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理论课 第1讲-1.9 matlab工具箱_simulink


2. simset函数 simset 函数用来为sim函数建立或编辑仿真参数或 规定算法,并把设置结果保存在一个结构变量中。它 有如下4种用法: (1) options=simset(property,value,…):把property代表 的参数赋值为value,结果保存在结构options中。 (2) options=simset(old_opstruct,property,value,…): 把已有的结构old_opstruct(由simset产生)中的参数 property重新赋值为value,结果保存在新结构options 中。 (3) options=simset(old_opstruct,new_opstruct):用结 构new_opstruct的值替代已经存在的结构old_opstruct 的值。 (4) simset :显示所有的参数名和它们可能的值。 28 2016年7月15日
在 SIMULINK 环境中,用户可以在仿真进程中改变感兴 趣的参数,实时地观察系统行为的变化。
在MATLAB中,可直接在 SIMULINK 环境中运作的工 具包很多,已覆盖通信、控制、信号处理、DSP、电力 系统等诸多领域,所涉内容专业性极强。 本讲由浅入深地讲述 SIMULINK 对各种数学、工程问题 的建模、仿真和分析的基本方法,采用“算例”作为主体, 配以适量的归纳性表述。 例1.9.1.1:信号发生器和示波器。
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Simulink具有以下特点: • 基于矩阵的数值计算; •高级编程语言; •图形与可视化; •工具箱提供面向具体应用领域的功能; •丰富的数据I/O工具; •提供与其它高级语言的接口; •支持多平台(PC/Macintosh/UNIX); •开放与可扩展的体系结构。
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1.9 MATLAB的SIMULINK仿真
1.9.1 1.9.2 1.9.3 1.9.4 1.9.5 1.9.6 Simulink入门 模型的创建和模型文件 仿真运行 系统建模 子系统的创建及封装 常用工具箱简介
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Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿 真和分析的软件包,是MATLAB的重要组成部分。 Simulink可以用来建模、分析和仿真各种动态系统 (包括连续系统、离散系统和混合系统),它提供了 一种图形化的交互环境,只需用鼠标拖动的方法 便能迅速地建立起系统框图模型,甚至不需要编 写一行代码。 Simulink提供建立系统模型、选择仿真参数和 数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设 置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。
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返回
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(1)选定模块:单个模块 矩形里的所有模块及其信号线
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(2)模块的复制 (3)模块的移动 (4)模块的删除 (5)改变模块的大小
(a)原尺寸 ( b)拖动边框 (c)新尺寸
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(6)模块的旋转 (a)缺省状态 (b)旋转1800
从命令窗口运行仿真的函数有4个,即sim、 simset、simget和set_param。 1. sim函数 sim函数的作用是运行一个由Simulink建立的 模型,其调用格式为: [t, x, y日]=sim(modname,timespan,options,data) 27 2016年 7月15
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1.交互式、图形化的建模环境 Simulink提供了丰富的模块库以帮助用户快速地建立 动态系统模型。建模时只需使用鼠标拖放不同模块库 中的系统模型并将它们连接起来。它外表以方块图形 式呈现,且采用分层结构。 2.交互式的仿真环境 Simulink框图提供了交互式很强的仿真环境,既可以 通过下拉菜单执行,也可以通过命令行进行仿真。 3.专用模块库(Blocksets) MathWorks公司开发了一系列的专用功能块程序包, 通过这些可迅速地对系统实现建模、仿真和分析。
(5)开始仿真
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1.9.3 仿真运行
1.9.3.1 使用菜单进行仿真 设置仿真参数和选择求解器 通过选择菜单 Simulation 下的 Parameters 菜单项,用来设置 仿真参数和选择求解器。其中有三个页面管理这些仿真参数。 • 在 Solver 页面,设置开始和停止时间,选择求解器和指定 求解器(solver)的参数,另外还可以选择一些输出选项。 • 在 Solver options 中, SIMULINK 模型的仿真涉及到一组常 微分方程(ODEs)的数值积分。如果模型是连续系统,使用 ode45方法;如果模型不是连续系统,使用discrete方法。 • 在 Workspace I/O 页面,管理对 MATLAB 工作空间的输 入和输出。 • 在 Diagnostics 页面,可以选择在仿真期间显示的警告信息 的层次。 例1.9.1.2:实现两个正弦信号的相乘。
Simulink具有强大的功能与友好的用户界面,具 有广泛的应用领域。如:
2016年7月15日Si来自ulink的应用领域示意图7
1.9.1 快速入门
SIMULINK可以处理的系统包括:线性、非线性系统; 离散、连续及混合系统;单任务、多任务离散事件系统。
• 从建模角度讲,这既适于自上而下(Top-down)的 设计流程(概念、功能、系统、子系统、直至器件), 又适于自下而上(Bottum-up) 逆程设计。
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1.9.2 模型的创建和模型文件(续1) 1.9.2.2 SIMULINK 模型的创建 创建模型文件 模型块的操作 连线的操作 对模型的注释; 仿真的配置 保存模型; 仿真和结果分析。 1.9.2.3 SIMULINK 模型文件
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返回 (c)旋转900
(7)模块名的操作 也可修改模块名的字体:用Format:Font
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连线的操作

返回

产生连线 水平或垂直连线 斜连线 连线的删除 信号线的分支和折曲 分支的产生 信号线的折曲 折点的移动
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(1)解参数的设置(Solver)
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Simulink部分软件工具包
DSP Blockset Fixed-Point Blockset Power System Blockset Dials & Gauges Blockset Communication Blockset CDMA Reference Blockset Nonlinear Control Design Blockset Motorola DSP Developer’s Kit TI DSP Developer’s Kit

0t T T t 2T else
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(1)编写一个产生信号矩阵的M文件 [sourec 0825_1.m] function TU=source0825_1(T0,N0,K) t=linspace(0,K*T0,K*N0+1); N=length(t); u1=t(1:(N0+1)).^2; u2=(t((N0+2):(2*N0+1))-2*T0).^2; u3(1:(N-(2*N0+2)+1))=0; u=[u1,u2,u3]; TU=[t',u'];
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数字信号处理工具包 定点运算控制系统仿真工具包 电力电动系统工具包 交互图形和控制面板设计工具 包 通信系统工具包 CDMA通信系统设计和分析工 具包 非线性控制设计工具包 Motorola DSP开发工具包 TI DSP开发工具箱
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4.提供了仿真库的扩充和定制机制 Simulink的开发式结构允许用户扩展仿真环境的 功能:采用MATLAB、FORTRAN和C代码生成自 定义的模块库,并拥有自己的图标和界面。 5.与MATLAB工具箱的集成 Simulink可以直接利用MATLAB的诸多资源与功 能,用户可以直接在Simulink下完成诸如数据分析、 过程自动化、优化参数等工作。工具箱提供的高 级设计和分析能力可以融入仿真过程。
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(2)仿真数据的输入输出设置(Workspace I/O)
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(3)仿真中异常情况的诊断(Diagnostics)
返回
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1.9.2 模型的创建和模型文件(续2)
1.9.2.3 SIMULINK 模型文件 SIMULINK 除了可以通过图形界面设计模块外 ,也可以通 过直接编写 mdl 文件来设计仿真模型图。 一个有输入和输出的图形界面设计模块。
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(2)构造简单的接收用的信号模型
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(3)模块参数的设置
双击模块source0825_1,弹出“From Workspace” 设置对话框,在Data栏中填写TU
(4)在MATLAB工作空间产生信号矩阵
TU=source0825_1(1,100,4)
例1.9.1.2:实现两个正弦信号的相乘。
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1.9.2 模型的创建和模型文件
1.9.2.1 SIMULINK 模型是什么? SIMULINK 模型有以下几层含义: • 在视觉上表现为直观的方框图; • 在文件上则是扩展名为 mdl 的ASCII代码; • 在数学上表现为一组微分方程或差分方程; • 在行为上则模拟了实际系统的动态特性 。 SIMULINK 模型通常包含三种 “组件”: • 信源( Sources):可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、 阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源; • 系统( System):即指被研究系统的 SIMULINK 方框图; • 信宿( Sink):可以是示波器、图形记录仪等。 对于具体的 SIMULINK 模型而,不一定完全地包含这三大组 件。例如:研究初始条件对系统影响就不必包含信源组件。
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