Matlab在建模仿真中的應用建模仿真技術概述1.仿真的概念仿真是以相似性原理、控制論、信息技術及相關領域的有關知識為基礎，以計算機和各種專用物理設備為工具，借助系統模型對真實系統進行試驗研究的一門綜合性技術。它利用物理或數學方法來建立模型，類比模擬現實過程或者建立假想系統，以尋求過程的規律，研究系統的動態特性，從而達到認識和改造實際系統的目的。相似性原理是仿真主要的理論依據。所謂相似，是指各類事務或對象間存在的某些共性。相似性是客觀世界的一種普遍現象，它反映了客觀世界不同事物之間存在著某些共同的規律。采用相似性技術建立實際系統的相似模型就是仿真的本質過程。2.仿真分類按照實現方式的不同可以將系統仿真分為如下幾類：(1)實物仿真：又稱物理仿真。它是指研制某些實體模型，使之能夠重現原系統的各種狀態。早期的仿真大多屬于這一類。它的優點是直觀形象，至今仍然廣泛應用。但是為系統構造一套物理模型，將是一件非常復雜的事情，投資巨大，周期長，且很難改變參數，靈活性差。(2)數學仿真：數學仿真就是用數學語言去表述一個系統，并編制程序在計算機上對實際系統進行研究的過程。這種數學表述就是數學模型。數學仿真把研究對象的結構特征或者輸入輸出關系抽象為一種數學描述(微分方程、狀態方程，可分為解析模型、統計模型)來研究，具有很大的靈活性，它可以方便地改變系統結構、參數；而且速度快，可以在很短的時間內完成實際系統很長時間的動態演變過程；精確度高，可以根據需要改變仿真的精度；重復性好，可以很容易地再現仿真過程。3)半實物仿真：又稱數學物理仿真或者混合仿真。為了提高仿真的可信度或者針對一些難以建模的實體，在系統研究中往往把數學模型、物理模型和實體結合起來組成一個復雜的仿真系統，這種在仿真環節中存在實體的仿真稱為半實物仿真或者半物理仿真。這樣的仿真系統有飛機半實物仿真、射頻制導導彈半實物仿真等，并且許多模擬器也屬于半實物仿真。3.計算機仿真計算機仿真是在研究系統過程中根據相似原理，利用計算機來逼真模擬研究對象。研究對象可以是實際的系統，也可以是設想中的系統。在沒有計算機以前，仿真都是利用實物或者它的物理模型來進行研究的，即物理仿真。物理仿真的優點是直接、形象、可信，缺點是模型受限、易破壞、難以重用。計算機作為一種最重要的仿真工具，已經推出了模擬機、模擬數字機、數字通用機、仿真專用機等各種機型并應用在不同的仿真領域。除了計算機這種主要的仿真工具外還有兩類專用仿真器：一類是專用物理仿真器，如在飛行仿真中得到廣泛應用的轉臺，各種風洞、水洞等；另一類是用于培訓目的的各種訓練仿真器，如培訓原子能電站、大型自動化工廠操作人員和訓練飛行員、宇航員的培訓仿真器、仿真工作臺和仿真機艙等4.仿真的作用仿真技術具有很高的科學研究價值和巨大的經濟效益。由于仿真技術的特殊功效，特別是安全性和經濟性，使得仿真技術得到廣泛的應用。首先由于仿真技術在應用上的安全性，使得航空、航天、核電站等成為仿真技術最早的和最主要的應用領域歸納起來，仿真技術的主要用途有如下幾點：(1)優化系統設計。(2)系統故障再現，發現故障原因(3)驗證系統設計的正確性。(4)對系統或其子系統進行性能評價和分析。(5)訓練系統操作員。(6)為管理決策和技術決策提供支持。5.仿真的過程動態系統的Simulink仿真Simulink的介紹與簡單例子What’sSimulink123一種用來實現計算機仿真的軟件工具；Matlab的一個附加組件；提供一個系統級的建模與動態仿真平臺；應用領域廣泛特點：基于矩陣的數值計算；高級編程語言；圖形與可視化；工具箱提供面向具體應用領域的功能；豐富的數據I/O工具；提供與其它高級語言的接口；支持多平臺(PC/Macintosh/UNIX)；開放與可擴展的體系結構使用Simulink來建模、仿真和分析各種動態系統(包括連續系統、離散系統和混合系統)，將是一件輕松的事情啟用Simulink并建立系統模型啟動Simulink有兩種方式：用命令行方式啟動Simulink。（>>simulink）使用工具欄按鈕啟動Simulink建立系統模型，完成Simulink系統模型的編輯之后，需要保存系統模型，然后設置模塊參數與系統仿真參數，最后便可以進行系統的仿真。

Simulink模塊庫簡介與使用Simulink的模塊庫瀏覽器構建Simulink框圖創建模型添加模塊連接模塊設置仿真參數運行模型仿真運行結果圖示Simulink是如何工作的被模擬的系統模塊信號源模塊輸出顯示模塊模型基本結構仿真運行原理模塊初始化模型執行確定模塊更新次序系統的輸入，包括常數信號源，函數信號發生器和自定義信號中心模塊，仿真建模主要部分顯示形式包括圖形顯示，示波器顯示和輸出到文件或Matlab工作間Simulink使用實例一個生長在罐中的細菌的簡單模型假設細菌的出生率和當前細菌的總數成正比，且死亡率和當前的總數的平方成正比。若比x代表當前細菌的總數，則細菌的出生率表示為：birth_rate=bx細菌的死亡率表示為death_rate=px2細菌數量的總變化率可表示為出生率與死亡率之差。于是此系統可表示為如下的微分方程：x′=?x/?t

=bx－px2假設b=1/h，p=0.5/h，當前細菌的總數為100，計算一個小時后罐中的細菌總數。解：解答此題只需對x′從0到1積分。

創建Simulink模型1.添加模塊（積分模塊，兩個增益模塊，求和模塊，乘法模塊，示波器模塊）2.連接模塊3.設置仿真參數（增益參數，求和模塊，初始化變量—積分模塊，終止時間—模型參數）4.運行模型

模塊連接解釋SumIntegratorS1Product×0.5－ScopeGainGain1－＋x′=?x/?t

=bx－px2微分方程的Simulink求解

及Matlab數字電路仿真微分方程的Simulink建模與求解建立起微分方程的Simulink模型可以用sim()函數對其模型直接求解得出微分方程的數值解例：求解Lorenz模型的狀態方程，初值為

求解Lorenz模型的狀態方程，

functionxdot=lorenzeq(t,x)xdot=[-8/3*x(1)+x(2)*x(3);-10*x(2)+10*x(3);-x(1)*x(2)+28*x(2)-x(3)];編寫函數：>>t_final=100;x0=[0;0;1e-10];[t,x]=ode45('lorenzeq',[0,t_final],x0);plot(t,x);figure;%打開新圖形窗口plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3));axis([1042-2020-2025]);%根據實際數值手動設置坐標系comet3(x(:,1),x(:,2),x(:,3));當然我們可以直接觀察Matlab工具箱原有的Lorenz

輸入>>Lorenz;

下面我們用Simulink來進行仿真，并進行比較把下面的函數寫入到M文件，命名Lorenz1，方便調用；>>beta=8/3;rho=10;sigma=28;[t,x]=sim('c7mlor1b',[0,100]);plot(t,x);figure;comet3(x(:,1),x(:,2),x(:,3));>>%comet,采用動畫效果結果我們在Matlab實現我們在命令窗口輸入：>>Lorenz1;主要模塊【例】求解延遲微分方程式，用Simulink搭建微分方程模型，并得出其數值解將方程理解成想x（t）為傳遞函數模型1/（s+3）的輸出信號，而該函數的輸入信號為上式的右邊。第二個方程可以理解為：y（t）是傳遞函數模塊4/（s^2+3s+2）的輸出信號而該模塊的輸入信號為x（t），在x（t）和y（t）信號上連接延遲模塊TransportDelay可以得出信號的延遲。第一個方程式變換成：求解：主要模塊當然，先把輸出函數放到M文件里，方便調用Delay.m>>[t,x]=sim('c7mdde2',[0,10]);plot(t,x)結果顯示雙擊Scope即可我們也可以用上例的方法，選擇三個狀態變量選擇三個積分器，做出Simulink模型一階狀態方程模型：【例】這類微分方程又稱作中性延遲微分方程，所以單純采用dde23（）（隱式龍格-庫塔）無法解，但是可以通過建模求解，考慮原始方程，可以安排一個積分器，使得其輸出為x（t），其輸入自然為x‘（t），分別給這兩個信號連接延遲環節，并設置延遲常數搭建模型如下非線性分數階微分方程近似解法利用Oustaloup濾波器近似，可以構造出

Simulink模塊c10mfode.mdl模塊可以直接應用與建模采用Simulink的模塊封裝技術分數階微分濾波器封裝模塊要求雙擊封裝模塊時顯示的是右邊的對話框，即允許用戶填寫設計Oustaloup濾波器所需的參數。下面我們在模塊封裝初始化欄目應該填寫下圖所示語句，以便在使用模塊前先自動設計出濾波器，并根據階次正確顯示圖標（Editmask）注意這里調用了ousta_fod函數，我們將在M文件里給出其余部分設計為：【例】求解分數階線性微分方程選擇：變換：模型：c10mfode1.mdl【例10-41】求解分數階非線性微分方程模型：c10mfode2.mdlMATLAB數字電路仿真組合邏輯電路設計和仿真編碼器的設計所謂編碼，就是在選定的一系列二值代碼中賦予每個代碼固定的含義，執行編碼功能的電路統稱為編碼器。例如鍵盤電路就應用了編碼器，當我們敲擊“a”鍵時，鍵盤送入電腦的只是一個脈沖值，而最后顯示在屏幕上的確實ASCII碼字符，這中間就是通過了一個編碼器，該電路將鍵盤送入的脈沖信號轉化為對應的ASCII碼。本中將要實現的是8線3線編碼器，他的功能是對輸入斷的8個信號進行編碼，輸出三位二進制數。要求輸入信號每次只有一個是0，其余7個1.其中值為0的信號是待編的信號。主要模塊：邏輯運算模塊（即與非門，4個，logioalOperator）；離散信號激勵源（DiscretePulseGenerator）;示波器（Scope）真值表邏輯表達式：輸入信號輸出信號J0J1J2J3J4J5J6J7Y2Y1Y00111111100010111111001110111110101110111101111110111100111110111011111110111011111110111實現步驟：

（1）添加模塊；（2）設置模塊參數：雙擊模塊如圖設置Amplitude:方波信號的幅度Period:方波信號的周期（以采樣時間為單位）Pulsewidth：脈沖寬度（即電平為1的時間）Phasedelay:相位延遲（即開始的時間）SampleTime：采取時間長度，單位為秒J0到J7要求為低電平，所以將它們周期設為8，脈沖寬度為7，相位延遲依次為-7到0，這樣在0時刻J0為低電平，其余為高；過一個采樣時間J1為低電平，其余為高，一直下去。（3）Ctrl+e運行從J0到J1以8為周期，依次出現0電平由圖中可以清楚的看出，輸出的三位二進制碼（Y2Y1Y0）依次為：000、001、010、011、100、101、110、111原理和編碼器一樣模塊多了個常數源（constant）輸入信號輸出信號SA2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000111111101001111111011010111110111011111101111100111011111101110111111110101111111111011111110***11111111真值表（*表示任意值（0或1））邏輯表達式：A2，A1，A0的周期設為2，脈寬1，采樣時間分為4，2，1，這樣A2，A1，A0構成的三位二進制數將以8為周期，從000-111，即第一秒為001，第八秒為111，然后第九秒為000，循環。S1周期為12，脈寬11，采樣時間為1，其余不變譯碼器的設計在輸入波形圖中，三位二進制數A2A1A0的確是從000到111，控制信號S也的確在11—12秒之間產生一個負脈沖，這個負脈沖將3線8線譯碼器置為不工作的狀態。可以預見，在輸出波形的11-12秒間，8個輸出應該都是1.在輸出的圖上我們看到，輸入的三位二進制代碼分別被“翻譯”成了8種不同的輸出，即Y0到Y7依次為低電平，同時我們注意到在11-12秒中間，8個輸出都變成了高電平，這反映了控制端的作用。全加器設計1.一位全加器的設計首先我們設計一位的不帶進位的加法器，半加器，就是一個與或運算B=0，Y=AB=1，Y=AABCSD0000000110010100110110010101011100111111下面我們看一位全加器，有三個輸入，分別是A、B和來自低位的進位C；還有兩個輸出端，分別是和數S以及向高位的進位D。真值表為模塊主要有邏輯運算模塊，離散脈沖源，示波器，子系統；A0A1A2A3B0B1B2B3幅度11111111周期44444444脈寬11113333相位延遲01230123采樣時間55555555四位全加器脈沖源參數設置子系統從這個波形圖我們可以讀出加數的值，從而可以做一下計算，看一下理論上的結果應該是怎樣，再與電路輸出的波形進行比較。理論計算結果如下：0~5秒

A3A2A1A0=0001B3B2B1B0=0001DS3S2S1S0=000105~10秒

A3A2A1A0=0010B3B2B1B0=0011DS3S2S1S0=0010110~15秒

A3A2A1A0=0100B3B2B1B0=0111DS3S2S1S0=0101115~20秒

A3A2A1A0=1000B3B2B1B0=1110DS3S2S1S0=10110雙擊示波器Scope打開輸出波形，可以看出我們的計算和實際輸出是一致的，從而實現我們的仿真。七段數碼管設計1.七段數碼管并不陌生，我們使用的電子表，計算器的表盤就是由七段液晶數碼管構成的，每一個數字都是由數碼管顯示出來的。如圖所示，一個七段數碼管由七跟液晶顯示管構成，我們將他們分別命名為a到f在電路上，每根液晶管上一旦加上電壓，就會變亮。轉換到邏輯上，如果要顯示1到10中的某個數字，首先求出它的4位BCD碼。然后通過一個譯碼電路，得到一個7位二進制數，這七個數順序對應a到f，哪個為一就是亮的。2.BCD碼是一種用來表示十進制數的碼制，每個BCD數包含4位，全由0，1組成這四位合起來代表一個十進制數字。在這個例子中，我們將設計電路使4位的BCD數轉化為7位輸出，分別對應七段數碼管的7個液晶顯示管。然后在編程將7位數據輸出轉化為圖形輸出。七段數碼管的譯碼電路真值表數字DCBAabcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011電路設計思路輸入的真值表由于只有10行，因此必須補上6行才能成為2的整數次冪，且為7個譯碼電路脈沖源參數設置D3D2D1D0幅度1111周期2222脈寬1111相位延遲-1-1-1-1抽樣時間8421Filename：文件名Variablename:變量名，即我們在MATLAB命令窗口中將這個數據文件加載后，這個矩陣在變量空間中的名稱。Decimation：抽選量，這個變量表明每多少個數據點取一個。SampleTime：采樣時間，表示每隔多長時間去一個數據點。從外部讀入這次仿真的總時間長度n，然后從數據文件answer.mat讀出起始時間t0到t0+n時間內的循環，讀出每一列數據的值，再通過判斷1或0來畫出圖仿真圖系統建模仿真工程應用實例1.蹦極跳模型仿真及分析2.發動機模型仿真與分析蹦極跳是一種挑戰身體極限的運動，蹦極者系著一根彈力繩從高處的橋梁(或山崖等)向下跳。在下落的過程中，蹦極者幾乎處于失重狀態。按照牛頓運動規律，自由下落的物體的位置由下式確定：其中m為物體的質量，g為重力加速度，X為物體的位置，第二項與第三項表示空氣的阻力。其中位置x的基準為蹦極者開始跳下的位置(即選擇橋梁作為位置的起點x=0)低于橋梁的位置為正值，高于橋梁的位置為負值。一、蹦極跳系統的數學模型蹦極跳系統的數學模型如果物體系在一個彈性常數為k的彈力繩索上，定義繩索下端的初始位置為0，則其對落體位置的影響為因此整個蹦極跳系統的數學描述為蹦極跳系統的數學模型從蹦極跳系統的數學描述中可以得知，此系統為一典型的具有連續狀態的非線性連續系統。本文蹦極跳仿真實驗中將設橋梁距離地面為50m，蹦極跳者的起始位置為繩索的長度為-30m，x（0）=-30，蹦極跳者起始速度為0，即；其余參數分別為下面將用Simulink的兩種仿真方式建立蹦極跳系統的仿真模型，并在如上的參數下對系統進行仿真，分析此蹦極跳系統對體重為70kg的蹦極跳者是否安全。2．1建立蹦極跳系統的Simulink仿真模型根據蹦極跳系統的數學描述，要建立此系統的模型，主要需要如下的系統模塊：(1)Continuous模塊庫中的Intergrator模塊：系統中的微分運算。(2)Functions&Tables模塊庫中的Fcn模塊：用來實現系統中空氣阻力的函數關系。(3)Nonlinear模塊庫中的Swicth模塊：用來實現系統中彈力線索的函數關系。蹦極跳系統的模型如圖1所示。

在圖1的蹦極跳系統模型中使用了兩個Scope輸出模塊，Scope1用來顯示蹦極者的相對位置，即相對于橋梁的位置；而Scope2模塊則用來顯示蹦極者的絕對位置，即相對于地面的距離

二、用Simulink的圖形建模方式分析蹦極跳系統

建立蹦極跳系統的Simulink仿真模型圖1-1蹦極跳系統模型

在建立蹦極跳系統模型后，需要設置系統模型中各個模塊的參數。由于系統模塊參數數量較多，本文直接使用MATLAB工作空間中的變量作為系統模塊的參數(蹦極者質量m、重力加速度g、彈性常數k、常數a1與常數a2)。這里k=20，a2=al=1，m=70，g=10m/s（見附件bjdata.m）還有一個好處是方便測試其他值，不用從新輸入。在具有連續狀態的連續系統中，千萬不能忘記對積分器模塊的初始值進行設置，因為在不同的初始值下，系統的動態規律可能大相徑庭。積分器模塊velocity的初始值（InitialCondition）為0,position模塊的初始值（InitialCondition）為-30。2．2蹦極跳系統模塊參數的設置

在Simulink主窗口使用Simulation菜單下的SimulationParameters打開仿真參數設置的對話框，蹦極跳系統的仿真參數設置如下：(1)系統仿真時間范圍為0—100s；(2)其它仿真參數采用系統默認取值(變步長求解器、求解算法ode45、自動選擇最大仿真步長、相對誤差為1e-3、絕對誤差為1e-6)。然后進行系統仿真，仿真輸出結果如下圖4所示。

2．3蹦極跳系統仿真參數的設置與系統的仿真分析

蹦極跳系統仿真參數的設置與系統的仿真分析

圖1-2蹦極者相對于橋梁的位置

圖1-3蹦極者的絕對位置，即相對于地面的距離蹦極跳系統仿真參數的設置與系統的仿真分析圖1-4，圖1-3的一部分，蹦極者相對于地面的距離出現負值

蹦極跳系統的仿真結果仿真顯示的是蹦極者相對于地面之間的距離。從仿真結果可見：對于體重為70kg的蹦極者來說，此系統是不安全的。因為蹦極者與地面之間的距離出現了負值(即蹦極者在下落的過程中會觸地，而安全的蹦極跳系統要求二者之間的距離應該大于0)。因此，必須使用彈性常數較大的彈性繩索，才能保證蹦極者的安全。蹦極跳系統仿真參數的設置與系統的仿真分析

2．4使用命令行方式進行蹦極跳系統安全性的分析本文在圖l模型中添加一模塊Outport，如圖5中橢圓框內所示。圖1-5，增加輸出模塊的蹦極跳模型2．4使用命令行方式進行蹦極跳系統安全性的分析使用命令行方式對蹦極跳系統進行仿真分析的步驟：①先利用圖5中Outport模塊將蹦極者的位置輸出到MATLAB工作空間之中②然后編寫MATLAB腳本文件程序：③最后運行腳本文件程序以求出符合安全要求的彈性繩索的最小彈性常數。按本文前面提供的蹦極跳系統參數編寫的MATLAB腳本文件程序bjResultAnalysis.m（見附件bjResultAnalysis.m）

正確設置蹦極者的初始位置與初始速度后，運行此MATLAB腳本文件程序可得到最小安全彈性常數和在此彈性常數下蹦極者與地面之間的最小距離，并且顯示在此彈性常數下的蹦極跳系統的動態過程。其中最小安全彈性常數、蹦極者與地面之間的最小距離在MATLAB命令窗口中顯示如下：>>Theminimumsafekis：27TheminimumdistancebetweenjumperandgroundiS：0．879372．4使用命令行方式進行蹦極跳系統安全性的分析圖1-6，最小安全彈性常數下的系統仿真結果

2．4使用命令行方式進行蹦極跳系統安全性的分析由圖6可見，在最小安全彈性常數為27的情況下，體重為70kg的蹦極者與地面之間的最小距離沒有出現負值。很顯然，要求彈性繩索的彈性常數大于27，此蹦極跳系統對于體重為70kg的蹦極者來說才是可能是安全的。二、發動機模型仿真與分析四沖程發動機的每個工作循環是在活塞上下兩次運動，即四個行程中完成的，如圖所示：

1.進氣（充氣）沖程：燃油與空氣混合的新鮮混合氣進入氣缸，這時活塞向下運動。

2.壓縮沖程：隨著進氣門和排氣門關閉，活塞向上運動，可燃混合氣被壓縮。

3.作功沖程：可燃混合氣點火燃燒，推動活塞向下運動。

4.排氣沖程：向上運動的活塞把燃燒后的廢氣從排氣門排出。1.模型背景概述

1.模型背景概述

我們將建立四缸內燃機的Simulink模型，并對其控制進行仿真研究。下面將對以下五個部分進行分析。活門（throttle）進氣導管（intakemanifold）質量流速（massflowrate）轉矩產生與加速（torquegenerationandacceleration）壓縮沖程（comprehensionstroke）2.發動機模型分析2.1活門模型在放著分析中首先需要研究活門部分，在該部分中控制輸入信號為活門的角度，單位為度。進氣導管導入空氣速度的模型可以有兩個函數的積來表示式中為流入進氣導管的質量流速，為導管壓力。該乘積中一個因子是關于活門角度的經驗公式函數，它可以寫成2.1活門模型另一個因子是導管壓力的函數其中為大氣壓。可以將該式簡化為2.1活門模型另一個因子是導管壓力使活門角度（theta）、導管壓力（）和大氣壓（）為輸入信號，流入進氣導管的質量流速（dx_ai）為輸出信號，則可以構造出子系統模型，如圖所示，其中開關元件的閥值設置為0.5。在該模型中用了一種巧妙的方法來描述式中的邏輯式2.2

進氣導管進氣導管的仿真模型可以表示成導管壓力的微分方程其中R為給定的常數，T為溫度（單位為K），為導管容積（單位為），為導管進氣口空氣的質量流速（單位為g/s），為導管壓力的變化率（單位為bar/s），在該系統中，RT/=0.41328。導管進氣口空氣的質量流速可以由下面的經驗公式表示式中N為發動機的速度（單位為rad/s）。2.2

進氣導管以和N為輸入信號，以導管進氣口空氣的質量流速和導管壓力為輸出信號，可以繪制出它們之間關系的之系統模型，如圖所示。圖進氣導管模型子系統

2.2

進氣導管假設大氣壓=1bar/s,綜合考慮這兩個子系統，可以構造出活門角度和發動機速度N為輸入信號，以進氣口空氣的質量流速為輸出信號，可以構造出活門和導管部分總的子系統，如圖所示。圖活門導管模型子系統2.3轉矩產生與加速模型現在討論發動機產生的轉矩模型，該模型由下面的經驗公式表示圖燃料時轉矩產生子系統式中為汽缸內氣體的質量（單位為g），A/F為空氣和燃料的比率，在本例匯總取1/14.6，為點火提前量（單位為角度，在本系統中去），為發動機產生的轉矩（單位為Nm）。根據上面公式，可以繪制出轉矩的模型，如圖所示。2.3轉矩產生與加速模型由發動機的轉矩減去負載轉矩，就可以計算出發動機的加速度圖燃料時轉矩加速子系統式中J為發動機的轉動慣量（單位為）在本例中可以取為0.14，為負載轉矩（單位為Nm），為發動機的加速度（單位為rad/s）。根據該公式大劍出Simulink子系統模型，如圖所示，在此系統中，設置轉速積分器的初值為209.18rad/s,表明只研究發動機轉速處于穩態時的系統的性能。2.4壓縮沖程在四缸四沖程（進氣、壓縮、燃燒和排氣）的發動機內，曲柄軸每旋轉180°改變相鄰汽缸的點火狀態，這將使得每隔一次曲柄軸轉動周期，每個汽缸才能點火一次。這樣，相對進氣沖程來說，壓縮沖程、燃燒沖程將一次延遲180°。所以需要采用觸發子系統的方式來描述壓縮沖程，其子系統如圖（a）所示，其觸發信號發生子系統如圖（b）所示。（b）觸發信號發生子系統

（a）壓縮沖程模型

圖壓縮沖程與觸發信號模型2.4壓縮沖程在觸發子系統中，有兩個下級子系統，分別如圖（a）和（b）所示，它們分別永康描述觸發信號的發生和延遲。（b）觸發信號延遲子系統

（a）觸發信號發生子系統

圖觸發信號子系統

2.5輸入角度設定和負載轉矩活門角度假設由下式設定雙擊負載輸入子系統的Step模塊Step1模塊，設置如下表所示根據此式，可知概述人可以由單個的階躍輸入環節構造出來，雙擊throttle(degrees)模塊，設置其StepTime為5，Initialvalue為8.973，FinalValue為11.93。還可以假設負載信號由下式描述模塊名稱階躍發生時刻StepTime初始值InitialValve終止值Finalvalue負載轉矩Step22520負載轉矩Step1805圖負載輸入子系統

3.開環系統的建模與仿真建立了這些子系統后，就可以搭建出長個發動即開環系統模型，如圖所示。在該系統模型中，設置了兩個示波器，其一用于顯示發動機的轉速，另一個用于顯示設定點輸入信號θ和負載轉矩。3.開環系統的建模與仿真

在該系統模型中令一點值得說明的是進氣環節積分器（Intake）的使用，該積分器是為了避免代數環的產生，其輸出的直接連接到終結器上，其輸出信號實際取自該模塊的狀態輸出端。在積分器帶有觸發信號時，這樣的變化一般能很好地避免代數環。現在考慮一個汽缸的完整四沖程周期，在進氣沖程內，Intake模塊對導管質量流速進行積分，在曲柄軸進行旋轉后，進氣閥門關閉，壓縮沖程子系統中的單位延遲（UnitDelay）模塊開始積分，壓縮沖程子系統的輸出值在曲柄軸旋轉后進入燃燒沖程，在燃燒沖程內，將對積分器進行復位，并準備本汽缸的下一個沖程。對四缸系統來說也可以使用4個進氣模塊、4個壓縮子系統等來實現，但這樣處理后每個子系統有75%的時間處于空閑狀態，所以建模時用這樣更有效的方式來實現原始的過程。運行后結果如圖3.開環系統的建模與仿真顯然，當負載轉矩發生變化是，