《SIMULINK动态仿真学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SIMULINK动态仿真学习.pptx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第7讲：Simulink仿真基础Simulink能做什么？Simulink介绍简单例子demo第1页/共35页1、Simulink是什么？Simulink是基于MATLAB环境之上的高性能的系统级仿真设计平台。是实现动态系统建模和仿真的一个集成环境。它可以非常容易的实现可视化建模，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。从而把理论研究和工程实践有机的结合在一起。第2页/共35页第3页/共35页simulink 模型：simulink模型在视觉上表现为方框图，在文件上则是扩展名为mdl的ASCII代码；在数学上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上模拟了物理器件构成的实际
2、系统的动态特性。simulink 的一般结构：第4页/共35页在学术界和工业领域，在学术界和工业领域，SimulinkSimulink已经成为动态系统已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之一。建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之一。由于由于SimulinkSimulink是采用模块组合方式来建模，从而可以使是采用模块组合方式来建模，从而可以使得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机仿得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机仿真模型，评估不同地算法和结构，并验证系统的性真模型，评估不同地算法和结构，并验证系统的性能。能。SimulinkSimulink模型可以用来模拟线性和非线
3、性、连续和模型可以用来模拟线性和非线性、连续和离散或者两者的混合系统，离散或者两者的混合系统，也就是说它可以用来模也就是说它可以用来模拟几乎所有可能遇到动态系统。另外拟几乎所有可能遇到动态系统。另外SimulinkSimulink还提还提供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便的观供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便的观察到仿真的整个过程。察到仿真的整个过程。SimulinkSimulink没有单独的语言，但是它提供了没有单独的语言，但是它提供了S S函数规函数规则。则。所谓的所谓的S S函数可以是一个函数可以是一个M M函数文件、函数文件、FORTRANFORTRAN程序、程序、C C或
4、或C+C+语言程序等语言程序等,通过特殊的语法规则使通过特殊的语法规则使之能够被之能够被SimulinkSimulink模型或模块调用。模型或模块调用。S S函数使函数使SimulinkSimulink更加充实、完备，具有更强的处理能力。更加充实、完备，具有更强的处理能力。第5页/共35页同同MatlabMatlab一样，一样，SimulinkSimulink也不是封闭的也不是封闭的,他允他允许用户可以很方便的许用户可以很方便的定制自己的模块和模块库定制自己的模块和模块库。同时同时SimulinkSimulink也同样有比较也同样有比较完整的帮助系统完整的帮助系统，使用户可以随时找到对应模块的
5、说明，便于应使用户可以随时找到对应模块的说明，便于应用。用。目前，随着软件的升级换代，在软硬件的接口目前，随着软件的升级换代，在软硬件的接口方面有了长足的进步，使用方面有了长足的进步，使用SimulinkSimulink可以很方可以很方便地进行便地进行实时的实时的信号控制和处理、信息通信以信号控制和处理、信息通信以及及DSPDSP的处理。的处理。第6页/共35页2、Simulink介绍如何进入 新建一个.mdl文件模块库 公共模块库：最基础、最通用的模块库，它可以被应用到不同的专业领域中。专业模块库 第7页/共35页SIMULINK的模块库介绍SIMILINK模块库按功能进行分为以下9类子库：
6、Continuous（连续模块库）Discrete（离散模块库）Function&Tables（通用函数及列表库）Math（数学函数库）Nonlinear（非线性模块库）Signals&Systems（信号处理及系统类模块库）Sinks（输出显示模块库）Sources（输入源模块库）Subsystems(子系统模块库)第8页/共35页 库的类型库的类型 SourcesSources库库 第9页/共35页SinksSinks库库 DiscreteDiscrete库库 ContinuousContinuous库库 第10页/共35页MathMath库库 NonlinearNonlinear库库 第
7、11页/共35页Signal&SystemsSignal&Systems库库 第12页/共35页 SubsystemsSubsystems库库 第13页/共35页Functions&TablesFunctions&Tables库库 第14页/共35页SourceSource库库 模模 块块 名名说说 明明ClockClock显示或者提供仿真时间显示或者提供仿真时间ConstantConstant产生一个常数值信号产生一个常数值信号Digital clockDigital clock产生数字采样时间信号产生数字采样时间信号Digital pulse generatorDigital pulse
8、generator产生数字脉冲信号产生数字脉冲信号From fileFrom file从文件读取数据输入从文件读取数据输入From work spaceFrom work space从工作间定义的矩阵读入数据从工作间定义的矩阵读入数据Pulse generatorPulse generator产生脉冲信号产生脉冲信号RampRamp产生产生“斜坡斜坡”信号信号Random numberRandom number产生正态分布的随机信号产生正态分布的随机信号Repeating sequenceRepeating sequence产生周期序列信号产生周期序列信号Signal generatorSig
9、nal generator信号发生器信号发生器Sine waveSine wave正弦波信号正弦波信号StepStep产生一个阶跃信号产生一个阶跃信号Uniform random numberUniform random number产生均匀分布的随机信号产生均匀分布的随机信号第15页/共35页模模 块块 名名说说 明明DisplayDisplay显示输入信号的值显示输入信号的值ScopeScope显示信号的波形显示信号的波形Stop simulationStop simulation当输入信号为当输入信号为0 0时结束仿真时结束仿真To fileTo file向文件中写数据向文件中写数据To
10、 workspaceTo workspace向工作间定义的变量写数据到向工作间定义的变量写数据到XY graphXY graphMatlabMatlab图形窗口显示信号的二维图图形窗口显示信号的二维图 Sinks Sinks库库第16页/共35页3、几个简单例子1、输入为一个正弦波信号，输出为此正弦波信号与一个常数的乘积。系统输入：,t0 系统输出：第17页/共35页图 选择系统所需模块第18页/共35页图 系统模块之间的连线第19页/共35页图 子系统建立：选择模块生成子系统第20页/共35页假设从实际自然界（力学、电学、生态等）假设从实际自然界（力学、电学、生态等）或或社会中，抽象出有初始
11、状态为社会中，抽象出有初始状态为0 0的二阶微分方的二阶微分方程程1 1）改写微分方程）改写微分方程2 2）利用）利用SIMULINKSIMULINK库中的标准模块构作模型库中的标准模块构作模型3 3）仿真操作）仿真操作第21页/共35页2、系统 Bouncing Ball Model：A rubber ball is thrown into the air with a velocity of 15 meters per second from a height of 10 m.position h(t)velocity v(t)第22页/共35页数学模型：第23页/共35页第24页/共35
12、页第25页/共35页3、典型PID控制系统R(s)Y(t)第26页/共35页第27页/共35页 设置系统模块参数与仿真参数设置系统模块参数与仿真参数 在在建建立立比比例例微微分分控控制制系系统统模模型型之之后后，需需要要设设置置各模块参数与系统仿真参数。系统模型中模块参数各模块参数与系统仿真参数。系统模型中模块参数设置如下：设置如下：（1 1）Transfer FcnTransfer Fcn模块设置：模块设置：设置分子设置分子num num 1 7 24 241 7 24 24，设置分母设置分母denden为为1 10 35 50 241 10 35 50 24 （2 2）StepStep信信
13、号号模模块块设设置置：使使用用系系统统的的默默认认取取值值，即单位阶跃信号。即单位阶跃信号。（3 3）其它各模块的参数设置）其它各模块的参数设置第28页/共35页 在设置系统模块参数之后，接下来使用在设置系统模块参数之后，接下来使用Simulation Simulation ParametersParameters仿仿 真真 参参 数数 对对 话话 框框 中中 的的SolverSolver选项卡设置系统仿真参数，如下所述：选项卡设置系统仿真参数，如下所述：（1 1）仿真时间范围为）仿真时间范围为0 0至至20s20s。（2 2）使使 用用 变变 步步 长长 连连 续续 求求 解解 器器（var
14、iable-variable-stepstep），仿真算法为），仿真算法为ode45ode45。（3 3）最大仿真步长（）最大仿真步长（Max step sizeMax step size）为）为0.010.01。（4 4）绝绝对对误误差差（Absolute Absolute tolerancetolerance）为为1e-1e-6 6。（5 5）其余仿真参数使用默认取值。）其余仿真参数使用默认取值。第29页/共35页线性离散系统 z变换线性连续系统 拉氏变换s混合系统非线性环节l模块修改参数l子系统 封装lS函数第30页/共35页第31页/共35页第32页/共35页电机模型（控制）TankInverted pendulum第33页/共35页第34页/共35页感谢您的观看。第35页/共35页