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自动控制原理实验指导书 1附录： MATLAB 6.5 的使用1.简介MATLAB 语言是当今国际上科学界 (尤其是自动控制领域) 最具影响力、也是最有活力的软件它起源于矩阵运算，并已经发展成一种高度集成的计算机语言它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能MATLAB 语言在各国高校与研究单位起着重大的作用2002 年所推 MATLAB6.5 版的最大特点是：该版本采用了 JIT 加速器，从而使 MATLAB 朝运算速度与 C 程序相比肩的方向前进了一大步2.基础准备及入门 [1]在 MATLAB 成功安装后，会在 windows 桌面上自动生成 MATLAB的快捷方式图标 点击桌面快捷方式图标，就可以打开图 2.1的操作界面注意，桌面上窗口的多少与设置无关，图 2.1 所示为缺省情况，前台有三个窗口图 2.1 操作桌面的缺省外貌MATLAB 默认的用户桌面包括以下几个交互界面。

 命令窗口（Command Window）该窗口缺省地处在 MATLAB 桌面地右侧该窗口是进行各种 MATLAB 操 自动控制原理实验指导书 2作地主要窗口在该窗口内，可键入各种 MATLAB 的命令、函数、表达式等显示除图形外的所有运算结果 命令历史窗口（Command History）该窗口缺省地处在 MATLAB 桌面地左下方前台该窗口记录已经运行过地命令、函数、表达式等；允许用户对它们进行选择复制、重运行、及产生 M 文件 工作空间管理窗口（Workspace）该交互界面缺省地位于 MATLAB 桌面地左上方后台该窗口列出MATLAB 工作空间中所有地变量名、大小、字节数等；该窗口中，可对变量进行观察、编辑、提取和保存 当前路径窗口（Current Directory）该交互界面缺省地位于 MATLAB 桌面地左上方后台在此交互界面中，可以进行当前目录地设置；展示相应目录上地 M、MDL 等文件；复制、编辑和运行 M 文件；装载 MAT 数据文件。

3.SIMULINK 交互式仿真集成环境SIMULINK 是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包它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3.1 SIMULINKK 启动与界面说明 [2]在 MATLAB 命令窗口上键入”Simulink”命令(注意大小写)然后按回车键；或选择工具栏上的 图标均可进入 Simulink 浏览器（图 3.1）由图 3-1 可见 [4]，与 Simulink 并列的还有 14 项作为 Simulink 浏览器中的第一层目录选中第 1 项 Simulink 后，下级有 8 项子目录即是Simulink 3.0 提供的 13 类基本模块：Continuous(连续系统模块)、Discontinuous(非连续系统模块)、Discrete(离散系统模块)、Look-Up Tables()、Math Operations(数学运算模块)、Model Verification()、Model-Wide Utilities()、Ports&Subsystems()、Singal Attributes(信号属性)、Singal Routing(信号路由)、Sinks(输出模块)、Sources( 输入源模块 )、User-Defined Functions(用户定义功能)等标准模块库。

自动控制原理实验指导书 3图 3.1 Simulinkk 库浏览器3.2 仿真模型的创建创建一个系统仿真模型就像搭积木一样，打开创建模型窗口，首先从相应的模块库中选出所需要的仿真模块，用鼠标把它们依次拖到窗口然后用信号线把各个模块按照系统要求连接起来，组成所需要的系统仿真模型点击“新建”图标 ，打开一个名为 untitled 的空白模型窗口，如图3.2.图 3.2 Simulink 的新建模型窗 自动控制原理实验指导书 43.2.1 仿真模块仿真模块是创建 SIMULINK 仿真模型的基本单元，是 SIMULINK 进行动态系统仿真的基础1．创建一个仿真模块打开模块库之后，可以通过以下两种方法之一来创建一个仿真模块：用鼠标左键选中所需要的模块，然后将其拖到需要创建仿真模型的窗口，松开鼠标，这时所需要的模块讲出现在仿真模型窗口中。

利用鼠标右键来完成仿真模块的创建：首先选中所需要的模块，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 Add to file_name 命令(其中file_name 是仿真模型的文件名)，这样，仿真模块也将出现在 file_name 窗口中用鼠标指向所需的输入源模块（如正弦波 Sine Wave） ，按下鼠标左键，把它拖至 untitled 窗，就生成一个正弦波信源复制品，如图 3.3 所示图 3.3 模型创建中的创建模块2.模块的复制操作如果需要完成对仿真模块的复制操作，可以通过以下方法之一来实现：选中所需要复制的仿真模块，在按下 Ctrl 键的同时按住鼠标左键将模块拖到目标位置后释放鼠标选中所需要复制的仿真模块，在菜单栏中执行 Edit/Copy 命令3.模块的移动操作在仿真模型窗口中，如果想讲一个仿真模块从原来的位置移动到一个新的位置，只需要选中模块，然后用鼠标左键将模块拖到目标位置即可，而与之相连接的信号线，则由 SIMULINK 自动重新绘制4.模块的删除操作如果需要实现对仿真模块的删除操作，可以通过以下方法之一来实现： 自动控制原理实验指导书 5选中需要删除的模块，在菜单栏中执行 Edit/Clear 命令。

选中需要删除的模块，按下键盘上的 Delete 键5.模块参数的设置在 SIMULINK 环境下绘制模块，只能绘出带有默认参数的模型，为了满足用户的具体需要，有时还需要对模块参数进行具体的设置要对模块进行参数设置，首先双击响应的模块，这时将打开此模块的参数设置对话框在该参数设置对话框中，既可以查看模块的各项默认参数设置，也可以根据需要修改各项参数设置图 3.4 为正弦波的参数设置对话框（右键正弦波模块选择“Sin Parameters”） 图 3.4 正弦波的参数设置对话框3.2.2 仿真信号线在 SIMULINK 系统仿真中，模块间的信号传输是通过连线来完成的，所以是模块间的连接线称为信号线1.模块之间信号线的连接要实现模块间信号线的连接十分简单和方便，具体的操作步骤如下： 将鼠标移至源模块的输出端口，此时鼠标指针形状将变为十字形 自动控制原理实验指导书 6 拖动鼠标至目标模块的输入端口 松开鼠标即完成模块连接操作SIMULINK 用一条带有箭头的连线将模块连接起来，箭头方向表示信号的传输方向。

2 绘制支路信号线支路信号线是从已经存在的信号线上引出，将信号线传输到另一个模块的输入端的信号线使用支路信号线可以将同一信号传输给多个模块，要增加一条支路信号线可以采用以下方法之一：按住 Ctrl 键，在需要建立支路信号线的地方按下鼠标左键并拖动鼠标至目标模块的输入端，然后松开 Ctrl 键和鼠标用鼠标左键从目标模块的输入端拖出信号线到支路信号线的引出点，但要注意信号线一定要连接起来才能松开鼠标图 3.5 绘制支路信号线示例3.在信号线间插入模块操作有时候仿真模型的要求，需要在已经存在的信号线上插入一个新的模块，其具体操作步骤如下： 选中需要插入的模块 拖动模块到信号线上需要插入模块的位置，松开鼠标即可注意：插入的模块只能由一个输入端和输出端图 3.6 为在 Sine Wave 模块和 Scope 模块间插入 Integrator 模块的操作过程 自动控制原理实验指导书 7图 3.6 在信号线上插入模块操作过程4 分割信号线操作在 SIMULINK 仿真环境下，还可以对信号线进行分割操作(即把直线变成折线的操作) 。

具体操作步骤如下： 选中需要分割的信号线 把鼠标移至分割点 同时按下 Shift 键和鼠标左键，此时会在信号线上出现一个小圆圈即分割点 用鼠标拖动分割点至所要求的位置3.2.3 常用的 SOURCE 库信源信源用来向模型提供信号它没有输入口，而至少又一个输出口信源库时 SIMULINK 提供的八大模块库之一在信源库中有许多标准信号源，表 3.2 列出常用的几个名称 模块形状 功能 说明Clock (连续)仿真时钟输出每个仿真步点的时刻Constant 恒值输出 数值可设置From File 从文件读取 从 MAT 文件获取信号矩阵From Workspace从工作内存读取数据从 MATLAB 工作空间中指定的数组或构架中读取数据Singal Generator信号发生器 可产生正弦、方波、锯齿波、随机波 自动控制原理实验指导书 8Sine Wave 正弦波输出 可设置幅值、相位、频率Step 阶跃输出 可设置阶跃时刻，阶跃前后的幅值表 3.1 常用 Source 库信源3.2.4 观察 SIMULINK 的仿真结果 [4]SIMULINK 的 Sinks 输出模块库中的几个模块都可以用来观察仿真结果。

如图 3.7 所示名称 模块形状 功能 说明Display 数字显示Format 栏设置显示数值格式；Decimation 栏设置显示数据的抽选频率；1 为每点显示，是缺省设置；n 为每隔(n-1)点显示；Sample time 栏设置显示时间间隔；-1 为忽略采样间隔Scope 示波器 显示实时信号Stop 终止仿真可接受向量输入，任何分量非零时，终止整个仿真；常与关系模块配用To File 把数据保存为文件To Workspace把数据写成矩阵XY Graph 显示 x-y图形利用 MATLAB 图形显示 x-y 曲线，纵横坐标范围都可以设置表 3.2 Sink 输出模块库一览表1 示波器示波器可以接受向量信号；在仿真过程中，实时显示信号波形，但该波形不能直接打印或嵌入文件图 3.8 显示了示波器的使用 自动控制原理实验指导书 9由图 3.8 看到，示波器窗口的标题是“Scope” ，标题栏下是工具栏3 个图标按钮分别管理 x-y 双向变焦 (Zoom)、x 轴向变焦(Zoom X)、y 轴向变焦(Zoom y)。

管理纵坐标的自动刻度(Autoscale) 取当前中信号的最大最。