CH5、 SIMULINK仿真基础 在工程实际中,控制系统的结构往往很复杂,如果不借助专 用的系统建模软件,则很难准确地把一个控制系统的复杂模 型输入计算机,对其进行进一步的分析与仿真。 1990年, Math Works软件公司为 MATLAB提供了新的控制 系统模型图输入与仿真工具,并命名为 SIMULAB,该工具 很快就在控制工程界获得了广泛的认可,使得仿真软件进入 了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时比较著名的软件 SIMULA类似,所以1992年正式将该软件更名为 SIMULINK ≯ SIMULINK的出现,给控制系统分析与设计带来了福音。顾 名思义,该软件的名称表明了该系统的两个主要功能: simu(仿真)和Link(连接),即该软件可以利用鼠标在模 型窗口上绘制出所需要的控制系统模型,然后利用 SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析
CH5、SIMULINK仿真基础 ➢ 在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专 用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统的复杂模 型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。 ➢ 1990年，Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制 系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具 很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入 了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时比较著名的软件 SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为SIMULINK。 ➢ SIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音。顾 名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能： Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模 型窗口上绘制出所需要的控制系统模型，然后利用 SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析
第一节SⅠMULⅠNK简介 、什么是 SIMULINK 口 SIMULINK是 MATLAB软件的扩展,它是实现动态系统建模和 仿真的一个软件包,它与 MATLAB语言的主要区别在于,其与 用户交互接口是基于 Windows的模型化图形输入,其结果是使得 用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建,而非语言的编 程上 口所谓模型化图形输入是指 SIMULⅠNK提供了一些按功能分类的 基本的系统模块,用户只需要知道这些模块的输入输出及模块 的功能,而不必考察模块内部是如何实现的,通过对这些基本 模块的调用,再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型 (以md文件进行存取),进而进行仿真与分析 口 SIMULⅠNK的最新版本是 SIMULINK40(包含在 MATLAB60 里), MATLAB53里的版本为30版,它们的变化不大
第一节 SIMULINK简介 ❑SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和 仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与 用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得 用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编 程上。 ❑所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的 基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块 的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本 模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型 （以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。 ❑SIMULINK的最新版本是SIMULINK4.0（包含在MATLAB6.0 里），MATLAB5.3里的版本为3.0版，它们的变化不大。 一、什么是SIMULINK
、SⅠMULⅠNK的启动 1、在 MATLAB命令窗口中输入 simulink 结果是在桌面上出现一个称为 Simulink library browser的窗口, 在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称 当然用户也可以通过 MATLAB主窗口的快捷按钮来打开 Simulink library browser窗口。 2、在 MATLAB命令窗口中输入 simulink3 结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的 Library simulink3的 Simulink模块库窗口。 两种模块库窗口界面只是不同的显示形式,用户可以根 据各人喜好进行选用,一般说来第二种窗口直观、形象, 易于初学者,但使用时会打开太多的子窗口
2、在MATLAB命令窗口中输入simulink3 结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library :simulink3的 Simulink模块库窗口。 二、SIMULINK的启动 1、在MATLAB命令窗口中输入simulink 结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口， 在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。 当然用户也可以通过MATLAB主窗口的快捷按钮来打开 Simulink Library Browser窗口。 两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根 据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直观、形象， 易于初学者，但使用时会打开太多的子窗口
、 SIMULINK的模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分类,包括以下8类子库: Continuous(连续模块) Discrete(离散模块) Function& Tables(函数和平台模块) Math(数学模块) Nonlinear(非线性模块) Signals& Systems(信号和系统模块) Sinks(接收器模块) Sources(输入源模块)
三、SIMULINK的模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）
1、连续模块( Continuous) continuous mdl Integrator:输入信号积分 Derivative:输入信号微分 State-Space:线性状态空间系统模型 Transfer -Fcn:线性传递函数模型 Zero-Pole:以零极点表示的传递函数模型 Memory:存储上一时刻的状态值 Transport Delay:输入信号延时一个固定时间再输出 Variable transport delay:输入信号延时一个可变时间再输出
1、连续模块（Continuous） continuous.mdl Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出
2、离散模块( Discrete) discrete. mdl Discrete-time Integrator:离散时间积分器 Discrete filter:R与FR滤波器 Discrete state- Space:离散状态空间系统模型 Discrete Transfer -Fcn:离散传递函数模型 亠 Discrete zero-Pole:以零极点表示的离散传递函数模型 = First-Order Hold:-阶采样和保持器 Zero-Order hold:零阶采样和保持器 Unit Delay:一个采样周期的延时
2、离散模块（Discrete） discrete.mdl Discrete-time Integrator：离散时间积分器 Discrete Filter：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器 Unit Delay：一个采样周期的延时
3、 Function tables(函数和平台模块) function. mdl Fcn:用自定义的函数(表达式)进行运算 MATLAB Fcn:利用 matlab的现有函数进行运算 ●S- Function:调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table:建立输入信号的查询表(线性峰值匹配) 1 ook-Up Table(2D):建立两个输入信号的查询表(线性峰值匹配)
3、 Function&Tables（函数和平台模块） function.mdl Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配）
4、Math(数学模块) math. mdl Sum:加滅运算 Product:乘运算 Dot product:点乘运算 Gain:比例运算 Math function:包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用 数学函数 Trigonometric Function:三角函数,包括正弦、余弦、正切等 ● Minmax:最值运算 →Abs:取绝对值 Sign:符号函数
4、 Math（数学模块） math.mdl Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用 数学函数 Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数
Logical Operator:逻辑运算 Relational Operator:关系运算 Complex to Magnitude-Ange:由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude- Angle to Complex:由幅值和相角输入合成复数输出 Complex to Real-mag:由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex:由实部和虚部输入合成复数输出
Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算 Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数输出 Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出
5、 Nonlinear(非线性模块) nonlinear mdl ● Saturation:饱和输出,让输出超过某一值时能够饱和 Relo滞环比较器,限制输出值在某一范围内变化 Switch:开关选择,当第二个输入端大于临界值时,输出由第 输入端而来,否则输出由第三个输入端而来。 Manual switch:手动选择开关
5、 Nonlinear（非线性模块） nonlinear.mdl Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和。 Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化。 Switch：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，输出由第一个 输入端而来，否则输出由第三个输入端而来。 Manual Switch：手动选择开关