SIMULINK仿真连续系统建模.ppt

SIMULINK仿真 ——连续系统建模 simulink 模块操作 1、向量化模块和标量扩展 1)向量化模块 在SIMULINK库中的几乎所有模块都是所谓的向量化模块。向量化模块输入量和输出量之间的关系是符合数学规则的向量关系 ，式中x1,x2,…,xn可以是标量或向量，但所有向量必须长度相同。 2）标量扩展 标量扩展是向量化模块执行符合规则运算所必需具备的自适应能力。所谓标量扩展，是指将一个标量值转换为一个适当长度的向量，该向量的各元素值等于原来的标量值。标量扩展包含：输入的标量扩展及参数标量扩展。 例：演示“求和”模块的向量处理能力：输入扩展。 本例假设“求和”模块有2个输入端：一个输入三元向量[1 2 3]，另一个输入标量4，该模块执行功能的数学表达式为：[1 2 3]+4=[5 6 7]。在此，“求和”模块的第2个输入被扩展。相应的SIMULINK方块图如下图： 例： 演示“增益”模块的向量处理能力：参数扩展。 本例假设“增益”模块有一个输入三元向量[1 2 3]。该模块执行功能的数学表达为：[1 2 3]*0.5=[0.5 1 1.5]。相应的SIMULINK方块图见图： 信号线操作 1、产生连线 2、信号线的分支和折曲 1）分支的产生 在实际模型中，一个信号往往需要分送到不同模块的多个输入端，此时就需要绘制分支线(Branch line)。比如反馈控制系统中反馈线的绘制就要使用分支操作产生。分支线的绘制步骤如下： 将光标指向分支线的起点（即一已存在信号线上的某点）； 按住[ctrl]键，再按下鼠标左键； 拖动鼠标，直至分支线的终点处，释放鼠标按钮。 2）信号线的折曲 在构作方块图模型时，有时需要使两模块间的连线转向，以让出空白，绘制其他东西。产生“折曲”的过程是：选中已存在的信号线，将光标指向待折处，按住shift键，再按下鼠标左键，拖动鼠标，至适合处，释放鼠标。 3）折点的移动 移动折点的方法是：选中折线，将光标指向待移的折点处，当光标变为一个小圆圈时，按下鼠标左键并拖动鼠标至希望处，释放鼠标。 3、插入模块 如果一个模块只有一个输入口和一个输出口，那么该模块可以直接被插入到一条信号线中间去。 4、信号线标识(label) 添加标识：双击需要添加标识的信号线，弹出一个空白的文字填写框。在其中输入文本，作为对该信号线的标识。输入结束后，只需将光标移出该编辑框，点击鼠标左键即可。 修改标识：点击需要修改的标识，原标识四周出现一个编辑框，此时即可修改标识。 移动标识：点击标识，待编辑框出现后，将光标指向编辑框，按下鼠标后拖动至新位置。 复制标识：类似于移动标识，只是要求同时按下ctrl键，或者改用鼠标右键操作。 删除标识：点击标识，待编辑框出现后，双击标识使得整个标识被全部选中，按“delete”键。 常用的Source库信源 常用的Sink库信宿 连续系统建模 所谓连续时间系统，是指可以用微分方程来描述的系统。现实世界中的多数物理系统都是连续时间的。连续系统可以分为两类：线性的和非线性的。 用来建模连续系统的模块大多位于SIMULINK模块组队Continuous、Math以及Nonlinear模块库中。 积分模块直接构造微分方程求解模型 例：假设从实际自然界（力学、电学、生态等）或社会中，抽象出有初始状态为0的二阶微分方程 ，u(t)是单位阶跃函数。 本例演示如何用积分器直接构搭求解该微分方程的模型。 步骤： 1）改写微分方程： 把原方程改写为： 利用积分模块构造微分方程求解模型的核心思想是： 经积分作用得 ， 再经积分模块作用得到x。而 和x经代数运算又产生 按上图构造仿真模型。对各模块进行如下配置： u(t)输入模块：它的step time设置为0。模块名称由原来的Step改为St。 Gs增益模块：增益参数Gain设置为0.2。 求和模块：其图形形状Icon shape选择rectangular，使模块呈矩形。符号列表List of signs设置为+--。 积分模块：只是把他们的名称分别改为Int1,Int2。 G1和G2增益模块：它们的方向旋转可以借助菜单[Format:Rotate Block]实现。 Scope示波器：先双击该模块，出现示波窗；点击工具图标 ，引出参数设置页；在Data history页中，勾选Save data to workspace。这将送入示波器的数据同时被保存在MATLAB