图6-1 SIMULINK的主要方块图库
3.SIMULINK的模块库介绍
?SIMILINK模块库按功能进行分为以下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)
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4.SIMULINK简单模型的建立 (1)建立模型窗口
(2)将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口 (3)对模块进行连接,从而构成需要的系统模型 5.SIMULINK功能模块的处理
(1)模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳(选中模块,按住鼠标左键不放)而放到模型窗口中进行处理。
(2)在模型窗口中,选中模块,则其4个角会出现黑色标记。此时可以对模块进行以下的基本操作:
Ⅰ) 移动:选中模块,按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。若要脱离线而移动,可按住shift键,再进行拖曳;
Ⅱ) 复制:选中模块,然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模块; Ⅲ) 删除:选中模块,按Delete键即可。若要删除多个模块,可以同时按住Shift键,再用鼠标选中多个模块,按Delete键即可。也可以用鼠标选取某区域,再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删除;
Ⅳ) 转向:为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端,功能模块有时需要转向。在菜单Format中选择Flip Block旋转180度,选择Rotate Block顺时针旋转90度。或者直接按Ctrl+F键执行Flip Block,按Ctrl+R键执行Rotate Block。 Ⅴ) 改变大小:选中模块,对模块出现的4个黑色标记进行拖曳即可。
Ⅵ) 模块命名:先用鼠标在需要更改的名称上单击一下,然后直接更改即可。名称在功能模块上的位置也可以变换180度,可以用Format菜单中的Flip Name来实现,也可以直接通过鼠标进行拖曳。Hide Name可以隐藏模块名称。
Ⅶ) 颜色设定: Format菜单中的Foreground Color可以改变模块的前景颜色,Background Color可以改变模块的背景颜色;而模型窗口的颜色可以通过Screen
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Color来改变。
Ⅷ) 参数设定:用鼠标双击模块,就可以进入模块的参数设定窗口,从而对模块进行参数设定。参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮助,为获得更详尽的帮助,可以点击其上的help按钮。通过对模块的参数设定,就可以获得需要的功能模块。 Ⅸ) 属性设定:选中模块,打开Edit菜单的Block Properties可以对模块进行属性设定。包括Description属性、 Priority优先级属性、Tag属性、Open function属性、Attributes format string属性。其中Open function属性是一个很有用的属性,通过它指定一个函数名,则当该模块被双击之后,Simulink就会调用该函数执行,这种函数在MATLAB中称为回调函数。
Ⅹ) 模块的输入输出信号:模块处理的信号包括标量信号和向量信号;标量信号是一种单一信号,而向量信号为一种复合信号,是多个信号的集合,它对应着系统中几条连线的合成。缺省情况下,大多数模块的输出都为标量信号,对于输入信号,模块都具有一种“智能”的识别功能,能自动进行匹配。某些模块通过对参数的设定,可以使模块输出向量信号。 6.SIMULINK应用举例
以具有双积分环节的系统G(S)为例,该系统的开环是不稳定的,为了使系统稳定,使用超前校正环节K(S)进行串联校正,见图6-2。
G(S)?1S2K(S)?10(S?10)(S?5)+ K(S)G(S)— 图6-2 系统结构框图
在建模之前,你需要创建一个工作区域。创建一个工作区域的方法为,选择
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File 项,然后再选择New ,这将开始一个新的窗口,其窗口名为“Untiledl”,可以在该窗口内构造系统模型,并称这个窗口为工作窗口。
为了得到这个系统的阶跃响应,可以由两个传递函数、一个求和点、一个输入源及两个输出观测点等6个部分组成这个系统。
输入源的元件位于Sources 库;传递函数与综合点方块都位于线性部分(Linear)库中。用同样方法,可将该库中的Transfer Fcn与Sum图形拖曳到工作空间,然后关闭Linear库;
如何得到其仿真的输出结果。在Sinks库中有三个功能方块可用于显示或存储输出结果。Scope 功能块可以像一台示波器,实时地显示任何信号的仿真结果。To Workspace功能块可以把输出值以矢量的形式存储在MATLAB工作空间中,这样可以在MATLAB环境下分析与绘制其输出结果。To File功能块可以把数据存储到一个给定名字的文件中。用同样方法,将Scope拖曳到工作空间,并关闭Sinks库窗口。
打开Sum功能块,在List of Signs处输入“+”、“—”符号。如果综合点超过了两个输入点,只要简单地输入其正、负号,即可自动地增加其相应地输入点。
打开StepFcn功能块,有三个空白框可以填入参数。Steptime是阶跃响应的初始时间。此项可填0,即零时刻开始阶跃响应。另外两项为初始值(Initial value)和终值(Final value)。这两项可分别输入0和1。
打开工作空间功能块。输入y作为变量名(Variable name),对应最大行数项(Maximum number of rows),输入100。每一行对应一个时间间隔。在系统仿真过程中,可以输入0到9.9,间隔为0.1,生成100个点。
最后,要将这些方块连接起来。除Sources与Sinks功能块外,所有其他方块中至少有一个输出点,即在方块旁有一个符号﹥指向外面,也至少有一个输入点,即在方块旁有一个符号﹥指向里面,Sources功能块没有输入点,只有输出点,而
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Sinks功能块没有输出点,因此它仅有一个输入点。系统的仿真方块图见图6-3。
图6-3 系统的仿真方块图
7.SIMULINK仿真的运行
构建好一个系统的模型之后,接下来的事情就是运行模型,得出仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤:设置仿真参数、启动仿真和仿真结果分析。 (1)设置仿真参数和选择解法器
设置仿真参数和选择解法器,选择Simulation菜单下的Parameters命令,就会弹出一个仿真参数对话框,它主要用三个页面来管理仿真的参数。
I.. Solver页,它允许用户设置仿真的开始和结束时间,选择解法器,说明解法器参数及选择一些输出选项。
★ 仿真时间:注意这里的时间概念与真实的时间并不一样,只是计算机仿真中对时间的一种表示,比如10秒的仿真时间,如果采样步长定为0.1,则需要执行100步,若把步长减小,则采样点数增加,那么实际的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0,而结束时间视不同的因素而选择。总的说来,执行一次仿真要
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