《第7章Simulink的应用》.ppt

* 第 7 章 Simulink的应用 第7章 Simulink的应用 7.1 Simulink工作平台的启动 7.2 Simulink仿真原理 7.3 Simulink模块库 7.4 仿真模型的建立和模块参数及属性的设置 7.5 其他应用模块集及Simulink扩展库 7.1 Simulink工作平台 启动Simulink，通常有两种方法： （1）在MATLAB命令窗口中直接输入Simulink命令； （2）在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮，如图7.1所示。 图7.1 启动Simulink 这样就可打开了Simulink的Simulink Library Brower(库模块浏览器)，如图7.2所示。在菜单栏中执行File/New/Model命令，就建立了一个名为untitled的模型窗口，如图7.3所示。在建立了空的模块窗口后，用户可以在此窗口中创建自己需要的Simulink模型。 图7.2库模块浏览器 图7.3 新建的空白模块窗口 7.2　Simulink的仿真原理 7.2.1 Simulink仿真模块 通常，Simulink仿真系统包括输入(Input)、状态(states)和输出(Output)三个部分。 ·输入模块：即信号源模块，包括常数字信号源和用户自定义信号； ·状态模块：即被模拟的系统模块，是系统建模的核心和主要部分； ·输出模块：即信号显示模块，它能够以图形方式、文件格式进行显示。 注意：在设计一个模型时，必须先确定这三个部分的意，以及它们之间的联系；Simulink的仿真模型并非一定要完全包括这三个部分，它可以缺少其中一个或者两个； Simulink的状态模块可以是连续的、离散的，或者它们二者的结合。 7.2.2 Simulink仿真过程 1．初始化阶段 ① 对模型的参数进行估计，得到它们实际计算的值。 ② 展开模型的各个层次； ③ 按照更新的次序对模型进行排序； ④ 确定那些显式化的信号属性，并检查每个模块是否能够接受连接它们输入端的信号； ⑤ 确定所有非显式的信号采样时间模块的采样时间； ⑥ 分配和初始化存储空间，以便存储每个模块的状态和当前值的输出。 2．模型执行阶段 模型仿真是通过数值积分来进行完成的，计算数值积分可以采用以下两步来进行： ① 按照秩序计算每个模块的积分； ② 根据当前输入和状态来决定状态的微分，得到微分矢量，然后把它返回给解法器，以计算下一个采样点的状态矢量。在每一个时间步中，Simulink依次解决下列问题： ·按照秩序更新模块的输出； ·按照秩序更新模块的状态； ·检查模块连续状态的不连续点； ·计算下一个仿真时间步的时间。 7.3.1 连续模块库(Continuous) 在连续模块(Continuous)库中包括了常见的连续模块，这些模块如图所示。 7.3 Simulink模块库 在库模块浏览器中单击Simulink前面的“+”号，就能够看到Simulink的模块库，如图7.2所示。 4. 传递函数模块(Transfer Fcn) 功能：用执行一个线性传递函数。 5. 零极点传递函数模块(Zero-Pole) 功能：用于建立一个预先指定的零点、极点，并用延迟算子s表示的连续。 6．存储器模块(Memory) 功能：保持输出前一步的输入值。 7．传输延迟模块(Transport Delay) 功能：用于将输入端的信号延迟指定的时间后再传输给输出信号。 8．可变传输延迟模块(Variable Transport Delay) 功能：用于将输入端的信号进行可变时间的延迟。 1. 积分模块(Integrator)： 功能：对输入变量进行积分。说明：模块的输入可以是标量，也可以是矢量；输入信号的维数必须与输入信号保持一致。 2. 微分模块(Derivative) 功能：通过计算差分?u/ ?t近似计算输入变量的微分。 3. 线性状态空间模块(State-Space) 功能：用于实现以下数学方程描述的系统： 7.3.2 离散模块库(Discrete) 离散模块库(Discrete)主要用于建立离散采样的系统模型，包括的主要模块，如图所示。 1．零阶保持器模块(Zero-Order-Hold) 功能：在一个步长内将输出的值保持在同一个值上。 2．单位延迟模块(Unit Delay) 功能：将输入信号作单位延迟，并且保持一个采样周期相当于时间算子z-1 。 3．离散时间积分模块(Discrete Time Integrator) 功能：在构造完全离散的系统时，代替连续积分的功能。使用的积分方法有：向前欧拉法、向后欧拉法、梯形法。 4．离散状态空