第7章Simulink仿真環境1MATLAB7.X程序設計主要內容：①Simulink的工作環境；②模型文件的創建和仿真；③子系統的封裝過程。

2MATLAB7.X程序設計

7.1Simulink的啟動與退出7.1.1Simulink簡介Simulink是用來對動態系統進行建模、仿真和分析的面向框圖的仿真軟件，是MATLAB的重要組成部分。Simulink提供建立系統模型、選擇仿真參數和數值算法、啟動仿真程序對該系統進行仿真、設置不同的輸出方式來觀察仿真結果等功能。3MATLAB7.X程序設計Simulink的模型編輯窗口由菜單、工具欄、模型框圖窗口和狀態欄等組成。其中菜單提供了模型建立和仿真的幾乎全部功能。工具欄是模型建立和仿真過程中常用功能的命令按鈕，模型框圖窗口是模型編輯區，狀態欄是仿真過程中的狀態信息。

5MATLAB7.X程序設計file的常用菜單項功能菜單項功能Modelproperties

模型屬性

Print…

打印模型Preferences

SIMULINK界面的默認設置選項Close

關閉當前Simulink窗口6MATLAB7.X程序設計Edit的常用菜單項功能菜單項功能 Createsubsystem

創建子系統

Masksubsystem…

封裝子系統Lookundermask查看封裝子系統的內部結構 Updatediagram

更新模型框圖的外觀7MATLAB7.X程序設計Simulation的常用菜單項功能菜單項

功能

Start/Stop

啟動/停止仿真

ConfigurationParameters…

設置仿真參數Normal

普通Simulink模型

Accelerator

產生加速Simulink模型9MATLAB7.X程序設計

Format的常用菜單項功能菜單項

功能

Textalignment

標注文字對齊工具

Enabletexcommands使tex命令有效Filpname

翻轉模塊名

Filpblock/RotateBlock

翻轉/旋轉模塊Showname

顯示模塊的名字

Showportlabels

顯示端口標簽Foregroundcolor

前景色

Backgroundcolor

背景色Screencolor

屏幕顏色

Port/signaldisplays端口/信號顯示Blockdisplays

顯示模塊

10MATLAB7.X程序設計tools的常用菜單項功能菜單項 功能Simulinkdebugger…

Simulink調試器Fixed_pointsettings

浮點設置Modeladvisor

模型咨詢 Lookuptableeditor

查表編輯Dataclassdesigner

用戶定義數據類型設計器Buseditor

線路編輯Signal&scopemanager

信號和示波器管理器Real_timeworkshop

實時工作平臺Externalmodecontrolpanel外部的模式控制平臺Controldesign

控制設計Parameterestination

參數估計

Reportgenetor

報告生成器11MATLAB7.X程序設計2打開文件打開仿真模型文件有以下四種方法：1）在MATLAB的命令窗口輸入不加擴展名的文件名，該文件必須在當前搜索路徑中。2）在MATLAB的命令窗口選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標打開文件。3）在Simulink模塊庫瀏覽器窗口選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標打開.mdl文件。4）在Simulink模型窗口中選擇菜單FileOpen…或者單擊工具欄的圖標打開文件。13MATLAB7.X程序設計3保存文件模型創建完成后，從模型編輯窗口的File菜單項中選擇Save或SaveAs命令，或者單擊工具欄的圖標，可以將模型以模型文件的格式(擴展名為.mdl)存入磁盤。14MATLAB7.X程序設計7.1.4Simulink的退出為了退出Simulink，只要關閉所有模型編輯窗口和Simulink模塊庫瀏覽器窗口即可。

15MATLAB7.X程序設計一般數學函數子庫（Math）信宿模塊子庫（Sinks）信源模塊子庫(Sources)用戶定義的函數模塊子庫(User_definedFunctions)端口與子系統(Ports&Subsystems)17MATLAB7.X程序設計7.2.2常用模塊的參數設置1信號發生器信號發生器(signalgenerator)是信源模塊子庫Sources中的模塊，雙擊信號發生器模塊，會出現參數設置對話框。對話框的上半部分為參數說明;下半部分設置參數，Waveform為信號類型，Time(t)為仿真時間或外部時間，Amplitude為信號幅值，Frequency為頻率。

18MATLAB7.X程序設計2三角函數三角函數(TrigonometricFunction)是數學函數子庫Math中的一個模塊,雙擊三角函數模塊，會出現參數設置對話框。對話框的上半部分為參數說明，下半部為參數設置，其中Function為可供選擇的三角函數,Outputsignaltype為自動、實數和復數。19MATLAB7.X程序設計4示波器示波器(Scope)是常用的模塊子庫中的模塊，用來接收輸入信號并實時顯示信號波形的曲線。示波器的參數設置對話框有兩頁，其中General頁可設置坐標軸數目Numberofaxes，浮點顯示floatingscope，時間范圍Timerange，采樣增益Sampling；History頁可設置數據點數Limitdatapointstolast，是否保存到工作空間Savedatatoworkspace。21MATLAB7.X程序設計7.3模型文件的創建7.3.1模塊的操作1模塊的選定模塊的選定有三種方式：1）選定單個模塊選定對象只要在模塊上單擊鼠標，被選定的對象的四角處會出現小黑塊編輯框。2）選定多個模塊如果選定多個模塊，可以按下Shift鍵，然后再單擊所需選定的模塊；或者用鼠標拉出矩形虛線框，將所有待選模塊框在其中，則矩形框中所有的模塊均被選中。3）選定所有模塊如果要選定所有模塊，可以選擇菜單EditSelectall。

22MATLAB7.X程序設計2模塊的復制模塊的復制有兩種方式：1)不同模型窗口(包括模型庫窗口)之間的模塊復制

選定模塊，用鼠標將其拖到另一模型窗口。選定模塊，使用菜單和工具欄中的Copy和Paste命令。2)在同一模型窗口內的復制模塊選定模塊，按下鼠標右鍵，拖動模塊到合適的地方，釋放鼠標。選定模塊，按住Ctrl鍵，再用鼠標拖動對象到合適的地方，釋放鼠標。使用菜單和工具欄中的Copy和Paste命令。

23MATLAB7.X程序設計4模塊的刪除要刪除模塊，應選定刪除模塊，按Delete鍵。選定待刪除模塊后，用菜單和工具欄的EditCut。5模塊的縮放選定需要改變大小的模塊，出現小黑塊編輯框后，用鼠標拖動編輯框，可以實現放大或縮小。使用菜單view中的Zoomin/Zoomout。25MATLAB7.X程序設計6模塊的翻轉選定模塊，選擇菜單FormatFlipBlock可以將模塊旋轉180度。選定模塊，選擇菜單FormatRotateBlock可以將模塊旋轉90度。7編輯和修改模塊名單擊模塊下面或旁邊的模塊名，出現虛線編輯框就可對模塊名進行編輯、修改。選定模塊，選擇菜單FormatFont，打開字體對話框設置字體。26MATLAB7.X程序設計7.3.2信號線的操作信號線的操作是創建模型文件時連接模塊的操作，常用的信號線的操作如下：1模塊間連線先將光標指向一個模塊的輸出端，待光標變為十字符后，按下鼠標左鍵并拖動，直到另一模塊的輸入端。27MATLAB7.X程序設計3填加注釋雙擊信號線后出現矩形文本輸入框，可以添加文本注釋(label)。29MATLAB7.X程序設計7.3.3創建模型文件創建模型文件時只需用鼠標右鍵單擊Simulink模塊庫瀏覽器(SimulinkLibraryBrowser)窗口中相應的模塊，選擇其下拉菜單的第一項,填加到已創建的模型文件中，通過信號線連接各模塊即可。

30MATLAB7.X程序設計例7-1創建方波信號模型。步驟１

鼠標右鍵單擊Simulink模塊庫瀏覽器中的模塊信號發生器（SignalGenerator）,出現下拉菜單,選擇其第一項,填加到創建的模型中。步驟２

按照步驟1的方法繼續填加示波器模塊。步驟３

通過信號線連接兩個模塊，建立信號發生器模型。31MATLAB7.X程序設計步驟4

模塊的參數設置雙擊SignalGenerator模塊，會出現如圖所示的參數設置對話框。上半部分為參數說明，仔細閱讀可以幫助用戶設置參數。Waveform為波形形式，包括Sine，Square，sawtooth和random；Amplitude為正弦幅值。Frequency為正弦頻率。32MATLAB7.X程序設計步驟5

模塊的屬性設置每個模塊的屬性對話框的內容都相同。屬性名及其含義如下：1)說明Description對模塊在模型中用法的注釋。2)優先級Priority規定該模塊在模型中相對于其它模塊執行的優先順序。3)標記Tag用戶為模塊添加的文本格式標記。33MATLAB7.X程序設計4)調用函數Openfunction當用戶雙擊該模塊時調用的MATLAB函數。5)屬性格式字符串Attributesformatstring指定在該模塊的圖標下顯示模塊的哪個參數和格式。步驟6

選擇as以first.mdl保存上述模型。步驟7

選擇simulation→start或工具欄的仿真按鈕，仿真first.mdl模型，雙擊示波器按鈕，將顯示波形結果。34MATLAB7.X程序設計7.4子系統7.4.1子系統建立的方法

Simulink允許建立類似于MATLAB的函數文件功能的子系統。建立子系統有兩種方法：1對已存在的模型的某些部分或全部使用菜單命令Edit→CreateSubsystem，封裝為子系統。2使用Ports&Subsystems模塊庫中的Subsystem模塊直接創建子系統。

35MATLAB7.X程序設計7.4.2子系統的封裝把已存在的Simulink模型中的某個部分封裝為子系統是建立子系統的重要方法，步驟如下：1)用矩形框選擇要封裝的部分，包括模塊和信號線。2)在模塊窗口菜單選項中選擇菜單EditCreatesubsystem，出現封裝后的子系統。子系統有一個默認的輸入端口和輸出端口，默認名為In1和Out1。若查看子系統的內容或對子系統進行再編輯，可以雙擊子系統模塊，則會顯示子系統內容的新窗口。在窗口內，除原始的模塊外，Simulink自動添加了輸入和輸出模塊，分別代表子系統的輸入端口和輸出端口。

36MATLAB7.X程序設計3)

選擇EditEditMask…設置封裝參數，主要有Icon，Parameters，Initialization和Documentation四個選項卡。Icon選項卡用于設定封裝模塊的名字和外觀。Parameters選項卡用于輸入變量名稱和相應的提示。Initialization選項卡用于初始化封裝子系統。Documentation選項卡用于編寫與該封裝模塊對應的Help和說明文字，分別有Masktype、MaskDescription和Maskhelp欄。37MATLAB7.X程序設計設置參數設置對話框中的Apply按鈕用于將修改的設置應用于封裝模塊；Unmask按鈕用于將封裝撤銷，則雙擊該模塊就不會出現定制的對話框。38MATLAB7.X程序設計例7-2

創建求多項式的積分和導數的子系統。39MATLAB7.X程序設計步驟140MATLAB7.X程序設計步驟2

選擇求多項式的積分和導數的模塊，用矩形框選擇要封裝的部分，選擇部分出現小黑塊編輯框。步驟3

在模塊窗口菜單選項中選擇菜單EditCreatesubsystem，出現封裝后的子系統。子系統有一個默認的輸入端口和輸出端口，默認名為In1和Out1。41MATLAB7.X程序設計42MATLAB7.X程序設計若查看子系統的內容或對子系統進行再編輯，可以雙擊子系統模塊，則會顯示子系統內容的新窗口。在窗口內，除原始的模塊外，Simulink自動添加了輸入和輸出模塊，分別代表子系統的輸入端口和輸出端口。43MATLAB7.X程序設計44MATLAB7.X程序設計7.4.3條件執行子系統條件執行子系統是指在一定條件下才執行某項操作的子系統。常見的條件執行子系統有如下三種：1使能子系統使能子系統(EnabledSubsystem)是用來模擬具有多個操作模式的系統。一個普通的子系統可以通過添加一個使能模塊使之成為一個使能子系統。45MATLAB7.X程序設計2觸發子系統

觸發子系統(TriggeredSubsystem)是指每當接收到觸發信號時，子系統執行。3使能觸發子系統

使能觸發子系統(EnabledandTriggeredSubsystem)就是觸發子系統和使能子系統的組合，含有觸發信號和使能信號兩個控制信號輸入端，觸發事件發生后，Simulink檢查使能信號是否大于0，大于0就開始執行。46MATLAB7.X程序設計

7.5命令窗口創建Simulink模型7.5.1Simulink模型文件操作命令在命令窗口中常用的Simulink模型文件操作有三種：創建新模型、打開模型和保存模型。1創建新模型new_system命令用來在MATLAB的工作空間創建一個空白的Simulink模型,調用格式為：

new_system('newmodel',option)其中'newmodel'為模型名；option選項可以是'library'和'model'兩種，也可以省略，默認為'model'。47MATLAB7.X程序設計2打開模型open_system命令用來打開邏輯模型，在Simulink模型窗口顯示該模型,調用格式為：

open_system('model')

其中‘model’為模型名。例如在命令窗口輸入語句open_system('L7_2')，打開已建立的L7_2模型文件。48MATLAB7.X程序設計3保存模型save_system命令用來保存模型為模型文件，擴展名為mdl,調用格式為：

save_system('model',文件名)其中'model'為模型名可省略，如果不給出模型名，則自動保存當前的模型；文件名指保存的文件名，是字符串，