matlab2011教程之八—Simulink交互式仿真.pdf

第 8 章 Simulink 交互式仿真 Simulink 是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系统 包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。 Simulink 有两大特征：一，建模借助鼠标交互实现；二，模型运作以时间流方式进行。 所以即使比较熟悉MATLAB 工作环境和编程模式的读者，在初入Simulink 领地时，也不免 感到生疏。为帮助读者亲身跨过Simulink 门槛，本章第2 节以算例形式对建模的数学基础、 基本器件、操作手法、工作平台进行了细节性的描述。就详细程度而言，尤以本章第一个 算例为最，初学者切莫跳过。 像MATLAB 编程需要函数、子函数、条件分支、循环控制一样，Simulink 建模，尤其 是创建较复杂的模型，就必须有简装子系统、精装子系统、使能子系统、触发子系统、循 环子系统。本章的第3、4 、5 节就专门阐述这些子系统创建、工作机理、以及应用示例。 从时间角度分，Simulink 模型有连续和离散之分。本章除第6 节用于专述纯离散系统和 采样离散系统建模外，其余章节所涉的内容对连续、离散两种系统都适用。 已建Simulink 模型的运行、仿真分析，即可以通过鼠标手工操纵 ，也可以借助一组指 令自动操控。鼠标操纵法的特点是：该法只能在 Simulink 模型窗中实施，参数的设置必须 由“人”通过对话窗进行。而指令自动操控法可以摆脱Simulink 模型窗，在执行过程中无 须人工参与。本章第7 节的内容就是为Simulink 模型的指令自动操控而设计的。 本章第 8 节是出于 Simulink 模型解算的数值问题而编写的。该节还给出了消减仿真模 型中“代数环困扰”的具体方法。 就像MATLAB 编程中用户常常需要编写“供自己专用的模块化函数”那样，在Simulink 建模中，用户也会需要创建一些“供自己专用的模块”，即 S 函数模块。有关S 函数模块 的创建在本章的最后一节介绍。 在这引言结束之前，本书读者再次诚恳地建议读者：对待本章的算例，一定要“眼、 脑、手”并用，一定要在机器具体运作，切忌停留于“翻阅”。为读者参照需要，本章所 有算例中带exm 前缀的MDL 模型文件和相关的M 文件都存放在随书光盘的mfile 目录上。 8.1 引导 8.1.1 Simulink 模型本质和一般结构 （1）Simulink 块图模型的本质 （2 ） Simulink 模型的一般结构 8.1.2 创建块图模型的方法和基本环境 （1） （2 ） （3 ） 1 图8.1-2 Simulink 库浏览器的组成 （4 ） （5 ） 8.2 连续系统建模 8.2.1 微分方程建模和积分模块 1 微分方程块图模型的创建和操作细节 【例8.2-1】在图 8.2-1 所示的系统中，已知质量m 1kg ，阻尼b 2 N.sec/m ，弹簧系数 k 100N/m ，且质量块的初始位移 m ，其初始速度  m/sec ，要求创建 x (0) 0.05 x (0) 0 该系统的Simulink 模型，并进行仿真运行。 2 图8.2-1 弹簧—质量—阻尼系统 （1） （2 ） （3 ） 图8.2-2 复制进建模所需的各种库模块后的模型编辑器 3 图8.2-3 常用模块子库的库藏 （4 ） （5 ） 图8.2-4 经模型窗内模块再复制后的模型编辑器 （6 ） （7 ）