王国利信息科学与技术学院中山大学
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Matlab计算与仿真技术第十四讲,Simulink仿真 -I
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Matlab计算与仿真
Simulink 仿真 -I
- Simulink 概述
- Simulink 模块框图建模第十四讲提纲
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 -I
Simulink 概述
Simulation + Link
- Simulink是一种仿真工具和环境寄生在 Matlab环境 (共享工作空间 )
完成对系统的 建模,仿真 和 分析采用基于时间模块化框图
(Time-based Block Diagram)
支持拖放 (drag & place)的交互设计有内嵌建模模块库 (block library)
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 (续 )
Simulink 建模与仿真
- 系统模型 (model)概念模型,系统行为的定量描述传递,输入信号到输出信号分类,静态模型? 代数方程 (关系 )
动态模型? 微分方程 (组 )
要素,输入 /输出 /状态
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 (续 )
- 模型框图表示 (信号是关于时间的函数 )
- 模型实例静态模型 -- 信号发生器输入和输出都为系统为恒等映射 =I.D
( ) s i n ( )x t t
()xt
state x
input u output y
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Simulink仿真 (续 )
自主离散动态模型 -兔子问题输入,u(n)=0 % 没有外界能量介入状态,x(n)=[F(n+1);F(n+2)]
输出,y(n)=F(n+1)/F(n+2):=h[x(n)]
模型,x(n+1)=Ax(n),x(0)=[1;1]
其中 A=[0 1;1 1]
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Simulink仿真 (续 )
连续动力学系统,弹簧质点阻尼系统输入,u(t)=f(t)
状态,x(t)=[d(t);d’(t)]
输出,y(y)=d(t)=c’x(t),c=[1;0]
建模机理：质点动力学状态方程,x’(t)=Ax(t)+bu(t)
y(t)=c’x(t)
其中 A=[0 1;-k/m –c/m]; b=[0;1]
()m d c d k d f t
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Simulink仿真 (续 )
- Simulink 建模模式模块框图描述方式模块单元,内部状态的描述输入／输出信号引角模块的几何属性模块连接,一个模块输出作为另一模块输入模块框图,由若干模块通过 信号线 连接形成框图模型,定义了系统信号、状态的关联框图运算,指定起始时间到终止时间
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 (续 )
- Simulink 建模模块内嵌模块库 (build-in block library)
类比 Matlab的标准函数 /工具箱模块库提供模型设计的模板采用图标表示模块的定义几何属性 (外观修饰 )定义模型结构定义模型参数定义
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Simulink仿真 (续 )
- 模块的几何属性大小 /姿态 /颜色 /阴影 /标注 …
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Simulink仿真 (续 )
- 模块的结构定义
- 模块的参数定义设定端口数据类型设增益值
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Simulink仿真 (续 )
- Simulink 交互式图形界面模块库 +模块框图编辑白板模块框图建模的交互模式添加模块操作在模块库中选取模块拖入模块框图编辑器添加信号连接线选取信源端口引出信号连线直至信宿端口
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 (续 )
- Simulink 交互式图形界面 (续 )
编辑模块框图复制 /删除 /粘贴模块 /信号线设置 /修改模块 -信号线结构属性设置 /修改模块的模型参数模块框图文件
File?open/new/save/save as/…
确省后缀名,*.mdl
启动交互式界面激活 Matlab 工具拦图标
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Simulink仿真 (续 )
模块库浏览器
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Simulink仿真 (续 )
模块框图编辑器
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Simulink仿真 (续 )
- Simulink模块化框图建模实例静态模型建模任务,正余旋模拟双通道信号观测仪模块框图,
正旋信号发生器：信源模块库 Source
多通道信号合成器：信号路由库 Signal Routing
多通道示波器,信宿模块库 Sink
生成余旋的积分运算,数学函数库 Math
信号发生器积分双通道合成器示波器
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Simulink仿真 (续 )
- Simulink模块化框图建模实例 (续 )
从信源模块库中选取摸板 (拖 )
创建正旋信号发生器 (放 )
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Matlab绘图 (续 )
- Simulink模块化框图建模实例 (续 )
依次创建所需的模块单元,
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Simulink仿真 (续 )
依次创建信号连接线
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Simulink仿真 (续 )
正旋信号发生器模块参数设定
Sine Wave Block Parameters
Amplitude
= 1
Frequency(rad/sec)
= 0.25 * 2*pi
Phase(rad)
= 0
Sample Time
= 0
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积分器模块参数设定
Integrator Block Parameters
External Reset
= None
Initial Conditions
= 0
Limit output
= Not Checked
Show saturation point
= Not Checked
Show state port
= Not Checked
Absolute tolerance
= auto
Matlab计算与仿真
Simulink仿真 (续 )
仿真参数设定激活工具栏运行按钮双击示波器图标显示获取的信号图形与匹配窗口
Matlab计算与仿真第十五讲预告,SIMULINK仿真 -II
（ 2008年 6月 4日）
结束语