1、l3.1 引言l3.2 SIMULINK仿真概述l3.3 SIMULINK的模塊庫簡介l3.4 SIMULINK功能模塊的處理l3.5 SIMULINK仿真設置l3.6 SIMULINK仿真舉例l3.7 SIMULINK自定義功能模塊l3.8 S函數設計與應用第3章 SIMULINK仿真lSimulink的出現給控制系統分析與設計帶來了福音。它有兩個主要功能：Simu（仿真）和Link（連接），即該軟件可以利用鼠標在模型窗口上繪制出所需要的控制系統模型，然后利用Simulink提供的功能來對系統進行仿真和分析。l通過本章，讀者對Simulink的基本模塊和功能有一個全面了解，并能熟練Simul

2、ink的基本操作，為使用Simulink進行控制系統仿真打下基礎。3.2 Simulink仿真概述lSimulink是MATLAB軟件的擴展，它是實現動態系統建模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區別在于它與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入的，從而使得用戶可以把更多的精力投入到系統模型的構建而非語言的編程上。l所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本系統模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入、輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內部是如何實現的。通過對這些基本模塊的調用，再將它們連接起來就可以構成所需要的系統模型（以.mdl文件進行存取），進而進行仿

3、真與分析。3.2.1 Simulink的啟動與退出的啟動與退出lSimulink的啟動有兩種方式：一種是啟動MATLAB后，單擊MATLAB主窗口的快捷按鈕 來打開Simulink Library Browser窗口；另一種是在MATLAB命令窗口中輸入“Simulink”，3.2.2 Simulink建模仿真建模仿真l一個典型的Simulink模型由以下三種類型的模塊構成：l信號源模塊l信號源為系統的輸入，它包括常數信號源、函數信號發生器（如正弦波和階躍函數等）以及用戶自己在MATLAB中創建的自定義信號。l被模擬的系統模塊l系統模塊作為仿真的中心模塊，它是Simulink仿真建模所要解決的

4、主要部分。l輸出顯示模塊3.3.1 Simulink模塊庫分類模塊庫分類Simulink模塊庫按功能分為16類子模塊庫3.4 Simulink功能模塊的處理圖3.8 “功能模塊參數設置”對話框圖3.10 “示波器屬性”對話窗框3.4.2 Simulink模塊的基本操作模塊的基本操作（1）移動：選中模塊，按住鼠標左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動，可按住Shift鍵再進行拖曳。（2）復制：選中模塊，按住鼠標右鍵進行拖曳即可復制同樣的一個功能模塊。（3）刪除：選中模塊，按Delete鍵即可。若要刪除多個模塊，可以同時按住Shift鍵，再用鼠標選中多個模塊，按Delete鍵即可；也可以用

5、鼠標選取某區域，再按Delete鍵就可以把該區域中的所有模塊和線等全部刪除。（4）轉向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時需要轉向。在菜單Format中選擇Flip Block旋轉180，選擇Rotate Block順時針旋轉90；或者直接按Ctrl+F組合鍵執行Flip Block，按Ctrl+R組合鍵執行Rotate Block。（5）改變大小：選中模塊，對模塊出現的4個黑色標記進行拖曳即可。（6）模塊命名：先用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模塊上的位置也可以變換180，可以用Format菜單中的Flip Name來實現，也可以直接通過鼠標進

6、行拖曳。Hide Name可以隱藏模塊名稱。（7）顏色設定：Format菜單中的Foreground Color可以改變模塊的前景顏色，Background Color可以改變模塊的背景顏色，而模型窗口的顏色可以通過Screen Color來改變。（8）參數設定：用鼠標雙擊模塊就可以進入模塊的參數設定窗口，從而對模塊進行參數設定。參數設定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以單擊其上的“Help”按鈕。通過對模塊的參數設定，就可以獲得需要的功能模塊。（9）屬性設定：選中模塊，打開Edit菜單的Block Properties可以對模塊進行屬性設定，包括對Description

7、、Priority、Tag、Open function、Attributes format string等屬性的設定。其中Open function屬性是一個很有用的屬性，通過它指定一個函數名，當模塊被雙擊之后，Simulink就會調用該函數并執行，這種函數在MATLAB中稱為回調函數。（10）模塊的輸入/輸出信號：模塊處理的信號包括標量信號和向量信號。標量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復合信號，是多個信號的集合，它對應著系統中幾條連線的合成。默認情況下，大多數模塊的輸出都為標量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動進行匹配。某些模塊通過對參數的設定，可以使模塊輸出

8、向量信號。3.4.3 Simulink模塊間的連線處理模塊間的連線處理（1）改變粗細：線所以有粗細是因為線引出的信號可以是標量信號或向量信號，當選中Format菜單下的Wide Vector Lines時，線的粗細會根據線所引出的信號是標量還是向量而改變，如果信號為標量則為細線，若為向量則為粗線。選中Vector Line Widths則可以顯示出向量引出線的寬度，即向量信號由多少個單一信號合成。（2）設定標簽：只要在線上雙擊鼠標，即可輸入該線的說明標簽。也可以通過選中線，然后打開Edit菜單下的Signal Properties進行設定，其中Signal name屬性的作用是標明信號的名稱，

9、設置這個名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關的端口相連的所有直線附近都會出現寫有信號名稱的標簽。（3）線的折彎：按住Shift鍵，再用鼠標在要折彎的線處單擊一下，就會出現圓圈，表示折點，利用折點就可以改變線的形狀。（4）線的分支：按住鼠標右鍵，在需要分支的地方拉出即可，或者按住Ctrl鍵并在要建立分支的地方用鼠標拉出即可。3.5 Simulink仿真設置仿真設置圖3.11 Simulink設置窗口3.5.2 工作空間數據導入工作空間數據導入/導出設置導出設置（1）Load from workspace：選中前面的復選框即可從MATLAB工作空間獲取時間和輸入變量，一般時間變量定義為t，輸

10、入變量定義為u。Initial state用來定義從MATLAB工作空間獲得的狀態初始值的變量名。（2）Save to workspace：用來設置存在MATLAB工作空間的變量類型和變量名，可以選擇保存的選項有：時間、端口輸出、狀態和最終狀態。選中選項前面的復選框并在選項后面的編輯框輸入變量名，就會把相應數據保存到指定的變量中。常用的輸出模塊為信號與系統模塊庫（Signals & Systems）中的Out1模塊和輸出方式庫（Sink）中的To Workspace模塊。 （3）Save options：用來設置存往工作空間的有關選項3.6 Simulink仿真舉例仿真舉例求解微分方程

11、的Simulink模型信號疊加的Simulink模型3.7 Simulink自定義功能模塊自定義功能模塊的創建有以下兩種方法。（1）一種方法是采用Signal&Systems 模塊庫中的Subsystem功能模塊，利用其編輯區設計組合新的功能模塊。（2）另一種方法是將現有的多個功能模塊組合起來，形成新的功能模塊。自定義功能模塊的封裝自定義功能模塊的封裝首先選中Subsystem功能模塊，再打開Edit菜單中的Mask Subsystem進入mask的編輯窗口，可以看出有3個標簽頁。1Icon標簽頁標簽頁它用于設定功能模塊外觀，最重要的部分是Drawing Commands，在該區域內可

12、以用disp指令設定功能模塊的文字名稱，用plot指令畫線，用dpoly指令畫轉換函數。2Initialization標簽頁標簽頁它用于設定輸入數據窗口（Prompt List），它主要用來設計輸入提示（prompt）以及對應的變量名稱（variable）。在prompt欄上輸入變量的含義，其內容會顯示在輸入提示中。variable是仿真要用到的變量，該變量的值一直存于mask workspace中，因此可以與其他程序相互傳遞。3Documentation標簽頁標簽頁它用于設計該功能模塊的文字說明，主要針對完成的功能模塊來編寫相應的說明文字和Help。3.8 S函數設計與應用lS-Function是系統函數（System Function）的簡稱，是一個動態系統的計算機語言描述。在MATLAB中，用戶可以選擇用M文件編寫，也可以用C或mex文件