simulink創建簡單模型

創建簡單模型

您可以使用 Simulink® 對系統建模，然后仿真該系統的動態行為。Simulink 允許您創建模塊圖，圖中的各個連接模塊代表系統的各個部分，信號代表這些模塊之間的輸入/輸出關系。Simulink 的主要功能是對系統各個組件隨時間流逝的行為變化進行仿真。簡單來講就是：采用一個時鍾，按時間確定各個模塊的仿真順序，並在仿真過程中依次將在上一個模塊圖中計算得出的輸出傳播到下一個模塊，直至最后一個模塊。假設有一個打開加熱器的開關。在每個時間步中，Simulink 必須計算開關的輸出，將該輸出傳播到加熱器，然后計算熱量輸出。

通常，組件的輸入對其輸出的影響不是瞬時的。例如，打開加熱器不會導致溫度立即發生變化。該動作為微分方程提供輸入，歷史溫度（一個狀態）也是一個輸入因子。當模塊圖的仿真需要求解微分或差分方程時，Simulink 使用內存和數值求解器來計算時間步的狀態值。

Simulink 處理三類數據：

• 信號 - 在仿真期間計算的模塊輸入和輸出

• 狀態 - 在仿真期間中計算的代表模塊動態的內部值

• 參數 - 影響模塊行為的值，由用戶控制

 

在每個時間步，Simulink 都計算信號和狀態的新值。相比之下，您可以在編譯模型時指定參數，並且可以在仿真運行時偶爾更改它們。

模型概述

 

本教程中創建簡單模型所使用的基本方法也適用於創建更復雜的模型。此示例仿真的是在踩下加速踏板后簡化的汽車運動。

Simulink 模塊是定義模塊輸入和模塊輸出之間數學關系的模型元素。要創建這個簡單模型，您需要四個 Simulink 模塊。

模塊名稱	模塊目的	模型目的
Pulse Generator	為模型生成輸入信號	模擬加速踏板
Gain	將輸入信號乘以一個因子	模擬踩下加速踏板對汽車加速所造成的影響
Integrator, Second-Order	對輸入信號執行二次積分	根據加速度計算汽車位置
Outport	將信號指定為模型的輸出	將位置指定為模型的輸出

 

此模型的仿真過程是將一個簡短的脈沖信號積分兩次，形成一個斜坡信號，然后將結果顯示在一個示波器窗口中。輸入脈沖表示踩下汽車的加速踏板，輸出斜坡表示與起點的距離增加。

打開新模型

 

使用 Simulink Editor 構建模型。

1. 啟動 MATLAB®。從 MATLAB 工具條上，點擊 Simulink 按鈕 。

   

2. 點擊 Blank Model 模板。

   Simulink Editor 打開。

   

3. 從 File 菜單中，選擇 Save as。在 File name 文本框中，輸入您的模型的名稱，例如 simple_model。點擊 Save。模型使用文件擴展名 .slx 進行保存。

打開 Simulink Library Browser

 

Simulink 在 Library Browser 中提供了一系列按功能分類的模塊庫。下面是大多數工作流常用的一些模塊庫：

• Continuous - 連續狀態系統的構建模塊

• Discrete - 離散狀態系統的構建模塊

• Math Operations - 實現代數和邏輯方程的模塊

• Sinks - 存儲並顯示所連接信號的模塊

• Sources - 生成模型的驅動信號值的模塊

 

1. 從 Simulink Editor 工具欄上，點擊 Library Browser 按鈕 。

   

2. 將 Library Browser 設置為始終在其他桌面窗口前端。在 Library Browser 工具欄中，選擇 Stay on top 按鈕 。

要瀏覽模塊庫，請從左窗格中選擇一個 MathWorks® 產品，然后選擇一個功能區。要搜索所有可用的模塊庫，請輸入搜索詞。

例如，查找 Pulse Generator 模塊。在瀏覽器工具欄的搜索框中輸入 pulse，然后按 Enter 鍵。Simulink 將在模塊庫中搜索名稱或說明中包含 pulse 的模塊，然后顯示這些模塊。

獲取模塊的詳細信息。右鍵點擊某個模塊，然后選擇 Help for the Pulse Generator block。Help 瀏覽器隨即打開並顯示該模塊的參考頁。

模塊通常有幾個參數。您可以通過雙擊該模塊來訪問所有參數。

將模塊添加到模型

 

要開始構建模型，請瀏覽庫並添加模塊。

1. 從 Sources 庫中，將 Pulse Generator 模塊拖到 Simulink Editor 中。您的模型中將出現 Pulse Generator 模塊的副本，還有一個文本框用於輸入 Amplitude 參數的值。輸入 1。

   

   參數值在整個仿真過程中保持不變。

2. 使用相同的方法將以下模塊添加到模型中。

    

   模塊	庫	參數
   Gain	Simulink/Math Operations	Gain: 2
   Integrator, Second Order	Simulink/Continuous	Initial condition: 0
   Outport	Simulink/Sinks	Port number:1

    

   通過右鍵點擊並拖動一個現有 Outport 模塊，添加第二個 Outport 模塊。

   現在您的模型應該具有所需的全部模塊了。

3. 通過點擊並拖動每個模塊來按如下方式排列模塊。要調整模塊大小，請點擊並拖動一個角。

   

 

連接模塊

 

通過在輸出端口和輸入端口之間創建線條來連接模塊。

1. 點擊 Pulse Generator 模塊右側的輸出端口。

   該輸出端口和所有可供連接的輸入端口都將突出顯示。

   

    

2. 點擊 Gain 模塊的輸入端口。

   Simulink 用線條連接模塊，並用箭頭表示信號流的方向。

   

    

3. 將 Gain block 的輸出端口連接到 Integrator, Second Order 模塊的輸入端口。

4. 將 Integrator, Second Order 模塊的兩個輸出連接到兩個 Outport 模塊。

5. 保存模型。選擇 File > Save 並為模型指定一個文件名。

    

   

    

您的模型搭建完成。

添加信號查看器

 

要查看結果，請將第一個輸出連接到一個 Signal Viewer。

通過右鍵點擊信號來訪問上下文菜單。選擇 Create & Connect Viewer > Simulink > Scope。這會在信號上創建查看器圖標並打開查看器顯示屏。

您可以隨時通過雙擊該圖標打開查看器。

運行仿真

定義配置參數后，即可進行模型仿真。

1. 在模型窗口上，通過更改工具欄上的值來設置仿真停止時間。

   

   默認停止時間 10.0 適合此模型。此時間值沒有單位。Simulink 中的時間單位取決於方程的構造方式。此示例對簡化的汽車運動進行為時 10 秒的仿真。

2. 要運行仿真，請點擊 Run 仿真按鈕 。

 

仿真運行並在查看器上生成輸出。

 

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