simulink模块属性设置及功能介绍.pdf
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1、第 7 章Simulink的应用第第7 7章章 Simulink的应用的应用7.1 Simulink工作平台的启动工作平台的启动7.2 Simulink仿真原理仿真原理7.3 Simulink模块库模块库7.4 仿真模型的建立和模块参数及属性的设置仿真模型的建立和模块参数及属性的设置7.5 其他应用模块集及其他应用模块集及Simulink扩展库扩展库第 7 章Simulink的应用7.1 Simulink工作平台工作平台pipipxx启动Simulink,通常有两种方法:(1)在MATLAB命令窗口中直接输入Simulink命令;(2)在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮,如图7.1
2、所示。图7.1 启动Simulink这样就可打开了Simulink的Simulink Library Brower(库模块浏览器),如图7.2所示。在菜单栏中执行File/New/Model命令,就建立了一个名为untitled的模型窗口,如图7.3所示。在建立了空的模块窗口后,用户可以在此窗口中创建自己需要的Simulink模型。第 7 章Simulink的应用图7.2库模块浏览器图7.3 新建的空白模块窗口第 7 章Simulink的应用7.2Simulink的仿真原理的仿真原理7 7.2 2.1 1 SimulinkSimulink仿真模块仿真模块通常,Simulink仿真系统包括输入(
3、Input)、状态(states)和输出(Output)三个部分。输入模块输入模块:即信号源模块,包括常数字信号源和用户自定义信号;状态模块状态模块:即被模拟的系统模块,是系统建模的核心和主要部分;输出模块输出模块:即信号显示模块,它能够以图形方式、文件格式进行显示。注意注意:在设计一个模型时,必须先确定这三个部分的意,以及它们之间的联系;Simulink的仿真模型并非一定要完全包括这三个部分,它可以缺少其中一个或者两个;Simulink的状态模块可以是连续的、离散的,或者它们二者的结合。第 7 章Simulink的应用7 7.2 2.2 2 SimulinkSimulink仿真过程仿真过程1
4、初始化阶段初始化阶段 对模型的参数进行估计,得到它们实际计算的值。展开模型的各个层次;按照更新的次序对模型进行排序;确定那些显式化的信号属性,并检查每个模块是否能够接受连接它们输入端的信号;确定所有非显式的信号采样时间模块的采样时间;分配和初始化存储空间,以便存储每个模块的状态和当前值的输出。2模型执行阶段模型仿真是通过数值积分来进行完成的,计算数值积分可以采用以下两步来进行:按照秩序计算每个模块的积分;根据当前输入和状态来决定状态的微分,得到微分矢量,然后把它返回给解法器,以计算下一个采样点的状态矢量。在每一个时间步中,Simulink依次解决下列问题:按照秩序更新模块的输出;按照秩序更新模
5、块的状态;检查模块连续状态的不连续点;计算下一个仿真时间步的时间。第 7 章Simulink的应用7.3.1 7.3.1 连续模块库连续模块库(Continuous)(Continuous)在连续模块(Continuous)库中包括了常见的连续模块,这些模块如图所示。7.3 Simulink模块库在库模块浏览器中单击Simulink前面的“+”号,就能够看到Simulink的模块库,如图7.2所示。第 7 章Simulink的应用DuCxyBuAxx4.传递函数模块传递函数模块(Transfer Fcn)功能:功能:用执行一个线性传递函数。5.零极点传递函数模块零极点传递函数模块(Zero-P
6、ole)功能:功能:用于建立一个预先指定的零点、极点,并用延迟算子s表示的连续。6存储器模块存储器模块(Memory)功能:功能:保持输出前一步的输入值。7传输延迟模块传输延迟模块(Transport Delay)功能:功能:用于将输入端的信号延迟指定的时间后再传输给输出信号。8可变传输延迟模块可变传输延迟模块(Variable Transport Delay)功能:功能:用于将输入端的信号进行可变时间的延迟。1.积分模块积分模块(Integrator):功能:功能:对输入变量进行积分。说明:模块的输入可以是标量,也可以是矢量;输入信号的维数必须与输入信号保持一致。2.微分模块微分模块(Der
7、ivative)功能:功能:通过计算差分u/t近似计算输入变量的微分。3.线性状态空间模块线性状态空间模块(State-Space)功能:功能:用于实现以下数学方程描述的系统:第 7 章Simulink的应用7 7.3 3.2 2 离散模块库离散模块库(Discrete)(Discrete)离散模块库(Discrete)主要用于建立离散采样的系统模型,包括的主要模块,如图所示。1零阶保持器模块零阶保持器模块(Zero-Order-Hold)功能:功能:在一个步长内将输出的值保持在同一个值上。第 7 章Simulink的应用2单位延迟模块单位延迟模块(Unit Delay)功能:功能:将输入信号
8、作单位延迟,并且保持一个采样周期相当于时间算子z-1。3离散时间积分模块离散时间积分模块(Discrete Time Integrator)功能:功能:在构造完全离散的系统时,代替连续积分的功能。使用的积分方法有:向前欧拉法、向后欧拉法、梯形法。4离散状态空间模块离散状态空间模块(Discrete State Space)功能:功能:用于实现如下数学方程描述的系统:)()()()()()1(nTDunTCxnTynTBunTAxTnx5离散滤波器模块离散滤波器模块(Discrete Filter)功能:功能:用于实现无限脉冲响应(IIR)和有限脉冲响应(FIR)的数字滤波器。6离散传递函数模块
9、离散传递函数模块(Discrete Transfer Fcn)功能:功能:用于执行一个离散传递函数。7离散零极点传递函数模块离散零极点传递函数模块(Discrete Zero-Pole)功能:功能:用于建立一个预先指定的零点、极点,并用延迟算子z-1表示的离散系统。8一阶保持器模块一阶保持器模块(First Order Hold)功能:功能:在一定时间间隔内保持一阶采样。第 7 章Simulink的应用7 7.3 3.3 3 函数与表格模块库函数与表格模块库(Function(Function&Table)Table)函数与表格模块库(Function&Table)主要实现各种一维、二维或者更
10、高维函数的查表,另外用户还可以根据自己需要创建更复杂的函数。该模块库包括多个主要模块、如图7.7所示。第 7 章Simulink的应用1.一维查表模块一维查表模块(Look-Up Table)一维查表模块(Look-Up Table)实现对单路输入信号的查表和线性插值。2二维查表模块二维查表模块(Look-Up Table 2-D)功能:功能:根据给定的二维平面网格上的高度值,把输入的两个变量经过查表、插值,计算出模块的输出值,并返回这个值。说明:对二维输入信号进行分段线性变换。3自定义函数模块自定义函数模块(Fcn)功能:功能:用于将输入信号进行指定的函数运算,最后计算出模块的输出值。说明:
11、输入的数学表达式应符合C语言编程规范;与MATLAB中的表达式有所不同,不能完成矩阵运算。4MATLAB函数模块函数模块(MATLAB Fcn)功能:功能:对输入信号进行MATLAB函数及表达式的处理。说明:模块为单输入模块;能够完成矩阵运算。注意:从运算速度角度,Math function模块要比Fcn模块慢。当需要提高速度时,可以考虑采用Fcn 或者S函数模块。5S-函数模块函数模块(S-Function)功能:功能:按照Simulink标准,编写用户自己的Simulink函数。它能够将MATLAB语句、C语言等编写的函数放在Simulink模块中运行,最后计算模块的输出值。第 7 章Si
12、mulink的应用7.3.4 7.3.4 数学模块库数学模块库(Math)(Math)数学模块库(Math)包括多个数学运算模块,如图7.8所示。第 7 章Simulink的应用3.矢量的点乘模块矢量的点乘模块(Dot Product)功能:功能:矢量的点乘模块(Dot Product)用于实现输入信号的点积运算。4.增益模块增益模块(Gain)功能:功能:增益模块(Gain)的作用是把输入信号乘以一个指定的增益因子,使输入产生增益。1.求和模块求和模块(Sum)功能:功能:求和模块(Sum)用于对多路输入信号进行求和运算,并输出结果。2.乘法模块乘法模块(Product)功能:功能:乘法模块
13、(Product)用于实现对多路输入的乘积、商、矩阵乘法或者模块的转置等。5.常用数学函数模块常用数学函数模块(Math Function)功能:功能:用于执行多个通用数学函数,其中包含exp、log、log10、square、sqrt、pow、reciprocal、hypot、rem、mod等。第 7 章Simulink的应用6.三角函数模块三角函数模块(Trigonometric Function)功能:功能:用于对输入信号进行三角函数运算,共有10种三角函数供选择。7.特殊数学模块特殊数学模块特殊数学模块中包括求最大最小值模块(MinMax)、取绝对值模块(Abs)、符号函数模块(Sig
14、n)、取整数函数模块(Rounding Function)等。8.数字逻辑函数模块数字逻辑函数模块数字逻辑函数模块包括复合逻辑模块(Combinational Logic)、逻辑运算符模块(Logical Operator)、位逻辑运算符模块(Bitwise Logical Operator)等。9.关系运算模块关系运算模块(Relational Operator)关系符号包括:=(等于)、(不等于)、(小于)、(大于)、=(大于等于)等。10.复数运算模块复数运算模块复数运算模块包括计算复数的模与幅角(Complex to Magnitude-Angle)、由模和幅角计算复数(Magnitu
15、de-Angle to Complex)、提取复数实部与虚部模块(Complex to Realand Image)、由复数实部和虚部计算复数(Real and Image to Complex)。第 7 章Simulink的应用7.3.57.3.5非线性模块非线性模块(Nonlinear)(Nonlinear)非线性模块(Nonlinear)中包括一些常用的非线性模块,如图7.9所示。第 7 章Simulink的应用1.比率限幅模块比率限幅模块(Rate Limiter)功能:功能:用于限制输入信号的一阶导数,使得信号的变化率不超过规定的限制值。2饱和度模块饱和度模块(Saturation)
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