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动态系统仿真——Simulink 主讲人：鲍文 目录 发展历史 基本使用 模型介绍 数值仿真 高级分析 例题 一、发展历史 1、动态系统仿真 CSCAD(E) 80年代前：自己编程序，C/FORTRAN 90年代后：集成仿真环境 VisSim SimuLink 2、SimuLink发展 1990年出现，叫SimuLab 1992年改名为SimuLink1.0 +3.5 1999年SimuLink 3.0 +5.3 OO 二、基本使用 1、Simulink的启动 1). 命令窗口中键入simulink 2). file菜单中选择new命令的model 3). 工具栏中，按按钮 4).模型窗口file菜单选择new命令的model 2. 仿真一个简单的模型 仿真一个温度计放入水中，显示的变化。 1）仿真建立模型：惯性环节 1/(Ts+1) T=10s 2）搭建这个模型：使用simulink 3）开始仿真：a.开始/结束时间 b.仿真方法 4）看看显示/修改模型参数 3.基本操作 1）选择(多个)/复制模型 2）连线/移动 3）修改模型参数 4）模型名字修改 5）旋转模型 6）保存文件 7）打印 三、模型介绍 只介绍一些经典模块 1、数据源部分： A常数模块 B阶跃模块 B信号发生器 只接受输入的数字，不接受变量 D时钟 输出仿真中的当前时间，以秒为单位。在记录数据序列中需要这个模块。 E 从文件读数 至少有两行，单调递增的时间，其它行为对应数据。文本文件或mat文件。对数据文件没有描述的时间，采用线性插值的方法得到中间数据。使用这个模块可以设定任意的输入曲线，对测试试验数据十分有用。需要注意输入输入不能过于稀少，免得导致仿真的精度降低。 F 从工作空间读数 这个模块从工作空间中读取数据，数据源至少有两列，第一列为单调递增的时间，其它列为对应的数据。这个模块的其它特性和from file一样。它常用于在MATLAB工作空间处理完数据后，读入SIMULINK中。 2、连接 a)聚合 一般用在显示、保存或者状态空间系统的输入中。 b)分离 一般用在处理从文件、工作空间读入数据或者状态控制系统的输出分解。 c)子系统 3、显示部分 1） 示波器 示波器中可以同时显示多个曲线 2）输出到文件 3）输出到工作空间 4）数字显示 5）XY图 6）、高级显示 A）Extras中的增强显示 谱分析/相关分析 B）DSP模块 作FFT显示 4、线性系统 1）增益 输出为输入与增益的乘积。 2）加法 对输入作求和（差）操作，输入可以使两个或者多个。操作使用+-+-系统给出。 3)传递函数 分子分母多项式形式。分母的阶次必须大于分子的阶次，初始值条件为0。 4）积分 可以设定初始条件。 5）状态空间 a、b、c、d形式，可以给出初值。 6）扩展 a、PID b、可设定初值的传函 5、非线性系统 1）常见非线性 2）MATLAB函数或表达式。它由一个表量或者向量输入，下面的表达式是有效的：sin、u(1)/u(2)。 3) Fcn:函数 对输入进行符合c语言规范的数学表达式处理。模块输入为u。它使用的函数比较少。它可以进行如sin(u[1])之类的计算。 4)保存一步memory 6、离散系统 1）零阶保持器。模拟A/D转换器。 2）一阶保持器。 3）离散积分器，实现离散的欧拉积分。 4）离散传递函数和离散状态空间模型（初值） 5）延迟：输入信号做单位延时并保持一个采样周期。没有延迟采保，使用零阶保持器，大于一个单位的延迟功能，采用Discrete Transfer FCN模块。 7、扩展的模块 1）NCD模块：非线性控制系统设计。例子 2）模糊 3）神经元网络 4）电力系统 5）其它：系统辨识、通讯 例子：计算峰峰值 y=sqrt(x).*sin(x).^2 8.子系统的建立 1）为什么建立子系统 a 减少模块数 b 有利于调试 c 对大系统/复杂系统有利 2）建立方法 a Subsystem b Group命令 3）输入输出 a in / out b 更名 9、注意 1）大部分模块可连接向量、可改方向 2）连续系统和离散系统可以共同使用 3）少用matlab