《Simulink仿真》PPT课件.pptx

第七讲 Simulink仿真SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现对工程问题的模型化及动态仿真模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化模块化设计和系统级系统级仿真的思想，从而使得建模仿真如同搭积木一样简单。SIMULINK现已成为系统仿真领域重要的计算机环境。精选课件ppt2 2主要内容n7.1 初识Simulinkn7.2 Simulink概述n7.3 模型的创建n7.4 运行仿真n7.5 仿真结果分析精选课件ppt3 37.1 初识Simulinkn进入simulink环境q在MATLAB的命令窗口命令窗口输入simulinksimulink；q单击MATLAB主窗口工具栏上的相应的命令命令按钮按钮。nSimulink启动后会显示Simulink模块库模块库浏览器浏览器窗口（Simulink Library Browser）。精选课件ppt4 47.1 初识Simulinkn典型的Simulink模型包括：q元素1：信号源信号源（Source）q元素2：被模拟的系统模块系统模块q元素3：信号输出信号输出（Sink）n仿真步骤 q建立建立系统仿真模型n包括添加模块添加模块、设置模块参数设置模块参数、进行模块连接模块连接等操作q设置仿真仿真参数q启动启动仿真q分析分析仿真结果仿真结果精选课件ppt5 57.1 初识Simulinkn仿真实例n步骤:q打开一个名为untitled的模型编辑窗口模型编辑窗口。q将所需模块模块添加到模型中。q用连线连线将各个模块连接起来组成系统仿真模型。q设置模块参数模块参数并连接各个模块组成仿真模型。精选课件ppt6 67.1 初识Simulinkq设置系统仿真参数系统仿真参数。q运行仿真模型，查看结果。精选课件ppt7 77.2 Simulink概述n7.1.1 Simulink的概况n7.1.2 Simulink的工作环境精选课件ppt8 87.2.1 Simulink的概况nSimulink是MATLAB提供的实现系统建模和仿真的软件包，是其相对独立独立的重要组成部分。nSimulink的突出特点是支持图形用户界面（GUI），模型由模模块块组成的框图框图来表示。n启动Simulink有如下3种方式：q在MATLAB的命令窗口直接键入命令命令simulink；q用鼠标左键单击MATLAB工具条上的按钮按钮；q在MATLAB菜单上选择【File】|【New】|【Model】选项精选课件ppt9 97.2.2 Simulink的工作环境精选课件ppt10107.3 模型的创建n7.3.1 Simulink的基本模块n7.3.2 模块操作n7.3.3 模块连接n7.3.4 模块的参数和属性设置精选课件ppt11117.3.1 Simulink的基本模块n模块模块是构成Simulink系统仿真模型的基本单元，建模过程主要涉及Simulink模块的操作模块的操作。n基本模块库基本模块库q基本模块基本模块库库是MATLAB中最早开发的模块库，包括了连续系统、非连续系统、离散系统、信号源等各类子模块库，具有通用性通用性。n专业模块库专业模块库qSimulink在工程仿真领域工程仿真领域的广泛应用，相关领域专家为满足需要又开发了诸如通信系统、数字信号处理、模糊控制、神经网络等多种专业模块专业模块库库，专业模块库提提高相关领域的建模效率高相关领域的建模效率。精选课件ppt12127.3.2 模块操作操作内容操作目的操 作 方 法选取模块从模块库浏览器中选取需要的模块放入SIMULINK仿真平台窗口中方法1：在目标模块上按下鼠标左键，拖动目标模块进入SIMULINK仿真平台窗口中，松开左键；方法2：在目标模块上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择“Add to Untitled”选项选中多个模块可对多个模块同时进行共同的操作，如移动、复制等方法1：按住“Shift”键，同时用鼠标单击所有目标模块；方法2：使用“范围框”，即按住鼠标左键，拖曳鼠标，使范围框包围所有目标模块删除模块删除窗口中不需要的模块方法1：选中模块，按下“Delete”键；方法2：选中模块，同时按下“Ctrl”和“X”键，删除模块并保存到剪贴板中调整模块大小改善模型的外观，调整整个模型的布置选中模块，模块四角将出现小方块；单击一个角上的小方块并按住鼠标左键，拖曳鼠标到合理大小位置移动模块将模块移动到合适位置，调整整个模型的布置单击模块，拖曳模块到合适的位置，松开鼠标按键旋转模块适应实际系统的方向，调整整个模型的布置方法1：选中模块，选择菜单命令DiagramRotate&FlipClockwise/Counterclockwise,模块&标签顺/逆时针旋转90；选择菜单命令DiagramRotate&FlipFlip Block，模块顺时针旋转180；方法2：右键单击目标模块，在弹出的快捷菜单中进行与方法1同样的菜单项选择复制内部模块内部复制已经设置好的模块，而不用重新到模块库浏览器中选取方法1：先按住“Ctrl”键，再单击模块，拖曳模块到合适的位置，松开鼠标按键；方法2：选中模块，使用EditCopy及EditPaste命令精选课件ppt1313精选课件ppt14147.3.2 模块操作操作内容操作目的操 作 方 法改变标签内容按照用户自己意愿命名模块，增强模型的可读性在标签的任何位置上双击鼠标，进入模块标签的编辑状态，输入新的标签，在标签编辑框外的窗口中任何地方单击鼠标退出改变标签位置按照用户自己意愿布置标签位置，改善模型的外观方法1：选中模块，选择菜单命令DiagramRotate&Flip Flip Block Name，翻转标签和模块的位置，选择菜单命令DiagramFormat Show Block Name，隐藏/显示标签；方法2：右键单击目标模块，在弹出的快捷菜单中进行与方法1同样的菜单项选择精选课件ppt15157.3.3 模块连接n模块连接通过信号线信号线实现。n信号线信号线是Simulink模型中另一类最基本的元素，熟悉和正确使用信号线是创建模型的基础。n信号线并不是简单的连线，它具有一定流向属性且不可逆不可逆向向，表示实际模型中信号的流向信号的流向。精选课件ppt16167.3.3 模块连接n信号线基本操作精选课件ppt17177.3.4 模块的参数和属性设置n模块的参数设置n双击模块双击模块将会弹出模型相应的【参数设置参数设置】对话框精选课件ppt18187.4 运行仿真n7.4.1 仿真过程控制n7.4.2 仿真参数设置n7.4.3 示波器的使用精选课件ppt19197.4.1 仿真过程控制n通过设置仿真时间、算法、步长仿真时间、算法、步长等控制。n参数参数设置对话框设置对话框。q选择菜单选项 Simulation Simulation Model Model Configuration Configuration ParametersParameters 可以进行仿真参数的设置。选择此选项后会显示参数设置对话框参数设置对话框。精选课件ppt20207.4.1 仿真过程控制n参数设置对话框参数设置对话框包含的主要属性页的内容及功能如下：qSolver：设置仿真的起始时间起始时间和终止时间终止时间，设置积积分解法分解法以及步长步长等参数；qData Import/Export：Simulink和MATLAB工作空间数据数据的输入和输出设定，以及数据存储时的格式、长度等参数设置；qDiagnostics：允许用户选择在仿真过程中警告信警告信息息显示等级。n选择适当的算法适当的算法并设置好其它仿真参数后，选择对话框中的“OK”或“Apply”命令。精选课件ppt21217.4.2 仿真参数设置n设置仿真时间设置仿真时间q设置仿真时间非常重要，它决定了模型仿真的时间或取值区域，其设置根据待仿真其设置根据待仿真系统的特性确定系统的特性确定，反映在输出显示上就是示波器的横轴坐标值的取值范围。“Start Start timetime”和“Stop Stop timetime”项分别用以设置仿真开始时间开始时间(或取值区域下限)和终止时间终止时间(或取值区域上限)，默认值分别为0.0和10.0。精选课件ppt22227.4.2 仿真参数设置n选择仿真算法选择仿真算法q在Simulink的仿真过程中选择合适的算法是很重要合适的算法是很重要的的。仿真算法是求常微分方程、传递函数、状态方程解的数值计算方法。q由于动态系统的差异性，使得某种算法对某类问题比较有效，而另外算法对另一类问题更有效。因此，对不同的问题，可以选择不同的适应算法和相应的参数，以得到更准确准确、快快速速的解。pVariable Step：可变步长可变步长类算法，类算法，在仿真过程中可以自动调整步长，在仿真过程中可以自动调整步长，并通过减小步长来提高计算的精并通过减小步长来提高计算的精度度。pFixed Step：固定步长固定步长类算法，在类算法，在仿真过程中采取基准采样时间作为仿真过程中采取基准采样时间作为固定步长。固定步长。精选课件ppt2323算法特点若微分方程描述的一个变化过程包含着多个相互作用但变化速度相差十分悬殊的子过程，这样一类过程就认为具有“刚性刚性”，这类方程具有非常分散的特征值。精选课件ppt24247.4.2 仿真参数设置n启动仿真q完成仿真参数的设置后，就可以开始仿真。确认待仿真的仿真平台窗口为当前窗口，选择菜单选项【Simulation】|【Run】或点击工具栏中的【Run simulation】图标启动仿真。精选课件ppt25257.4.2 仿真参数设置n停止/暂停仿真q对于仿真时间较长的模型，如果在仿真过程结束之前，用户想停止此次仿真过程，可以选择菜单选项【Simulation】|【Pause】暂停仿真，选择菜单选项【Simulation】|【Stop】停止仿真。精选课件ppt26267.4.2 仿真参数设置n显示仿真结果显示仿真结果q如果建立的模型没有错误，选择的参数合适，则仿真过程将顺利进行。这时，双击模型中用来显示输出显示输出的模块的模块(如Scope模块)，就可以观察到仿真的结果。当然，也可以在仿真开始前先双击打开显示输出模块，再开始仿真。精选课件ppt27277.4.3 示波器的使用n示波器示波器(Scope)(Scope)模块模块是SIMULINK仿真中非常重要的一个模块，不仅可以实现仿真结果波形的显示显示，而且可以同时保存保存波形数据，是人机交互的重要手段。n双击示波器模块图标，即可弹出示波器的窗口界面。示波器模块属性的设置对用户观察和分析仿真结果影响很大，必须进行合适的属性设置才能得到满意的显示效果。精选课件ppt28287.4.3 示波器的使用精选课件ppt29297.4.3 示波器的使用n点击“示波器参数”按键，弹出示波器参数对话框，该对话框中含有两个标签页：qGeneralGeneralqData historyData history精选课件ppt30307.4.3 示波器的使用nGeneralGeneralq坐标个数坐标个数(Number of Axes)文本框：用于设定示波器的y轴数量，即示波器的输入信号端口的个数，默认值为1，即该示波器用以观察一路信号。若将其设为2，则可以同时观察两路信号，示波器的图标也自动变为两个输入端口。精选课件ppt31317.4.3 示波器的使用nGeneralGeneralq时间范围时间范围(Time range)文本框：用于设定示波器时间轴的最大值，一般可选“自动”(auto)，这样x轴可以自动以系统的仿真起始和终止时间作为示波器的时间显示范围。q单位标签单位标签(Tick labels)下拉框：用于选择标签的贴放位置。精选课件ppt32327.4.3 示波器的使用nGeneralGeneralq采样采样(Sampling)下拉框：用于选择数据取样方式。包括“抽抽取取”(decimation)(decimation)和“采样时间采样时间”(sample time)(sample time)两种方式。n“抽取”方式表示当采样下拉框右侧文本框输入数据N时，从每N个输入数据中抽取一个用来显示。n若采用“采样时间”方式，则需要在采样下拉框右侧文本框中输入采样的时间间隔，并按采样间隔提取数据显示。精选课件ppt33337.4.3 示波器的使用nData historyData historyq仅显示最新的数据仅显示最新的数据(Limit data points to last)复选框：用于数据点数设置。n选中后，其后的文本框被激活，默认值为5000，表示示波器显示5000个数据，若超过5000个数据，也仅显示最后的5000个数据。n若不选该项，所有数据都显示，但对计算机内存要求较高。精选课件ppt34347.4.3 示波器的使用nData historyData historyq保存数据至工作间保存数据至工作间(Save data to workspace)复选框：数据在显示的同时被保存到MATLAB工作空间。n若选中该项，将激活该复选框下的另两个参数设置项：“变量名”文本框用于设置保存数据的名称，以便在MATLAB工作空间中识别和调用该数据；n“格式”文本框用于设置数据的保存格式。数据的保存格式有三种：“数组”(Array)格式，用于只有一个输入变量的数据保存格式；“带时间变量的结构”(Structure with time)格式，用于同时保存波形数据和时间；“结构”(Structure)格式，用于仅保存波形数据。精选课件ppt35357.4.3 示波器的使用n坐标轴范围坐标轴范围q示波器的x轴和y轴的最大取值范围一般是自动设定的，利用图形缩放中的放大镜功能可以在x轴和y轴的范围内选取其中一部分显示。当需要进一步放大y轴的范围或更精确地标定y轴的坐标范围时，可以利用轴参数设置页进行设置。q在示波器窗口的图形区域内单图形区域内单击鼠标右键击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“Axes parameters”选项，出现一个名为“scope properties:axis1”的轴属性对话框，如图3-38所示。其中的Y-min与Y-max用来设置纵轴显示数值范围；Title项用来给显示信号命名。精选课件ppt3636小结n本节介绍了Simulink仿真模块。n了解利用Simulink仿真的基本过程以及参数设置方法。n掌握示波器的使用和参数设置。精选课件ppt