第2章simulink仿真基础(第2讲)

MATLAB编程与应用 MATLAB编程与应用

电子信息与电气工程学院通信教研室( 07-317) 通信教研室(A-07-317) 第3周 第2章 周 章

2.1 Simulink 简介Simulink 中的“Simu”一词表示可用于计算机仿真， 而“Link”一词表示它能进行系统连接，即把一系列 模块连接起来，构成复杂的系统模型。 SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建 模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在 于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输 入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模 型的构建，而非语言的编程上。 本章主要介绍Simulink的基本功能和基本操作方法，并 通过举例介绍如何利用Simulink进行系统建模和仿真。

2.1.1 SIMULINK的启动1、在MATLAB命令窗口中输入simulink 结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser 的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的 名称。 当然用户也可以通过MATLAB主窗口的快捷按钮来打开 Simulink Library Browser窗口。 Browser 2、在MATLAB命令窗口中输入simulink3 结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的 Library :simulink3的Simulink模块库窗口。

两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可 以根据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直 观、形象，易于初学者，但使用时会打开太多的子 窗口。

3、Simulink模型库窗口和功能解释

2.1.2 SIMULINK的模块库介绍SIMILINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous(连续模块) Discrete(离散模块) Function&Tables(函数和平台模块) Math(数学模块) 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)

1、连续模块(Continuous) continuous.mdl 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 Transfer-Fcn:线性传递函数模型 Zero-Pole:以零极点表示的传递函数模型 Memory:存储上一时刻的状态值 Transport Delay:输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay:输入信号延时一个可变时间再 输出

2、离散模块(Discrete) discrete.mdl Discrete-time Integrator:离散时间积分器 Discrete Filter:IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space:离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn:离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole:以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold:一阶采样和保持器 Zero-Order Hold:零阶采样和保持器 Unit Delay:一个采样周期的延时

3、 Function&Tables(函数和平台模块) function.mdlFcn: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 Loo

k-Up Table:建立输入信号的查询表(线性峰值匹配) Table Look-Up Table(2-D):建立两个输入信号的查询表(线性峰值 匹配)

4、 Math(数学模块) math.mdlSum:加减运算 Product:乘运算 Dot Product:点乘运算 Gain:比例运算 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 Relational Operator:关系运算 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 Real-Imag to Complex:由实部和虚部输入合成复数输出

5、 Nonlinear(非线性模块) nonlinear.mdlSaturation: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，当第二个输入端大于临界值时，输出由第 一个输入端而来，否则输出由第三个输入端而来。 Manual Switch:手动选择开关

6、Signal&Systems(信号和系统模块) sigsys.mdlIn1: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:连接到没有连接到的输入端。 Terminator:连接到没有连接到的输出端。 SubSystem:建立新的封装(Mask)功能模块

7、Sinks(接收器模块) sinks.mdlScope:示波器。 XY Graph:显示二维图形。 To Workspace:将输出写入MATLAB的工作空间。 To File(.mat):将输出写入数据文件。

8、Sources(输入源模块) sources.mdlConstant:常数信号。 Clock:时钟信号。 From Workspace:来自MATLAB的工作空间。 From File(.mat):来自数据文件。 Pulse Generator:脉冲发生器。 Repeating Sequence:重复信号。 Signal Generator:信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿 波及随意波。 Sine Wave:正弦波信号。 Step:阶跃波信号。

2.1.3 Simulink模型基本结构 Simulink模型基本结构一个典型的Simulink模型包括如下三种类型的元素： 一个典型的Simulink模型包括如下三种类型的元素： ① 信号源模块 ② 被模拟的系统模块 ③ 输出显示模块 如下图所示说明了这三种元素之间的典型关系。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；信 作为中心模块是Simulink仿真建模所要解决的主要部分；信 号源为系统的输入，它包括常数信号源函数信号发生器(如 正弦和阶跃函数波等)和用户自己在Matlab中创建的自定义 正弦和阶跃函数波等)和用户自己在Matlab中创建的自定义 信号或Matlab工作间中三种。输出模块主要在Sinks

库中。 信号或Matlab工作间中三种。输出模块主要在Sinks库中。

源模块

系统模块

显示模块

图 Simulink模型元素关联图

2.2 创建一个简单模型 例1、 x , (t ) = sin( x) 已知： x ( 0) = 0

x(t ) = cos(t ) + C 利用初始条件，C = 1

∴ x(t ) = cos(t ) + 1