MATLAB讲稿 simulink.pdf

第8章 Simulink基本知识 Simulink是MATLAB软件的重要组成部分，能够进 行动态系统的建模、仿真和综合分析，在学术和工业领 域的应用越来越广泛。 Simulink建模的基本概念 Simulink的基本操作 Simulink常用的基本模块库 Simulink中的子系统和封装 Simulink模型的工作空间 S函数的设计与应用 8.1 Simulink概述 Simulink是MATLAB软件最重要的组件之一，能够 进行动态系统建模、仿真和综合分析，提供了交互式图 形化环境。在Simulink中，把现实中的每个系统都看成 是由输入、输出和状态这3个基本元素组成，并随时间 变化的数学函数关系。 8.1.1 Simulink的概念 Simulink是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是实现 动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性 系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中 。 Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合 的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，即系统中的不同 部分具有不同的采样率。 为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方 块图的图形用户接口（GUI ），这个创建过程只需单击和拖动 鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式， 而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 8.1.2 Simulink的应用和特点 Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集 成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简 单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。 Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、 贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计 。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于Simulink。 Simulink应用领域 8.1.3 Simulink举例 基于微分方程的Simulink建模 【例】在下图所示的系统中，已知质量m = 1kg，阻尼b = 2N.sec/m，弹簧系数100N/m，且质量块的初始位移x(0) = 0.05m，其初始速度x’(0) = 0m/sec ，要求创建该系统 的SIMULINK模型，并进行仿真运行。 本例演示：根据物理定理建立微分方 程，并以此微分方程创建Ｓｉｍｕｌｉ ｎｋ模型：模块复制、信号的勾画、模 块参数的设置、示波器的调整；仿真参 数的设置。 弹簧—质量— 阻尼系统 （1）建立理论数学模型 对于无外力作用的“弹簧—质量— 阻尼”系统，据牛顿定律可 写出： ′′ ′ mx +bx +kx 0 代入具体数值并整理，可得 ′′ ′ x −2x −100x （2 ）建模的基本思路 1、采用积分模块代替求导模块； 2、右侧代数和采用求和模块实现。 3、为了观察位移随时间的变化，需要加入”示波器“模块。 （3 ）开启空白（新建）模型窗； （4 ）从模型库复制所需模块到空白（新建）模型窗； （5）复制模块并连接模块； （6 ）修改模型参数 增益分别设置为2、100，加法符号更改为--。 （7 ）修改模型参数 在积分器中设置初始位移x(0)=0.05m 。仿真解算器采用默认 “ode45”，默认变步长，仿真终止时间10. （8 ）保存文件exm0801.mdl，试运行。 双击scope示波器模块，点击仿真，在示波器中观察仿真结 果。 单击scope显示窗上的纵坐标范围自