1、預先對系統進行仿真與分析，做適當的實時修改，達到仿真的最佳效果Simulink主要功能實現動態系統建模、仿真與分析提高開發系統的效率調試及整定控制系統的參數，以提高系統的性能2.3.1 Simulink界面打開Simulink庫瀏覽器通用用戶模塊組連續系統模塊組非連續系統模塊組離散系統模塊組邏輯和位操作模塊組查表模塊組數學運算模塊組模型檢測模塊組模塊庫功能說明模塊庫功能說明模型擴充模塊組端口和子系統模塊組非連續系統模塊組信號線路模塊組輸出模塊組信號源模塊組用戶自定義模塊組附加數學與離散模塊組分別介紹各類基本模塊的功能信號源模塊組輸出模塊組連續系統模塊組離散系統模塊組數學運算模塊組查表模塊組非連

2、續系統模塊組信號線路模塊組端口與子系統模塊組邏輯與位操作模塊組模型檢測模塊組模型擴充模塊組信號屬性模塊組用戶自定義函數模塊組帶寬限幅白噪聲頻率遞增正弦波仿真時間常數無限計數器有限計數器在規定的采樣間隔產生仿真時間來源為數據文件來源為MATLAB的工作空間接地端口輸入信號端口 信號源模塊組模塊功能說明脈沖發生器斜坡信號 產生正態分布的隨機數生產規律性重復信號重復序列內插值重復階梯序列創建信號普通信號源發生器正弦信號階躍信號均勻分布隨機數信號源模塊組模塊功能說明返回數字顯示浮動示波器輸出端口示波器仿真停止信號終結端將數據寫入文件保存將數據寫入工作空間顯示二維圖形 輸出模塊組 模塊功能說明返回連續系

3、統模塊組輸入信號微分輸入信號積分狀態空間系統模型傳遞函數模型輸入信號固定延時輸入信號可變延時零極點模型輸入信號定義延遲時間模塊功能說明返回差分環節離散微分環節離散濾波器離散狀態空間離散傳遞函數離散零極點模型離散時間積分器一階保持器整數延時離散系統模塊組 模塊功能說明輸出上一步的輸出值延時離散一階傳遞函數離散傳遞函數離散零點傳遞函數單位采樣周期的延時權重移動平均零階保持器 離散系統模塊組 模塊功能說明返回絕對值加法代數約束賦值偏重復數轉化為幅值和相角形式復數轉化為實部和虛部形式除法點乘增益運算輸入幅值和相角形式合成復數數學運算模塊組模塊功能說明常用數學函數矩陣串聯最值運算函數最大最小值運算函數按

4、指定順序改變數組維數多項式函數乘法運算元素乘法運算輸入實部和虛部形式合成復數信號維數改變取整運算 數學運算模塊組模塊功能說明符號函數正弦波函數增益可變函數若多維數組中某一維元素只有一則移出該維減法函數求和元素求和函數三角函數一元減法函數矩陣連接權重采樣時間計算 數學運算模塊組模塊功能說明返回余弦函數查詢表直接n維信號查表n維插值一維查表二維查表n維信號查表動態查詢表預查詢索引搜尋正弦函數查詢表查表模塊組 模塊功能說明返回磁滯回環黏性摩擦死區非線性動態死區非線性沖擊非線性量化非線性信號變化率限制信號變化率動態限制滯環比較器飽和輸出動態飽和輸出閾值過限清零 非連續系統模塊組模塊功能說明返回信號總線

5、分配器信號總線生成器信號總線選擇器數據存儲數據存儲讀取數據存儲寫入分路器環境控制器讀矩陣 信號線路模塊組 模塊功能說明寫矩陣標簽可視化索引向量手動選擇開關信號合并在多輸入中選擇一輸出的開關混路器選路器多路開關 信號線路模塊組模塊功能說明返回結構子系統單元子系統代碼重用子系統使能使能和觸發子系統使能子系統For循環控制子系統函數響應生成函數響應子系統條件操作If語句作用子系統 端口與子系統模塊組模塊功能說明輸入端口模型輸出端口子系統子系統樣例條件選擇Switch語句作用子系統觸發操作觸發子系統While循環控制系統 模塊功能說明端口與子系統模塊組返回位清零置位逐位操作組合邏輯與常量比較與零比較檢

6、測突變檢測遞減檢測負下降沿檢測非負下降沿邏輯與位操作模塊組模塊功能說明檢測遞增檢測非負上升沿檢測正上升沿提取位檢測開區間動態檢測開區間邏輯運算關系運算算術平移邏輯與位操作模塊組模塊功能說明返回參數確定檢測離散的斜率檢測動態區間范圍檢測動態下限檢測動態變化范圍檢測動態上限檢測分辨率檢測靜態區間范圍檢測靜態下限檢測靜態變化范圍檢測靜態上限模型檢測模塊組模塊功能說明返回模塊支持表文檔模塊模型信息基于時間的線性分析觸發線性分析 模型擴充模塊組 模塊功能說明返回多路信號轉化向量數據類型轉換繼承數據類型轉換數據類型復制數據類型傳送數據類型傳送樣例數據類型縮放信號屬性模塊組 模塊功能說明顯示信號初始狀態信號

7、探測比率變換信號轉換信號特性檢測權重采樣時間信號帶寬檢測 信號屬性模塊組 模塊功能說明返回嵌入MATLAB函數用戶自定義函數M文件的S函數現有函數調用S函數建立S函數S函數樣例 用戶自定義函數模塊組 模塊功能說明返回2.3.2 控制系統動態結構圖模型建立1模型窗口的建立2模塊的創建與操作（1）創建模塊 （2）模塊操作1）模塊的選擇 2）模塊復制 在選定模塊處，按住鼠標右鍵并拖動至適當位置選定模塊，在工具欄中選擇“Copy”與“Paste”按鈕按住“Ctrl”鍵，按下鼠標左鍵，將選定的模塊拖動至適當的位置。在選定的模塊處點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇“Copy”與“Paste”選項3）模塊的旋

8、轉與翻轉旋轉翻轉4）模塊的連接。 5）模塊的插入 6）模塊的名稱操作 （3）連接分支線 （4）連接線的折曲和折點的移動連接線折曲：選中已存在的連接線，將鼠標指針指到待折處，先按住“Shift”鍵，再按下鼠標左鍵，拖動至合適處，釋放鼠標左鍵。折點移動：選中折線，將鼠標指針指到待移動的折點處，當鼠標指針變為一個小圓圈時，按下鼠標左鍵并拖動折點至希望處，釋放鼠標左鍵。3模塊內部參數的修正1）傳遞函數的分子、分母多項式系數行向量的輸入，是按降冪排列的順序從高到低依次輸入。2）如多項式缺項，必須將對應系數0輸入，不能遺漏。3）在參數設置時，任何MATLAB工作內存中已有的變量、合法表達式、MATLAB語

9、句等都可以填寫在編輯框中。4）模塊圖標的大小是可以用鼠標操作調整的。因此假如傳遞函數表達式太長，原方框容納不下，可以用鼠標把它拉到適當的大小，使整個方框圖圖標美觀易讀。值得指出的幾點是：4模型文件的保存5結構圖模型的建立舉例例2-25某一單位反饋系統的開環傳遞函數為試繪制其系統結構圖模型，并以“sy1”文件名保存。2.3.3 利用Simulink進行數字仿真1窗口運行仿真運行Simulink模型之前，如果不采用系統默認參數，就必須對各種仿真參數進行設置，尤其對復雜系統的仿真，仿真參數的合理設置尤為重要。 2仿真參數設置解算器(Solver)設置仿真數據輸入/輸出(Data Import/Exp

10、ort)設置仿真優化(Optimization)設置診斷參數(Diagnostics)設置硬件實現(Hardware Implementation)設置模型引用(Model Referencing)設置實時代碼生成工具(Real-Time Workshop)設置 包括仿真參數可以由模型窗口SimulationConfiguration Parameters選項或直接按快捷鍵“Ctrl+E” （1）解算器(Solver)設置 解算器設置是進行仿真工作前必須的步驟，如何設定參數是根據解決問題的要求而決定的，以便使Simulink發揮最佳的仿真效果。 “Star time”：仿真的起始時間，單位是“

11、秒”“Stop time”：仿真的停止時間，單位是“秒”1）“Simulation time”選項組：用于設置仿真時間系統實際運行時間與設置輸入的時間“秒”數不會一致，因為時間運行時間與計算機的性能、模型復雜程度、解題所選擇的算法及步長、要解決問題的誤差要求等諸多因素有關。2）“Solver options”選項組：用于選擇算法的操作，選擇框， 可變步長仿真算法 typeVariable-step(可變步長)Fixed-step(固定步長)固定步長仿真算法 “Relative tolerance”（相對誤差）： 指誤差相對于狀態的值，是一個百分比，默認值為1e-3，表示狀態的計算值要精確到0.

12、1%“Absolute tolerance”（絕對誤差）： 表示誤差值的門限，或者是在狀態值為零的情況下可以接受的誤差。如果它被設成了auto，那么Simulink為每一個狀態設置初始絕對誤差為1e-6。3）仿真精度定義（2）仿真數據輸入/輸出 (Data Import/Export)設置 Input選項：用于將MATLAB空間已存的數據導入Simulink模型的“輸入模塊(In)”中，數據類型包括：數組、時間表達式、結構體和時間串等。如果Simulink模型中使用了“輸入模塊”，就必須選中該選項并填寫所導入數據的變量名，缺省變量名為t，u，t為時間，u為該時間對應的數值。“Load form

13、 workspace”選項組：從MATLAB工作空間導入數據仿真數據輸入/輸出，用來設置仿真模型與工作空間Workspace之間的數據的輸入/輸出。 Initial state選項：用于設置由Input選項導入Simulink 模型輸入模塊(In)變量的初始值，與Input選項配合使用。將迫使模型從MATLAB工作空間獲取模型中全部模塊所有狀態變量的初始值。Time選項：用于設置保存于MATLAB工作空間中的仿真運行時間變量名。選中此選項，可將仿真運行時間變量以指定的變量名（缺省名為tout）保存于MATLAB工作空間。“Save to workspace” 選項組：將仿真結果數據保存至MAT

14、LAB工作空間中States選項：用于設置保存于MATLAB工作空間中的狀態變量名。選中此選項，可將仿真過程中Simulink模型中的狀態變量值以指定的變量名（缺省名為xout）保存于MATLAB工作空間。Output選項：用于設置保存于MATLAB工作空間中的輸出數據變量名。如果Simulink模型中使用了“輸出模塊(Out)”，就必須選中該選項并填寫保存于MATLAB工作空間中的輸出數據變量名（缺省名為yout）。Final state選項：用于設置保存于MATLAB工作空間中的最終狀態變量名。選中此選項，可將Simulink模型中的最終狀態變量值以指定的變量名（缺省名為xFinal）保存

15、于MATLAB工作空間。 Limit data point to last選項：用于限定可存取的數據。選中此選項后，可設定保存變量接受數據的長度，缺省值為1000。如果輸入數據長度超過設定值，那么最早的“歷史”數據被刪除?！癝ave options” 選項組：數據保存選項，需要與Save to workspace選項組配合使用。Decimation選項：用于設置降頻程度系數，降頻系數的默認值為1，表示每一個點都返回狀態與輸出值。Format選項：用于設置數據保存格式。保存數據有三種的格式選擇：帶時間的構架(Structure With Time)結構體(Structure)數組(Array)O

16、utput options選項：用于設置產生附加輸出信號數據，只適用于變步長解算器。（3）診斷參數(Diagnostics)設置 在Simulink中可能出現一些錯誤情況，這就需要事先設置出現各類錯誤時發出警告的等級。提醒用戶仿真模型中所存在的問題。通過選擇不同的診斷提示方式對仿真模型進行代數環、過零等檢測，有利于仿真之前發現仿真模型中所存在的問題。當然這些檢測需要花費大量的時間，一般情況下，可以使用默認的屬性設置。但是在建立仿真模型的時候，應該要特別關注代數環和過零檢測兩個問題。診斷參數設置界面，主要用來設置仿真模型的警告和錯誤的提示。（4）實時代碼生成工具 (Real-Time Works

17、hop)設置 在該環境下可直接從 Simulink模型生成可移植的程序源代碼，并自動生成能在多種環境中（包括實時系統和單機仿真）實時執行程序。Real-Time Workshop主要用來進行實時控制、實時仿真、交互式實時參數調整與生成可移植的C語言代碼等。在該該界面中允許用戶選擇目標語言模板、系統目標文件等，如果選擇了Generate code only（只生成代碼）選項，則實時工具只將Simulink模型翻譯成目標語言代碼，不進行編譯、生成可執行文件。實時代碼生成工具設置界面，它是Simulink的一個重要功能模塊，也是一種實時開發環境。（5）仿真優化(Optimization)設置 Blo

18、ck reduction選項：設置用時鐘同步模塊來代替一組模塊，以加速模型的運行。仿真優化設置界面，主要用于設置各種選項來提高仿真性能和由模型生成的代碼的性能。 Conditional input branch execution選項： 用于優化模型的仿真和代碼的生成。選中該選項使得模型的所有參數在仿真過程中不可調，Simulink 在仿真時就會將那些輸出僅決定于模塊參數的模塊從仿真環移出，以加快仿真。如果用戶要想使某些變量參數可調，那么可以單擊configure按鈕打開Model Parameter Configuration 設置窗口將這些變量設置為全局變量。Implement logic

19、 signals as Boolean data (vs.double) 選項：使得接受布爾值輸入的模塊只能接受布爾型，若該項沒被選，則接受布爾輸入的模型也能接受double類型輸入。Inline parameters選項：（6）硬件實現 (Hardware Implementation)設置 硬件實現設置界面，主要用于定義硬件的特性（包括硬件支持的字長等）。這里的硬件是指將來要用來運行模型的物理硬件。這些設置可以幫助用戶在模型實際運行目標系統（硬件）之前通過仿真檢測到以后在目標系統上運行可能會出現的問題，如溢出問題等。（7）模型引用(Model Referencing)設置 模型引用設置界面

20、，主要用于生成目標代碼、建立仿真以及定義當此模型中包含其他模型或其他模型引用該模型時的一些選項參數值。 1）Rebuild options for all referenced models 選項組：Rebuild options選項：用于設置是否要在當前模型更新、運行仿真和生成代碼之前重建仿真和Real-Time Workshop目標。 Model dependencies用于定義存放初始化模型參數的命令以及為模型提供數據的文件名或文件的路徑。2）Options for referencing this model 選項組：total number of instances allowed

21、per top model選項：用于設置在其他模型中可以引用多少個該模型。Pass scalar root inputs by value選項：選中此項后，別的模型在調用該模型時就會通過數值來傳遞該模型的標量輸入，否則就通過參考（如輸入的地址）來傳遞輸入。選中此項就會允許模型從速度快的寄存器或局部存儲單元讀取數據，而不是從它的實際輸入位置來讀取。如果模型的輸入在同一個時間步內發生改變，那么選中此項就會導致仿真出錯。Minimize algebraic loop occurrences選項：選中此項后，Simulink就試圖消除模型中的一些代數環。3觀察仿真結果（1）仿真結果輸出到顯示模塊 1）

22、示波器(Scope)顯示。 將數據顯示在其獨立窗口中，是一個用途非常廣泛是顯示模塊，它以圖形的方式直接顯示輸入數據，在很多情況下，無需對輸出結果進行定量分析，便可以從其仿真輸出曲線中獲知系統的運行規律。 Scope模塊的工具欄按鈕命令功能介紹 通過Scope模塊窗口的工具欄中選擇Parameters按鈕，打開示波器參數設置界面參數設置主要是針對示波器窗口的坐標系與曲線顯示方面的Number of axes選項：示波器窗口內的坐標系個數，默認值為1；當設置為2時，相當模型結構圖中示波器圖標的輸入端就為兩個輸入端口；Axes選項組：Time range選項：信號顯示從0開始的時間區間，默認設置為1

23、0，若設置為n，則信號顯示的時間區間為0，n；Tick labels選項：有三種選擇：坐標系標注標志(all)；坐標系不標注標志(none)；坐標系底部標注標志(bottom axis only)；floating scope選項：選中此項，則示波器為浮動狀態，模型結構圖中示波器的輸入端將與系統模型的連線會斷開。選擇“Decimation”是設置數據的顯示頻度，默認值為1，表示每點都顯示；設置為n時，則為隔（n-1）點顯示一次；選擇“Sample time”是設置顯示點的采樣時間間隔，默認值為0，表示顯示連續信號，若設置為-1，則表示顯示方式取決與輸入信號；若設置大于0的數，則表示顯示離散信號

24、的時間間隔。Sampling選項組：設置主要是針對示波器的數據存儲與傳送方面的Save data to workspace選項：用來把示波器緩沖區存儲的數據送到MATLAB工作空間，默認值是不選此項。Limit data point to last選項：設置緩沖區存儲數據的長度，默認值為5000。若輸入數據過多時，則會自動清除原有的數據。Format選項：設置數據保存格式。保存數據有三種的格式選擇：帶時間的構架(Structure With Time)、結構體(Structure)、數組(Array)。Variable name選項：存儲數據的變量名，可以設置，也可以用默認設置名“ScopeD

25、ata”?！癋loating Scope”模塊特點：模塊沒有任何輸入和輸出端口，不需要和任何連接線連接，它可以在仿真過程中顯示任何選定的信號，而無須修改系統模型。與普通示波器(Scope)的區別在于：本模塊可以選定所要顯示的信號，而普通示波器(Scope)模塊只能顯示與之相連的信號。 2）浮動示波器(Floating Scope)顯示在MATLAB圖形窗口繪制二維圖形。該顯示器有兩個輸入端，上面的輸入端作為x，下面的輸入端作為y，X-Y示波器模塊可以顯示兩個圖形的關系。3）X-Y示波器(XY Graph)顯示將結果以數字形式顯示出來。數字顯示模塊沒有獨立的顯示窗口，只是在模塊的顯示框中直接滾動

26、顯示數據結果。當數據是標量時，顯示模塊中只顯示一個窗口；當數據是行向量或列向量或矩陣時，顯示模塊在右下角顯示一個或同時顯示兩個向右或向下的小箭頭，將模塊向右或向下拉開可顯示出多個窗口。 4）數字(Display)顯示在輸出模塊組中有一個名為“out1”的模塊，將數據輸入到這個模塊，該模塊就會將數據輸出到命令窗口，并用“yout”的變量保存，同時還將時間數據用“tout”保存。存儲在工作空間的結果可以利用相應的命令在工作空間中做進一步的分析。（2）仿真結果返回到MATLAB命令窗口 三種方式1）通過示波器模塊向工作空間存儲數據。在使用示波器觀察數據時，默認情況下將一個名為“Scope Data”的數據結構和名為tout的數組存儲在工作空間中。也可通過Scope的窗口的工具欄中選擇Parameters按鈕，打開示波器參數設置界面，選Data history選項進行設置。2）選擇“To Workspace”模塊。只要將數據輸入到這個模塊內，就會將數據保持到工作空間中。3）選擇Simula