源运用阶跃信号，系统运用开环传递函数M.接受模块运用示波器来构成模型。S2+0.6s(I)在“Soutves”模块除选择Step模块，在Continuous”模块库选择“Tran乘rFcn”模块，在MathOWraliOnS”模块库选择“Sum”模块，在Sinks模块库选择Scope。(2)连接各模块，从信号线引出分支点，构成闭环系统。(3)设置模块参数，打开“Sum”模块参数设置对话框

21、，如图7.26所示。将“konshape”设置为Fclangular-，将-Ustofsigns设置为“也”.其中表示上面的入I为空.-TransferFcn模块的参数设置对话框中，将分母多项式Denominaior”设跣为“口0.6()”.B7.26Sum将Step模块的参数设置对话框中.将“Steplime”修改为0.(4)添加信号线文本注样双击信号线,出现编辑框后，就输入文本。则模型如图7.27所示.H7.27二阶K绍RaI(5)仿立并分析通击工具栏的“StartSimUIat沁n”按钮,起先仿典.在示波零上就H示出阶跃响应.在Simulink模型窗11,选择菜单“Simulation”

22、Simulationparameters.吩咐.在Solver”页将Sloptime”设置为I5然行单击“Startsimugtion”按钮，示波器显示的就到15秒结束，打开示波器的丫坐标设置对话框,将丫坐标的“Y-miiT改为0,“Y-max改为2,将“Title”设置为“二阶系统时域响应”,则示波器如图7.28Y示.R7.23示波星示方法二：(I)系统运用积分模块(Imcgmior)和零极点模块(ZCrO-POle)率联，反馈运用“MathOPCraliOnS”模块库中的“Gain”模块构成反馈环的增益为-1.(2)连接模块，由于Gain”模块在反馈环中，因此须要运用“FIiPBlOck”

23、翔转读模块.(3)设置模块参数，将“zCrApOIC”模块昼数对话框中的-Zeros栏改为“口”,将Poles栏改为-0.6)将-Gain模块的-GaiIr参数改为-1.模型如图7.29所示.GMfiB7.29二MjKtHW假如将示波器换成“Sinks”模块阵中的“05”模块B0叫然后在仿出萼数设置对话框的“WorkspaceI/O页(工作空间输入输出)，将-Tilne”和“Ompiu”栏勾选，并分别设置保存在工作空间的时间号和输出变量为1。UI”和“youl”.仿真后在工作空间就Ur以运用这两个变量来绘制曲线,如图730所示：plot(outouUB7)7.53离散系统仿真【例7.4】限制部

24、分为周放环节,被控对飨为两个连续环节，其中一个有反馈环，反馈环引入了零阶保持器，输入为阶跃信号.创建模型并仿真：(I)选择一个44Step模块，选择两个-TransferFcn模块,选择两个“Sum”模块，选择两个Scope”模块,选择一个“Gain”模块.在“Discrete”模块除选择一个-DiscreteFilter和一个ZeroOrderHokT模块。(2)连接模块，将反馋环的“Gain模块和ZxOnlerHukT模块翻转、(3)设置参数,“DiscrctcFillcr和“ZcroGdcrHOkr模块的“Sampletime”梯设置为0s.(4)添加文本注择，系统框图如图7.31所示.

25、(5)设置颜色,Simulink为梢助用户便利胞界踪不同来样频率的运作范附和信号流向,可以采纳不同的颜色表示不同的采样频率,选择菜单一Formm“Sampletimelor,.就可以看到不同采样频率的模块颜色不同。(6)起先仿真在SimUIink模型窗口,选择菜单Simulation-*Simulationparameters.,.uMaxstepsize设置为0.05$.则两个示波SKScope”和14Scopcl的显示如图7.32所示.R7.32T=Tk=OJ（八）dk*(b)(n*可以看出当T=Tk=0时系统的输出响应较平稳，(7)修改参数,将Discrete同ICr”模块的“Sampl

26、etime”设置为0.6s.-ZCit)QixierHokT模块的mSamplelime不变：选择菜单“Edil-Updatediagram吩时修改颜色.就可以看到“DiscirtcKilter”模块的颜色变更了：然后起先仿真,则示波泄显示如图7.33所示.可以看出当T=OS而Tk=Oj时，系统出现振孺.修改参数，将IDiSreieFilter”和Zero。也rHold”模块的Sampletime”都设制为0&,更新框图颜色，起先仍式，则示波器显示如图734所示。7_MT=0,6Tk=1.Mn)d(k)示波星示ES2MB-D1aasfpppADiS当T=Tk=0.6时，系统出现剧烈的振荡。H7

27、34T=fl.6Tk=O.I（八）c【例7.8】建立个用使能子系统限制正弦信号为华波整流信号的模型。模型由正弦信号Sinewa，e”为输入信号源，示波器“Scope”为接收模块，使施子系统“EnabIedSUbSySlenr为限制模块，连接模块.将“Sinewave”模块的输出作为“EnabledSubSyStemr的限制信号,模型如图7.42（八）所示.起先仿我，由于“EnabledSubsystem”的限制为正弦信号,大于零时执行输出，小于零时就停止，则示波器显示为半波整流信号，示波器的显示如图7.42(b)所示。2 .触发于不酷TriJOjeredSubsystem)【例7.9】建立个用

28、触发子系统限制正弦信号输出阶梯波形的模型.7.43(!触盘于(b示波叁星示B7.421)便于系统楣8b)示示模型由正弦信号SineWave”为输入信号源，示波器“SCOPe”为接收模块，触发子系统-TriggeredSubsystem为限制模块，选择“SOUrCeS”模块库中的“PukeGeneGHor-模块为限制信号。连接模块,符“PuKCGenCragr1模块的输出作为“TriggeredSubsyNcm”的限制信号,模型如图7.43（八）所示。起先仿典，由于“TriggeredSubsysicm”的限制为PukcGcncmgr”模块的怆出，示波器输出如图7.43(b)所示.3 .使IB触

29、发子系统(EnUbledandTriRKCrCdSubsvstcm)使能触发子系统就是触发子系统和使能子系统的组合.含行触发信号和使他信号两个限制信号输入端,彼发事务发生后.SimUIink检位使能信号是否大干0.大于。就起先执行.7.6.3子系统的封装1. 封装于不及的步(I)选中子系统双击打开，给须要进行赋值的考数指定一个变量名：选择菜单Edit”Masksubsystem,出现封装时活框：(3)在封装对话框中的设置参数，主要有Icon、*PiirainelersInitializationfllDocuiuenlalion四个选项K。2. Icon逸项卡Icon选项S：用于设定封装模块的

30、名字和外观，如图7.44所示.K7.44Icon*(1) Drawingcommandsf用来建立用户化的图标，可以在图标中显示文本、图像、图形或传递函数等.在DraWingCommamK栏中的吩咐如上图中“ExmmesNdraMngcomnmdJ的卜拉列衣所示，包括plo1、的s、IeXt、porUabekimagepatch,colordrools、dployffprintf.(2) IconOptions栏用于设置封装模块的外观.3. Paramctcn11M(卡Parameters选项卡用于输入变fit名称和相应的提示.如图7.45所示。B7.45PJlnIrnd、(I)AddS.Dd

31、jElMoveupE和Movedown1.iJltIH用于添加、删除、上移和卜移输入变量.(2) Dialoi;ParametersPrompt：输入变俄的含义,其内容会显示在输入提示中.Variable：输入变状的名称，type：给用户供应设计端辑区的选择,“Edil”供应一个编辑框：“Checkbox”供应一个发送机1.PoPUP”供应一个弹出式菜单.Evaluate：用于协作type”的不同选项供应不同的变量值,有两个选项*Evaluate和1.iteral”,其含义如表7.6所示.表7.6xMK11n*nl逸事的不闷含义Edii喊人的文字是科并执行时所用的变埔俏将瑜入的内容作为字符申Checkbox输出1和0输出为On或OfrPopup将地铎的户号作为数做,IBIflWl为1将达标的内容当作字符申(3) Optionsforselectedparane(erPops：当“lype选择Popup”时,用于输入下拉菜单项.Callback：用于输入回调函数.4. Initialization遗地卡Initialization选项卡用于初始化封装子系统.5. Documentation选项卡DoCUmenUUion选项卡用于编写与该封装模块时应的HelP和说明文字，分别有