SIMULINK动态仿真-35P.ppt

Simulink建模与仿真 第7讲：Simulink仿真基础 Simulink能做什么？ Simulink介绍 简单例子 demo 1、Simulink是什么？ Simulink是基于MATLAB环境之上的高性能的系统级仿真设计平台。 是实现动态系统建模和仿真的一个集成环境。 它可以非常容易的实现可视化建模，使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。从而把理论研究和工程实践有机的结合在一起。 simulink 模型： simulink模型在视觉上表现为方框图，在 文件上则是扩展名为mdl的ASCII代码；在数学 上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上 模拟了物理器件构成的实际系统的动态特性。 simulink 的一般结构： 在学术界和工业领域，Simulink已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之一。由于Simulink是采用模块组合方式来建模，从而可以使得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机仿真模型，评估不同地算法和结构，并验证系统的性能。 Simulink模型可以用来模拟线性和非线性、连续和离散或者两者的混合系统，也就是说它可以用来模拟几乎所有可能遇到动态系统。另外Simulink还提供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便的观察到仿真的整个过程。 Simulink没有单独的语言，但是它提供了S函数规则。所谓的S函数可以是一个M函数文件、FORTRAN程序、C或C++语言程序等,通过特殊的语法规则使之能够被Simulink模型或模块调用。S函数使Simulink更加充实、完备，具有更强的处理能力。 同Matlab一样，Simulink也不是封闭的,他允许用户可以很方便的定制自己的模块和模块库。同时Simulink也同样有比较完整的帮助系统，使用户可以随时找到对应模块的说明，便于应用。 目前，随着软件的升级换代，在软硬件的接口方面有了长足的进步，使用Simulink可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。 2、Simulink介绍 如何进入 新建一个.mdl文件 模块库 公共模块库：最基础、最通用的模块库， 它可以被应用到不同的专业领域中。 专业模块库 SIMULINK的模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分为以下9类子库： Continuous（连续模块库） Discrete（离散模块库） FunctionTables（通用函数及列表库） Math（数学函数库） Nonlinear（非线性模块库） SignalsSystems（信号处理及系统类模块库） Sinks（输出显示模块库） Sources（输入源模块库） Subsystems (子系统模块库) 库的类型 Sources库 Source库 3、几个简单例子 1、输入为一个正弦波信号，输出为此正弦波信号与一个常数的乘积。 系统输入： ,t≥0 系统输出： 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 1）改写微分方程 2）利用SIMULINK库中的标准模块构作模型 3）仿真操作 2、系统 Bouncing Ball Model： A rubber ball is thrown into the air with a velocity of 15 meters per second from a height of 10 m. position ~ h (t) velocity ~ v (t) 数学模型： 3、典型PID控制系统 设置系统模块参数与仿真参数 在建立比例微分控制系统模型之后，需要设置 各模块参数与系统仿真参数。系统模型中模块参数 设置如下： （1）Transfer Fcn模块设置： 设置分子num [1 7 24 24]， 设置分母den为[1 10 35 50 24] （2）Step信号模块设置：使用系统的默认取值，即单位阶跃信号。 （3）其它各模块的参数设置 在设置系统模块参数之后，接下来使用 Simulation Parameters仿真参数对话框中的Solver 选项卡设置系统仿真参数，如下所述： （1）仿真时间范围为0至20s。 （2）使用变步长连续求解器（variable-step），仿真算法为ode45。 （3）最大仿真步长（Max step si