1、第五章 Simulink建模與仿真第五章 Simulink建模與仿真5.1緒論一一、系統(tǒng)與模型、系統(tǒng)與模型1 1、系統(tǒng)、系統(tǒng)系統(tǒng)是指具有某些特定功能，相互聯(lián)系、相互作系統(tǒng)是指具有某些特定功能，相互聯(lián)系、相互作用的元素集合。用的元素集合。系統(tǒng)的兩個(gè)基本特征：整體性、相關(guān)性系統(tǒng)的兩個(gè)基本特征：整體性、相關(guān)性對(duì)系統(tǒng)的研究從以下三個(gè)方面入手：對(duì)系統(tǒng)的研究從以下三個(gè)方面入手：1 1）實(shí)體：組成系統(tǒng)的元素，對(duì)象）實(shí)體：組成系統(tǒng)的元素，對(duì)象2 2）屬性：實(shí)體的特征）屬性：實(shí)體的特征3 3）活動(dòng)：系統(tǒng)狀態(tài)變化的過(guò)程）活動(dòng)：系統(tǒng)狀態(tài)變化的過(guò)程系統(tǒng)仿真是研究系統(tǒng)的一種重要手段，而系統(tǒng)模系統(tǒng)仿真是研究系統(tǒng)的一種重要

2、手段，而系統(tǒng)模型是仿真所研究的直接對(duì)象。型是仿真所研究的直接對(duì)象。2 2、系統(tǒng)模型、系統(tǒng)模型實(shí)體模型：根據(jù)相似性建立實(shí)體模型：根據(jù)相似性建立模型模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型: :原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)模型：描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程動(dòng)態(tài)模型：描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程靜態(tài)模型：平衡狀態(tài)下系統(tǒng)特性值之間的關(guān)系靜態(tài)模型：平衡狀態(tài)下系統(tǒng)特性值之間的關(guān)系二、計(jì)算機(jī)仿真二、計(jì)算機(jī)仿真1 1、仿真的概念、仿真的概念以相似性原理、控制理論、信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域以相似性原理、控制理論、信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專用物理設(shè)備為工的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種

3、專用物理設(shè)備為工具，借助系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一門綜合具，借助系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。性技術(shù)。2 2、仿真分類、仿真分類實(shí)物仿真：建造實(shí)體模型實(shí)物仿真：建造實(shí)體模型數(shù)學(xué)模型：將數(shù)學(xué)語(yǔ)言編制成計(jì)算機(jī)程序數(shù)學(xué)模型：將數(shù)學(xué)語(yǔ)言編制成計(jì)算機(jī)程序半實(shí)體模型：數(shù)學(xué)物理仿真半實(shí)體模型：數(shù)學(xué)物理仿真實(shí)時(shí)仿真：需要專用的實(shí)時(shí)仿真硬件實(shí)時(shí)仿真：需要專用的實(shí)時(shí)仿真硬件欠實(shí)時(shí)仿真：比實(shí)際時(shí)鐘慢欠實(shí)時(shí)仿真：比實(shí)際時(shí)鐘慢超實(shí)時(shí)仿真：比實(shí)際時(shí)鐘快超實(shí)時(shí)仿真：比實(shí)際時(shí)鐘快3 3、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)仿真根據(jù)相似性原理，利用計(jì)算機(jī)逼真模擬研究對(duì)象。根據(jù)相似性原理，利用計(jì)算機(jī)逼真模擬研究對(duì)象。模擬

4、機(jī)、模擬數(shù)字機(jī)、數(shù)字通用機(jī)、仿真專用機(jī)。模擬機(jī)、模擬數(shù)字機(jī)、數(shù)字通用機(jī)、仿真專用機(jī)。三、仿真的作用三、仿真的作用1 1）優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)）優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 2）系統(tǒng)故障再現(xiàn)）系統(tǒng)故障再現(xiàn)3 3）驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性）驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性4 4）對(duì)系統(tǒng)，子系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估）對(duì)系統(tǒng)，子系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估5 5）訓(xùn)練系統(tǒng)操作員）訓(xùn)練系統(tǒng)操作員6 6）為管理、技術(shù)決策提供支持）為管理、技術(shù)決策提供支持四、仿真軟件四、仿真軟件仿真軟件是一類面向仿真用途的專用軟件，它可仿真軟件是一類面向仿真用途的專用軟件，它可以是面向通用的仿真，也可能是面向某個(gè)領(lǐng)域的仿真。以是面向通用的仿真，也可能是面向某個(gè)領(lǐng)域的仿真。功能：功

5、能：1 1）為仿真提供算法支持）為仿真提供算法支持2 2）模型描述，建立計(jì)算機(jī)仿真模型）模型描述，建立計(jì)算機(jī)仿真模型3 3）仿真實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行、控制）仿真實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行、控制4 4）仿真數(shù)據(jù)的記錄、分析）仿真數(shù)據(jù)的記錄、分析5 5）仿真數(shù)據(jù)管理）仿真數(shù)據(jù)管理仿真軟件的三個(gè)層次：仿真軟件的三個(gè)層次：1 1）仿真程序庫(kù)：由一組完成特定功能的程序組成）仿真程序庫(kù)：由一組完成特定功能的程序組成的集合，專門面向某一問(wèn)題或一個(gè)領(lǐng)域。的集合，專門面向某一問(wèn)題或一個(gè)領(lǐng)域。2 2）仿真語(yǔ)言：在高級(jí)語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，為面向?qū)ｉT）仿真語(yǔ)言：在高級(jí)語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，為面向?qū)ｉT問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的。問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的。3 3）集成仿真環(huán)境）集成仿真

6、環(huán)境五、計(jì)算機(jī)仿真的一般過(guò)程五、計(jì)算機(jī)仿真的一般過(guò)程仿真問(wèn)題和仿真目的描述確定仿真方案系統(tǒng)描述建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立仿真數(shù)學(xué)模型編寫仿真程序驗(yàn)證模型是否符合要求進(jìn)行仿真研究修改方案修改模型修改程序是否符合要求是否符合要求是否符合要求5.2 simulink與matlab仿真一、一、simulinksimulink仿真仿真對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真的軟件包。功能：對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真的軟件包。功能：1 1、交互式、圖形化建模環(huán)境、交互式、圖形化建模環(huán)境2 2、專用模塊庫(kù)（、專用模塊庫(kù)（blocksetsblocksets）simulinksimulink的專用軟件工具包的專用軟件工具包dspds

7、pfixed-pointfixed-pointpowersystempowersystemdials&gaugesdials&gaugescommunicationscommunicationsCDMA referenceCDMA referencenonlinear controlnonlinear controlmotorola(TImotorola(TI) DSP developers kit ) DSP developers kit Toolboxes MATLAB compilerBlockset simulink RTWStateflow coder3 3、提供仿真

8、庫(kù)的擴(kuò)充和定制功能、提供仿真庫(kù)的擴(kuò)充和定制功能4 4、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域通信與衛(wèi)星系統(tǒng)通信與衛(wèi)星系統(tǒng)航空航天航空航天生物系統(tǒng)生物系統(tǒng)船舶系統(tǒng)船舶系統(tǒng)汽車系統(tǒng)汽車系統(tǒng)金融系統(tǒng)金融系統(tǒng)5 5、simulinksimulink在在matlabmatlab家族中的位置家族中的位置二、二、matlabmatlab函數(shù)仿真與函數(shù)仿真與simulinksimulink仿真的區(qū)別仿真的區(qū)別1 1、數(shù)據(jù)流仿真、數(shù)據(jù)流仿真按照數(shù)據(jù)流的順序，依次執(zhí)行，即處理的數(shù)據(jù)首按照數(shù)據(jù)流的順序，依次執(zhí)行，即處理的數(shù)據(jù)首先通過(guò)一個(gè)運(yùn)算階后在激活下一個(gè)運(yùn)算階。先通過(guò)一個(gè)運(yùn)算階后在激活下一個(gè)運(yùn)算階。例如：例如：m=16;m=16;n=

9、15;n=15;k=11;k=11;fcfc=10000;=10000;fdfd=1000;=1000;fsfs=100000;=100000;msgmsg= =randint(krandint(k* *100,1);100,1);code=code=encode(msg,n,k,bchencode(msg,n,k,bch););modumodu= =dmod(code,fc,fd,fs,qask,mdmod(code,fc,fd,fs,qask,m););modu_noisemodu_noise=modu+randn(length(modu),1);=modu+randn(length(mo

10、du),1);demo=demo=ddemod(modu_noise,fc,fd,fs,qask,mddemod(modu_noise,fc,fd,fs,qask,m););msg_rmsg_r= =decode(demo,n,k,bchdecode(demo,n,k,bch););rate=rate=biterr(msg,msg_rbiterr(msg,msg_r););2 2、時(shí)間流仿真時(shí)間流仿真所有模塊在同一時(shí)間步長(zhǎng)上同時(shí)執(zhí)行。所有模塊在同一時(shí)間步長(zhǎng)上同時(shí)執(zhí)行。信號(hào)發(fā)生差錯(cuò)控制編碼數(shù)字調(diào)制差錯(cuò)控制譯碼信宿時(shí)間數(shù)據(jù)5.3 simulink窗口環(huán)境簡(jiǎn)介標(biāo)題欄菜單欄5.4 基于simulink

11、的一個(gè)簡(jiǎn)單仿真系統(tǒng)信源系統(tǒng)信宿模塊介紹5.6 simulink的基本模塊庫(kù)1 1、simulinksimulink公共模塊庫(kù)公共模塊庫(kù)信源模塊（信源模塊（SourceSource）信宿模塊（信宿模塊（SinksSinks）信號(hào)路由（信號(hào)路由（Signal RoutingSignal Routing）數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)（Math operationsMath operations）端口及子系統(tǒng)庫(kù)（端口及子系統(tǒng)庫(kù)（Ports and SubsystemsPorts and Subsystems）連續(xù)模塊庫(kù)（連續(xù)模塊庫(kù)（ContinuousContinuous）離散模塊庫(kù)（離散模塊庫(kù)（Di

12、screteDiscrete）查表模塊庫(kù)（查表模塊庫(kù)（Look-Up TableLook-Up Table）用戶定義函數(shù)模塊（用戶定義函數(shù)模塊（User-Defined FunctionsUser-Defined Functions）非線性模塊庫(kù)（非線性模塊庫(kù)（DiscontinuitiesDiscontinuities）信源模塊（信源模塊（SourceSource）有限帶寬白噪聲輸出頻率隨時(shí)間線性變換的正弦信號(hào)輸出當(dāng)前仿真時(shí)間常數(shù)輸入以固定速率輸出當(dāng)前仿真時(shí)間從matlab工作空間中輸入數(shù)據(jù)從.mat文件中輸入數(shù)據(jù)接地信號(hào)為子系統(tǒng)或其它模型提供輸入端口輸入脈沖信號(hào)輸入斜坡信號(hào)輸入服從高司分布

13、的隨機(jī)信號(hào)輸入周期信號(hào)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)產(chǎn)生正弦信號(hào)初始器輸入階躍信號(hào)輸入服從高司分布的隨機(jī)信號(hào)信宿模塊（信宿模塊（SinksSinks）以數(shù)值形式顯示輸入信號(hào)懸浮信號(hào)顯示器為子系統(tǒng)或模型提供輸出端口信號(hào)顯示器當(dāng)輸入非零時(shí)停止仿真中斷輸出信號(hào)將仿真數(shù)據(jù)寫入.mat文件將仿真數(shù)據(jù)輸出到matlab工作空間使用matlab圖形顯示器信號(hào)路由（信號(hào)路由（Signal RoutingSignal Routing）Goto模塊標(biāo)記控制器將信號(hào)與特定的偏移值比較初始化信號(hào)矩陣串聯(lián)器合并輸入信號(hào)為一個(gè)輸出模塊控制信息信號(hào)組合器信號(hào)探測(cè)器信號(hào)維數(shù)改變器選擇或重組信號(hào)信號(hào)屬性修改輸入信號(hào)寬度對(duì)信號(hào)進(jìn)行分配由輸入產(chǎn)生

14、總線信號(hào)總線信號(hào)選擇器用戶定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中讀取數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇器信號(hào)分解器從goto模塊中獲得信號(hào)函數(shù)調(diào)用發(fā)生器向goto模塊傳遞信號(hào)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)（Math operationsMath operations）求信號(hào)絕對(duì)值輸出強(qiáng)制系統(tǒng)輸入為零的代數(shù)狀態(tài)按位邏輯運(yùn)算邏輯真值查找輸出輸入復(fù)數(shù)的幅值與相位輸出系統(tǒng)輸入的的實(shí)部或需部點(diǎn)乘運(yùn)算信號(hào)增益信號(hào)邏輯運(yùn)算幅值與相位轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)形式特定的一些數(shù)學(xué)函數(shù)矩陣增益求輸入的最小、大值乘法或除法器從輸入實(shí)部與虛部構(gòu)造復(fù)數(shù)關(guān)系運(yùn)算器求整運(yùn)算器符號(hào)運(yùn)算漸變?cè)鲆鎸?duì)輸入求和或差三角與雙曲函數(shù)端口及子系統(tǒng)庫(kù)（端口及子系統(tǒng)庫(kù)

15、（Ports and SubsystemsPorts and Subsystems）可配置子系統(tǒng)原子子系統(tǒng)使能子系統(tǒng)使能觸發(fā)For循環(huán)函數(shù)調(diào)用If條件條件執(zhí)行子系統(tǒng)子系統(tǒng)輸入子系統(tǒng)輸出通用子系統(tǒng)Switch-case子系統(tǒng)Switch-case動(dòng)作子系統(tǒng)上升沿觸發(fā)觸發(fā)子系統(tǒng)當(dāng)型循環(huán)子系統(tǒng)連續(xù)信號(hào)數(shù)值積分輸入信號(hào)連續(xù)時(shí)間積分線性連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述線性連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)描述對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行固定時(shí)間延遲對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行可變時(shí)間延遲線性連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型連續(xù)模塊庫(kù)（連續(xù)模塊庫(kù)（ContinuousContinuous）離散模塊庫(kù)（離散模塊庫(kù)（DiscreteDiscrete） 線性離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描

16、述線性離散系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型描述線性離散系統(tǒng)的濾波器描述線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述離散時(shí)間積分器離散信號(hào)的一階保持器單步積分延遲，輸出為前一輸入單位延遲離散信號(hào)的零階保持器表數(shù)據(jù)選擇器（從表中選擇數(shù)據(jù)）對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算輸入信號(hào)的一維線性內(nèi)插輸入信號(hào)的二維線性內(nèi)插輸入信號(hào)的n維線性內(nèi)插查找輸入信號(hào)所在范圍查表模塊庫(kù)（查表模塊庫(kù)（Look-Up TableLook-Up Table）求取輸入信號(hào)的數(shù)學(xué)函數(shù)值M函數(shù)（對(duì)輸入進(jìn)行運(yùn)算輸出結(jié)果）S-函數(shù)模塊S-函數(shù)生成器用戶定義函數(shù)模塊（用戶定義函數(shù)模塊（User-Defined FunctionsUser-Defined Functions）非線性

17、模塊庫(kù)（非線性模塊庫(kù)（DiscontinuitiesDiscontinuities）死區(qū)間歇庫(kù)侖粘貼信號(hào)死區(qū)信號(hào)雙輸出選擇器（手動(dòng)）多端口輸出選擇器量化器信號(hào)上升、下降速率控制器信號(hào)延遲器飽和信號(hào)三路選擇器（根據(jù)輸入2控制輸出）2 2、simulinksimulink專業(yè)模塊庫(kù)專業(yè)模塊庫(kù)5.7 仿真參數(shù)設(shè)置解算器仿真時(shí)間仿真解法誤差容忍度輸出設(shè)置仿真解法仿真解法變步長(zhǎng)解法變步長(zhǎng)解法定步長(zhǎng)解法定步長(zhǎng)解法discrere:針對(duì)無(wú)連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)的特殊解法ode45:基于Dormand-Prince 4-5階的Runge-Kutta公式ode23:基于Bogachi-Shampine 2-3階的Rung

18、e-Kutta公式ode113:變階次Adams-Bashforth-Moulton解法ode15s :鋼性系統(tǒng)的變階次多步解法ode23s :鋼性系統(tǒng)的固定階次單步解法discrere:針對(duì)無(wú)連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)的特殊解法ode5: ode45確定步長(zhǎng)的函數(shù)解法ode4:使用固定步長(zhǎng)的經(jīng)典4階的Runge-Kutta公式的函數(shù)解法ode3: ode25的確定步長(zhǎng)的函數(shù)解法ode2 :使用固定步長(zhǎng)的經(jīng)典2階的Runge-Kutta公式的函數(shù)解法ode1 :固定步長(zhǎng)的Euler解法輸出選項(xiàng)輸出選項(xiàng)Refine outputProduce additional outputProduce specifie

19、d output only5.8 子系統(tǒng) 建立子系統(tǒng)有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)設(shè)建立子系統(tǒng)有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層次性。計(jì)的層次性。一、子系統(tǒng)的概念一、子系統(tǒng)的概念 是系統(tǒng)構(gòu)成的一部分，表現(xiàn)形式為具有幾個(gè)輸是系統(tǒng)構(gòu)成的一部分，表現(xiàn)形式為具有幾個(gè)輸入輸出端口的模塊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中不表現(xiàn)出來(lái)。入輸出端口的模塊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中不表現(xiàn)出來(lái)。二、子系統(tǒng)分類二、子系統(tǒng)分類 無(wú)條件子系統(tǒng)無(wú)條件子系統(tǒng) 條件執(zhí)行子系統(tǒng)條件執(zhí)行子系統(tǒng)1 1、使能子系統(tǒng)、使能子系統(tǒng)2 2、觸發(fā)子系統(tǒng)、觸發(fā)子系統(tǒng)3 3、函數(shù)調(diào)用子系統(tǒng)、函數(shù)調(diào)用子系統(tǒng) v建立子系統(tǒng)的方法：建立子系統(tǒng)的方法： 直接選中已有模塊，形成子

20、系統(tǒng) 添加一個(gè)Subsystem模塊到模型中，然后進(jìn)行編輯1 1、使能子系統(tǒng)、使能子系統(tǒng) 需要添加使能端，在使能信號(hào)為所需要狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)激活運(yùn)行使能子系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)v一個(gè)系統(tǒng)中不能含多個(gè)一個(gè)系統(tǒng)中不能含多個(gè)enableenable和和triggeredtriggered信號(hào)信號(hào)例題5-1：2 2、觸發(fā)子系統(tǒng)、觸發(fā)子系統(tǒng) 存在一個(gè)出發(fā)端，通過(guò)觸發(fā)事件是否發(fā)生來(lái)控制子系統(tǒng)是否執(zhí)行。 例題5-2：使能觸發(fā)子系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)3 3、使能觸發(fā)子系統(tǒng)、使能觸發(fā)子系統(tǒng)4 4、其它子系統(tǒng)、其它子系統(tǒng) 端口和模塊庫(kù)中有很多類型的子系統(tǒng)，其建立方式也各不相同，有興趣的同學(xué)可以自己查閱三、子系統(tǒng)的封裝三、

21、子系統(tǒng)的封裝封裝子系統(tǒng)的特點(diǎn)：封裝子系統(tǒng)的特點(diǎn)：1 1）自定義系統(tǒng)模塊及圖表）自定義系統(tǒng)模塊及圖表2 2）用戶雙擊子系統(tǒng)圖表將彈出參數(shù)設(shè)置框）用戶雙擊子系統(tǒng)圖表將彈出參數(shù)設(shè)置框3 3）可自定義子系統(tǒng)的幫助文件）可自定義子系統(tǒng)的幫助文件4 4）擁有自己的工作區(qū)）擁有自己的工作區(qū)使用子系統(tǒng)封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：使用子系統(tǒng)封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1 1）向子系統(tǒng)模塊中傳遞參數(shù)）向子系統(tǒng)模塊中傳遞參數(shù)2 2）“隱藏隱藏”子系統(tǒng)中不需要過(guò)多展現(xiàn)的內(nèi)容子系統(tǒng)中不需要過(guò)多展現(xiàn)的內(nèi)容3 3）保護(hù)子系統(tǒng)中的內(nèi)容，防止模塊實(shí)現(xiàn)被隨意篡改。）保護(hù)子系統(tǒng)中的內(nèi)容，防止模塊實(shí)現(xiàn)被隨意篡改。1 1、封裝編輯器之圖表編輯對(duì)話框、封裝編輯

22、器之圖表編輯對(duì)話框首先封裝后，再選中子系統(tǒng)圖表，執(zhí)行首先封裝后，再選中子系統(tǒng)圖表，執(zhí)行edit/edit mask edit/edit mask 。圖表顯示界面控制參數(shù)子系統(tǒng)模塊圖表繪制命令1 1）圖表顯示界面控制參數(shù)）圖表顯示界面控制參數(shù) icon icon framfram：設(shè)置圖表邊框?yàn)榭梢?jiàn)或不可見(jiàn)設(shè)置圖表邊框?yàn)榭梢?jiàn)或不可見(jiàn) icon transparency:icon transparency:設(shè)置圖表為透明或不透明設(shè)置圖表為透明或不透明 icon rotation:icon rotation:設(shè)置圖表為固定或可旋轉(zhuǎn)顯示設(shè)置圖表為固定或可旋轉(zhuǎn)顯示 drawing coordinates

23、:drawing coordinates:設(shè)置圖表繪制命令所使用的坐設(shè)置圖表繪制命令所使用的坐標(biāo)系單位標(biāo)系單位2 2）圖表繪制命令欄）圖表繪制命令欄2 2、封裝編輯器之參數(shù)設(shè)置對(duì)話框、封裝編輯器之參數(shù)設(shè)置對(duì)話框參數(shù)設(shè)置控制參數(shù)描述參數(shù)對(duì)應(yīng)變量參數(shù)設(shè)置列表1 1）參數(shù)控制設(shè)置）參數(shù)控制設(shè)置2 2）參數(shù)描述：對(duì)模塊輸入的參數(shù)作簡(jiǎn)單的說(shuō)明）參數(shù)描述：對(duì)模塊輸入的參數(shù)作簡(jiǎn)單的說(shuō)明3 3）參數(shù)對(duì)應(yīng)變量：鍵入的參數(shù)值將傳遞給封裝后的子系統(tǒng)工）參數(shù)對(duì)應(yīng)變量：鍵入的參數(shù)值將傳遞給封裝后的子系統(tǒng)工作空間中相對(duì)應(yīng)的變量，因此要求此處的變量名應(yīng)和子系統(tǒng)中作空間中相對(duì)應(yīng)的變量，因此要求此處的變量名應(yīng)和子系統(tǒng)中所使用的

24、變量具有相同的名稱所使用的變量具有相同的名稱4 4）參數(shù)設(shè)置描述）參數(shù)設(shè)置描述 control control typetype：editedit：需要用戶鍵入?yún)?shù)值需要用戶鍵入?yún)?shù)值 checkbox:checkbox:復(fù)選框復(fù)選框 popuppopup：參數(shù)選項(xiàng)（用參數(shù)選項(xiàng)（用| |隔開(kāi)）隔開(kāi)） assignmentassignment：參數(shù)分配類型（參數(shù)分配類型（evaluate:evaluate:求值字符串求值字符串 literalliteral：普通文字）普通文字）3 3、封裝編輯器之初始化設(shè)置對(duì)話框、封裝編輯器之初始化設(shè)置對(duì)話框初始化命令 initialization comman

25、dsinitialization commands（初始化命令欄）初始化命令欄）一般為一般為matlabmatlab命令，在此可定義封裝后子系統(tǒng)工作空間命令，在此可定義封裝后子系統(tǒng)工作空間中的各種變量，這些變量可以被封裝子系統(tǒng)模塊圖標(biāo)繪制命令、中的各種變量，這些變量可以被封裝子系統(tǒng)模塊圖標(biāo)繪制命令、其它初始化命令或子系統(tǒng)中的模塊使用。其它初始化命令或子系統(tǒng)中的模塊使用。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，初始化命令被執(zhí)行：當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，初始化命令被執(zhí)行： 模型文件被載入模型文件被載入 框圖被更新或模塊被旋轉(zhuǎn)框圖被更新或模塊被旋轉(zhuǎn) 繪制封裝子系統(tǒng)模塊圖標(biāo)時(shí)繪制封裝子系統(tǒng)模塊圖標(biāo)時(shí)4 4、封裝編輯器之文檔對(duì)話框

26、、封裝編輯器之文檔對(duì)話框封裝類型幫助封裝描述1 1）封裝類型：對(duì)封裝后的子系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)短的說(shuō)明，用）封裝類型：對(duì)封裝后的子系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)短的說(shuō)明，用于標(biāo)志該子系統(tǒng)于標(biāo)志該子系統(tǒng)2 2）封裝描述：用于設(shè)定描述信息）封裝描述：用于設(shè)定描述信息3 3）幫助）幫助例題5-35.9 建立私有模塊庫(kù)步驟：步驟：1 1）在）在simulinksimulink中執(zhí)行中執(zhí)行ileile/new/library/new/library2 2）將用戶定義的模塊或是其它模塊庫(kù)將用戶定義的模塊或是其它模塊庫(kù)中的模塊移動(dòng)到新的模塊庫(kù)中。中的模塊移動(dòng)到新的模塊庫(kù)中。3 3）保存新的模塊庫(kù)）保存新的模塊庫(kù)一、建立復(fù)雜系統(tǒng)模型一、建

27、立復(fù)雜系統(tǒng)模型自下向上的設(shè)計(jì)思路自下向上的設(shè)計(jì)思路自頂向下的設(shè)計(jì)思路自頂向下的設(shè)計(jì)思路補(bǔ)補(bǔ) 充充二、使用工作空間變量設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)二、使用工作空間變量設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)三、將信號(hào)輸出到三、將信號(hào)輸出到workspaceworkspace四、從四、從workspaceworkspace中產(chǎn)生信號(hào)源中產(chǎn)生信號(hào)源五、向量與矩陣五、向量與矩陣.8 . 0, 0,)(10)(,81. 9,15)(00vvhwhendttvthggdttvtt結(jié)果如下：上圖為v(t), 下圖為h(t).第七章第七章SimulinkSimulink建模和仿真建模和仿真 7.4 系統(tǒng)仿真舉系統(tǒng)仿真舉例例n7.4.1非線性系統(tǒng)

28、的模擬非線性系統(tǒng)的模擬n例7.4.1 汽車行駛?cè)鐖D7.4.1所示的斜坡上通過(guò)受力分析可知在平行于斜面的方向上有三個(gè)力作用于汽車上：發(fā)動(dòng)機(jī)的力、空氣阻力和重力沿斜面的分量下滑力。設(shè)計(jì)汽車控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真。xeFwFhF圖圖7.4.1 7.4.1 斜坡上的汽車斜坡上的汽車 由牛頓第二定律，汽車的運(yùn)動(dòng)方程為：hweFFFxm eFKgFe100,10002000汽車的質(zhì)量為假設(shè)其中m代表汽車的質(zhì)量，x為汽車的位移。 在實(shí)際系統(tǒng)中總會(huì)有下界和上界，上界為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推動(dòng)力，下界為剎車時(shí)的最大制動(dòng)力。第七章第七章SimulinkSimulink建模和仿真建模和仿真 7.4 系統(tǒng)仿真舉例系統(tǒng)仿真舉例n空

29、氣阻力的值為阻力系數(shù)，汽車前截面積A和動(dòng)力學(xué)壓力P三項(xiàng)的乘積。其中n其中，表示空氣的密度，表示汽車速度與風(fēng)速之和。n假設(shè)n且風(fēng)速以下式的規(guī)律變化：n因此，空氣阻力可以近似為：n下面假設(shè)馬路的斜角于位移的變化率符合規(guī)律：n則下滑力為：n用簡(jiǎn)單的比例控制法來(lái)控制車速：n其中， 為驅(qū)動(dòng)力， 為期望速度值， 為反饋增益。這樣驅(qū)動(dòng)力正比于速度誤差。實(shí)際中的驅(qū)動(dòng)力是在上面所設(shè)的上下界中變化。于是選 。此系統(tǒng)的Simulink模型如圖7.4.2所示，仿真時(shí)間為1000s。22VP001.02ACDtVw011.0sin102011. 0sin20001. 0txFwx0001.0sin0093.0 xFh0

30、001.0sin30 xxKFdesiredeccFdesiredx eK50eK第七章第七章SimulinkSimulink建模和仿真建模和仿真 7.4 系統(tǒng)仿真舉例系統(tǒng)仿真舉例比例控制器的輸入為汽車的期望速度值，它由一個(gè)滑塊增益模塊（Slider Gain）外加一個(gè)常數(shù)輸入模塊（Constant）組成。比例控制器由一個(gè)用來(lái)計(jì)算速度誤差的求和模塊（Sum）和一個(gè)增益模塊Ke組成。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力的上界和下界由兩個(gè)最值模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)（也可以用非線性模塊庫(kù)中的飽和模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)）。 圖圖7.4.2 7.4.2 比例速比例速度控制度控制的汽車的汽車模型模型第七章第七章SimulinkSimulink建模和仿真建模和仿真 7.4 系統(tǒng)仿真舉例系統(tǒng)仿真舉例n非線性的下滑力和空氣阻力分別由函數(shù)模塊來(lái)計(jì)算。其中標(biāo)簽為Aero Force 的函數(shù)模塊的對(duì)話框中的【Expression】區(qū)中應(yīng)填寫0。001*(u1+20*sin(0.01*u2)2，