SIMULINK模块介绍.doc

SIMULINK模块介绍实验五 SIMULINK仿真一、实验目的 SIMULINK是一个对动态系统(包括连续系统、离散系统和混合系统）进行建模、仿真和综合分析的集成软件包，是MATLAB的一个附加组件，其特点是模块化操作、易学易用，而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源.在 SIMULINK环境中，用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响，而且也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.因此SIMULINK已然成为目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用对于信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器本次实验的目的就是通过上机训练,掌握利用SIMULINK对一些工程技术问题(例如数字电路）进行建模、仿真和分析的基本方法二、实验预备知识1. SIMULINK快速入门在工程实际中,控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。

1990年,Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB,该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段但因其名字与当时比较著名的软件SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为SIMULINKSIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音顾名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能：Simu(仿真)和Link（连接）,即该软件可以利用系统提供的各种功能模块并通过信号线连接各个模块从而创建出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析n SIMULINK的启动首先启动MATLAB，然后在MATLAB主界面中单击上面的Simulink按钮或在命令窗口中输入simulink命令命令执行之后将弹出simulink的模块库浏览器，如图1所示n SIMULINK的模块库Simulink的模块库有两部分组成：基本模块和各种应用工具箱ü 系统提供的应用工具箱有：Communications Blockset（通信模块集） Control System Toolbox(控制系统工具箱）Dials ＆ Gauges Blockset（面板和仪表模块集） DSP Blockset(数字信号处理模块集）基本的simulink模块常用模块各领域内的工具箱图1： Simulink模块库浏览器Fixed—Point Blockset(定点模块集）Fuzzy Logic Toolbox（模糊逻辑工具箱)NCD Blockset（非线性控制设计模块集）Neural Network Blockset（神经网络模块集）RF Blockset（ 射频模块集）Power System Blockset（电力系统模块集)Real—Time Windows Target（实时窗口目标库）Real-Time Workshop（实时工作空间库）Stateflow（状态流程库）Simulink Extras（ Simulink附加库） System ID Blockset（系统辨识模块集）ü Simulink的基本模块按功能进行分类，包括以下8类子库：Continuous(连续系统模块）Discrete（离散系统模块)Function & Tables（函数和平台模块）Math（数学运算模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks(接收器模块）Sources（输入源模块）下面列出一些基本模块的功能说明,以供实际使用时查询。

表1：连续系统模块（Continuous）功能模块名功能简介模块名功能简介Integrator输入信号积分Derivative输入信号微分State-Space线性状态空间系统模型Transport Delay输入信号延时一个固定时间再输出Transfer—Fcn线性传递函数模型Variable Transport Delay输入信号延时一个可变时间再输出Zero—Pole以零极点表示的传递函数模型表2：离散系统模块（Discrete)功能模块名功能简介模块名功能简介Discrete—time Integrator离散时间积分器Discrete FilterIIR与FIR滤波器Discrete State-Space离散状态空间系统模型Discrete Zero—Pole以零极点表示的离散传递函数模型Discrete Transfer-Fcn离散传递函数模型Zero-Order Hold零阶采样和保持器First-Order Hold一阶采样和保持器Unit Delay一个采样周期的延时表3：函数和平台模块（Function ＆ Tables）功能模块名功能简介模块名功能简介Fcn用自定义的函数（表达式)进行运算MATLAB Fcn利用matlab的现有函数进行运算S-Function调用自编的S函数的程序进行运算Look—Up Table建立输入信号的查询表(线性峰值匹配）Look—Up Table（2-D）建立两个输入信号的查询表(线性峰值匹配)表4：数学运算模块（Math）功能模块名功能简介模块名功能简介Sum加减运算Product乘运算Dot Product点乘运算Gain增益模块Math Function包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Trigonometric Function三角函数,包括正弦、余弦、正切等MinMax最值运算Abs取绝对值Sign符号函数Logical Operator逻辑运算Real—Imag to Complex由实部和虚部输入合成复数输出Complex to Magnitude-Angle由复数输入转为幅值和相角输出Magnitude-Angle to Complex由幅值和相角输入合成复数输出Complex to Real—Imag由复数输入转为实部和虚部输出Relational Operator关系运算表5:非线性模块（Nonlinear)功能模块名功能简介模块名功能简介Saturation 饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和Relay滞环比较器,限制输出值在某一范围内变化Switch开关选择，依据第二输入端的值，选择输出第一或第三输入端的值Manual Switch手动选择开关表6:信号和系统模块（Signal & Systems)功能模块名功能简介模块名功能简介In1输入端Out1输出端Mux将多个单一输入转化为一个复合输出Demux将一个复合输入转化为多个单一输出Ground给未连接的输入端接地，输出0Terminator连接到没有连接的输出端，终止输出SubSystem空的子系统Enable使能子系统表7：接收器模块（Sinks）功能模块名功能简介模块名功能简介Scope示波器XY Graph显示二维图形To Workspace输出到MATLAB的工作空间To File(。

mat）输出到数据文件Display实时的数值显示Stop Simulation输入非0时停止仿真表8：输入源模块（Sources)功能模块名功能简介模块名功能简介Constant常数信号Clock时钟信号From Workspace输入信号来自MATLAB的工作空间From File(.mat)输入信号来自数据文件Signal Generator信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波及随意波Repeating Sequence重复信号Pulse Generator脉冲发生器Sine Wave正弦波信号Step阶跃波信号注：在simulnk模块库浏览器的help菜单系统中可查询以上各模块的详细功能和使用说明通常，用户创建的Simulink模型包含下列三部分“组件”：l 输入信号源( 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或者是用户自定义的信号；l 系统( System）：即被模拟系统的 SIMULINK 方框图;系统模块作为中心模块是Simulink仿真建模所要解决的主要部分l 接收器（即输出、显示部分Sink)：可以是示波器、图形记录仪（XY Graph)等.源 模 块系 统 模 块输出显示模块当然对于具体的 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号源组件n 创建SIMULINK模型在simulink中创建系统模型的步骤：① 新建一个空白的模型窗口（只有在模型窗口中才能创建用户自己的系统模型）方式是：依次单击simulink模块库浏览器的“File"菜单®New®Model,将弹出一个如图2所示的模型窗口② 在simulink模块库浏览器中，将创建系统模型所需要的功能模块用鼠标拖放到新建的模型窗口中，如图2所示③ 将各个模块用信号线连接，设置仿真参数,保存所创建的模型（后缀名mdl）.图2： 新建模型窗口 图3：振动位移的仿真结果④ 点击模型窗口中的按钮，运行仿真例1：已知某振动系统的振动速度，初始条件x(0)=0，利用simulink仿真该系统的振动位移分析：要计算振动位移必须解上述微分方程,因此需要一个积分模块（Integrator），被积函数是sin(t)，因此需要一个正弦波输入源模块(Sine Wave），积分器的输出（i振动位移x(t））用示波器观察，因此需要一个显示输出模块Scope所用各模块如下所示：步骤1：如上所述新建模型窗口;步骤2:从源模块库（Sources）中用鼠标拖放一个正弦波模块（Sine Wave)至模型窗口中，然后从连续模块库（Continuous）中拖放一个积分模块（Integrator)，再从输出显示模块库（Sinks）拖放一个示波器模块（Scope）。

步骤3：将各模块的输入、输出用信号线按如下所示依次连接（连接方法：将鼠标移动到模块的输出端，此时鼠标箭头成十字形，按住左键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当出现两个十字形光标重影时,释放左键完成信号线的连接）,然后保存模型步骤4:运行仿真，然后双击示波器模块，可观察到仿真结果如图3所示 Simulink功能模块的处理与修饰 下面介绍对模块的一些基本操作，包括模块的移动、复制、删除、转向、改变大小、模块命名、颜色设定、参数设定等操作模块前要先选定模块，鼠标左键点击模块即选中，此时模块四角出现4个黑色标记，若要同时选中多个模块,则。