ch7simulink仿真课件.ppt

* ? 7.5.２离散系统 1964年法国天文学家伊侬（Henon M）在研究球状星团的运动规律，提出了一个自由度为2的哈密顿系统，即 在这个方程中，当参数b=0.3，且改变参数a时，系统运动轨道在“相空间”中的分布很奇特。现在要求利用simulink模拟相空间随时间的变化(a=1.4，b=0.3)。 * ? 建模过程： 1.由于题目已根据物理规律建立了相应的数学方程，因此数学建模这一步可以省略。 2.选择模块：这是一个二元一次差分方程，因此需要2个Unit Delay模块；用增益模块来模拟等式的每项的非零系数,因此需要3个gain模块；用乘法器模拟平方功能，因此需要一个乘法器，第一个方程的右边是三项之和，因此需要一个add模块；额外，还需要一个常量1，用信号源constant来模拟；为了看相空间，需要一个XY Graph模块，为了看某个变量的波形，需要一个Scope。 * ? 3.打开simulink模块库和新建模型窗口，并按照上述章节的方法，从模块库中找出上述模块：Unit Delay，gain，product，add，constant，scope，XY Graph，一一拖曳到新模型窗口中，再把保存为ex7_2.mdl，如图7-23。 图7-23 各个模块 * ? 4.合理摆放模块 先将constant，add，Unit Delay，scope一条直线上，然后将gain和product放在下方一条线上，再将gain1和Unit Delay1并排在下方另一条线上，最后将gain2摆在最下面，如图7-24所示。 * ? 图7-24合理摆放模块 * ? 5.改变模块的摆放方向 由于表示-axn2 的gain和product模块的信号从右往左，因此必须将它们水平反转；由于表示b 的gain模块的信号从右往左，因此必须将它水平反转。由于add要输入三个信号，必须再增加一个输入端口，双击add，在弹出对话框中的list of sign再加一个+号，再将各模块连线，微调各个模块，如图7-25。 * ? 图7-25 连线 * ? 6.标识信号线 为了更清晰体现simulink模型与数学方程的关系，需要对相关信号线进行合理标识。因为加法模块输出的是加速度，因此左键双击加法模块输出线上， 在文本框上填入x’’，然后依次左键双击Integrator和Integrator1模块的输出线，在文本框上填入x’，x，如图7-26所示。 * ? 图7-26 标识信号线 * ? 7.修改模块参数 双击gain模块，修改其参数Gain为-1.4，点OK，并将gain1、gain2的参数改成1，0.3。随机设置Unit Delay(Unit Delay1)的初始值：因此要双击Unit Delay(Unit Delay1)模块，在弹出的对话框中，将Initial condition改为0.1,0.2，微调增益模块的大小，最后得到如图7-27所示的simulink模型。 * ? 图7-27 simulink模型 * ? 8.仿真运行 先修改模型参数，点击Simulation| Configurtion Parameters，将Stop time 改为100，Solver options的Type改为 Fixed-step，并将Fixed-step size改为0.01，然后开始仿真。 双击XY Graph，合理设置x-min,x-max,y-min,y-max,这个值大小跟具体问题有关，可通过示波器scope观察横坐标、纵轴幅度范围，在这里设置大小如图7-28。其清晰的可视化结果如图7-29所示。 * ? 图7-28合理设置XY Graph的参数 * ? 图7-29 可视化结果 * ? 2. 专业库 专业库的模块对应不同的专业，有航天航空模块(Aerospace Blockset)、通信模块库（Comunications Blockset）等。在此不再一一介绍。 * ? 7.3 Simulink建模 7.3.1 新建模型窗口 1.新建模型窗口有以下几种方法： 在图7-2所示的界面上鼠标左击工具栏上的第一个图标 ，打开如图7-5所示的空白模型窗。 在图7-2所示的界面上鼠标左击菜单栏的下拉菜单File-New，也可打开如图7-5所示的空白模型窗。 在MATLAB主界面上鼠标左击菜单栏的下拉菜单File-New-Model，也可打开如图7-5所示的空白模型窗。 双击MATLAB主界面上当前目录中已有的simulink文件，如图7-6所示，即带有.mdl后缀名的文件，可直接打开该文件。 * ? 图7-5空白模型窗 * ? 图7-6 打开已有的mdl模型 * ? 2.模型窗口的组成 模型窗口由标题栏、菜单栏、工具栏、