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MATLAB基础及应用(NO:10)建模仿真.doc
四 川 大 学 教 案
【理科】
周次 第 十二 周, 第 二十 次课 章节
名称 第八章 MATLAB的建模与仿真基础(simulink) 授课
方式 课堂讲授( ( ), 实践课( ) 教学
时数 2 时间
分配 一、MATLAB的建模仿真基础
1、仿真技术:仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础,以计算机系统及仿真器为工具,利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合性技术。
2、仿真技术分类:(1)按模型的类型分:连续系统仿真;离散系统仿真;连续/离散(时间)混合系统仿真;定性系统仿真。(2)按实现的手段分:物理仿真;计算机仿真;半实物仿真;虚拟仿真(人不在回路);构造仿真。
3、仿真过程的本质:数学模型+算法(数学模型的处理方法)+图形动画+结果的可视化。
4、simulink:计算机仿真工具。Simulink没有独立的语言,但它提供S函数。
5、S函数:可以是MATLAB的M文件,也可以是FORTRAN程序、C或C++程序,通过一定的规则让Simulink的模型或模块能够调用。
例 dblcart1
二、创建简单的Simulink的模型
1、启动Simulink:命令窗中输入Simulink;点击工具栏中的按钮。打开模型编辑的窗口。
2、根据具体问题建立数学模型。
3、确定需要的仿真模块。仿真过程用示波器(Scope)来反映。(因本题未涉及具体物理问题)。
4、对模块进行操作,以方便模型的建立。
5、连线。(特别注意端点的连接、分点的连接(右键)、信号线的移动、信号线的标签(单左选中目标线,移开后双左)等)
6、模块参数的设置。
7、仿真输出。数学输出先双击示波器,对示波器设置然后仿真运行。非数学输出必须先建立S函数,然后方可仿真运行。 第 页
例一、对满足
数学规律的过程进行仿真。结果用示波器显示。仿真时间t为10个单位。
解思路:本题需要积分模块(积分模块的输入为,输出为)、正弦波模块作为数学处理的模块。
例二、设在一定的温度情况下,冠状病毒的出生率与当前的病毒总数成正比,死亡率与当前的病毒总数平方成正比。设初始时,病毒总数为1000,研究病毒总数及总数的变化率随时间变化的规律。(假定两个比例系数分别为1和0.5)
解:
步骤1 建立数学模型。设任意时刻的病毒总数为,则
故有
步骤2 确定模块为积分模块、增益模块(两块)、乘法模块、求和模块以及示波器。
步骤3 对模块的位置和输入输出方向作适当调整后连线。
步骤4 对模块及示波器的参数进行设置。运行。
三、仿真的运行:有两种方法进行
使用窗口运行
设置仿真参数[simulationparameters]
有五个菜单
solver(解法设置页) 起-终时间,仿真解法,求解参数,输出选择。
仿真解法:固定步长(对连续变量)变步长(对离散变量)(sexno1).
输出选择: 定义输出,附加输出,指定输出。(仅对变步长)
Workspace 工作空间的管理。可从工作空间来到工作空间去。
输入(sexno2).外部(第一列为自变量。。。)
a =
0 8.0000 6.0000
0.1000 2.0000 1.0000
0.2000 4.0000 5.0000
0.3000 3.0000 1.0000
输出 由此定义
Diagnostics 选择警告等级
Advanced 高级设置
RWT 实时仿真
运行仿真[simulationstart]
注:模型应为当前窗口。
仿真错误的诊断对话框,可显示错误和错误源。
使用MATALB命令运行仿真
MATALB提供了Sim命令,使用户可以在MATLAB的环境下以命令或M文件的方法运行Simulink模型。这个功能可以不同的参数、不同的输入和不同的初条件下控制模型的运行,使复杂的问题简单化。在分析仿真的状态量方面非常有用。Sim
命令常与simget 和simset连用。
[t,x,y]=sim(model,timespan,options,)
model :模型名(不可少)。不带后扩展名。
Timespan :指定输出的时间点(缺省时为对话筐中的值)。
Options :模型的参数。由simset进行设置。
Ut :外
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