【正文】 和 Ctrl鍵即可，如右上圖所示。按住鼠標(biāo)左鍵拖曳節(jié)點(diǎn)到新位置，然后釋放鼠標(biāo)，則可將節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新的位置。移動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)線段上，則鼠標(biāo)的形狀變?yōu)橐苿?dòng)圖標(biāo)。對(duì) simulink 信號(hào)線的操作包括繪制信號(hào)線、移動(dòng)線段、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、刪除信號(hào)線、信號(hào)線分支、設(shè)定信號(hào)線的標(biāo)簽。 ? 設(shè)定模塊參數(shù) 用鼠標(biāo)雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 ? 模塊的命名 先用鼠標(biāo)在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改 即可。也可以用鼠標(biāo)選取某區(qū)域，再按 Delete 鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。 若要脫離信號(hào)線而移動(dòng)，可按住 shift 鍵，再進(jìn)行拖曳。 S i n e W a ve S co p e1sI n t e g r a t o r 步驟 4：運(yùn)行仿真，然后雙擊示波器模塊，可觀察到仿真結(jié)果如圖 3 所示。 例 1：已知某振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)速度 ( ) sin( )x t t? ，初始條件 x(0)=0，利用 simulink 仿真該系統(tǒng)的振動(dòng)位移。方式是：依次單擊 simulink 模塊庫(kù)瀏覽器的“ File”菜單 New Model，將彈出一個(gè)如圖 2 所示的模型窗口。 ? 接收器（即輸出、顯示部分 Sink）：可以是示波器、圖形記錄儀（ XY Graph）等。 表 1：連續(xù)系統(tǒng)模塊（ Continuous）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Integrator 輸入信號(hào)積分 Derivative 輸入信號(hào)微分 StateSpace 線性狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 Transport Delay 輸入信號(hào)延時(shí)一個(gè)固定時(shí)間再輸出 TransferF 線性傳遞函數(shù)模型 Variable Transport Delay 輸入信號(hào)延時(shí)一個(gè)可變時(shí)間再輸出 ZeroPole 以零極點(diǎn)表示的傳遞函數(shù)模型 基本的simulink模塊 常用模塊 各領(lǐng)域內(nèi)的工具箱 圖 1： Simulink 模塊庫(kù)瀏覽器 表 2：離散系統(tǒng)模塊（ Discrete）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Discretetime Integrator 離散時(shí)間積分器 Discrete Filter IIR 與 FIR 濾波器 Discrete StateSpace 離散狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 Discrete ZeroPole 以零極點(diǎn)表示的離散傳遞函數(shù)模型 Discrete TransferF 離散傳遞函數(shù)模型 ZeroOrder Hold 零階采樣和保持器 FirstOrder Hold 一階采樣和保持器 Unit Delay 一個(gè)采樣周期的延時(shí) 表 3：函數(shù)和平臺(tái)模塊（ Function amp。 ? 系統(tǒng)提供的應(yīng)用工具箱有： Communications Blockset（通信模塊集） Control System Toolbox（控制系統(tǒng)工具箱） Dials amp。顧名思義，該軟件的名稱表明了該系統(tǒng)的 兩個(gè)主要功能： Simu（仿真）和 Link（連接） ，即該軟件可以利用系統(tǒng)提供的各種功能模塊并通過(guò)信號(hào)線連接各個(gè)模塊從而創(chuàng)建出所需要的 控制系統(tǒng)模型，然后利用 SIMULINK 提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。 二、實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1. SIMULINK 快速入門(mén) 在工程實(shí)際中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，則很難準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真。在 SIMULINK 環(huán)境中，用戶不僅可以觀察現(xiàn)實(shí)世界中非線性因素和各種隨機(jī)因素對(duì)系統(tǒng)行為的影響，而且也可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)行為的變化。因此 SIMULINK 已然成為目前控制工程界的通用軟件，而且在許多其他的領(lǐng)域，如通信、 信號(hào)處理、 DSP、電力、金融、生物系統(tǒng)等，也獲得重要應(yīng)用。 1990 年，Math Works 軟件公司為 MATLAB 提供了新的控制系統(tǒng)模型圖輸入與仿真工具，并命名為SIMULAB，該工具很快就在控制工程界獲得了廣泛的認(rèn)可，使得仿真軟件進(jìn)入了模型化圖形組態(tài)階段。 ? SIMULINK 的啟動(dòng) 首先啟動(dòng) MATLAB，然后在 MATLAB 主界面中單擊上面的 Simulink 按鈕 或在命令窗口中輸入 simulink 命令。 Gauges Blockset（面板和儀表模塊集） DSP Blockset（數(shù)字信號(hào)處理模塊集） FixedPoint Blockset （定點(diǎn)模塊集） Fuzzy Logic Toolbox （模糊邏輯工具箱） NCD Blockset （非線性控制設(shè)計(jì)模塊集） Neural Network Blockset （神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊集） RF Blockset （ 射頻模塊集） Power System Blockset （電力系統(tǒng)模塊集） RealTime Windows Target （實(shí)時(shí)窗口目標(biāo)庫(kù)） RealTime Workshop （實(shí)時(shí)工作空間庫(kù)） Stateflow（狀態(tài)流程庫(kù)） Simulink Extras （ Simulink 附加庫(kù)） System ID Blockset（系統(tǒng)辨識(shí)模塊集） ? Simulink 的基本模塊按功能進(jìn)行分類，包括以下 8 類子庫(kù)： Continuous（連續(xù)系統(tǒng)模塊） Discrete（離散 系統(tǒng)模塊） Function amp。 Tables）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 F 用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）進(jìn)行運(yùn)算 MATLAB F 利用 matlab 的現(xiàn)有函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算 SFunction 調(diào)用自編的 S 函數(shù) 的程序進(jìn)行運(yùn)算 LookUp Table 建立輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配） LookUp Table(2D) 建 立兩個(gè)輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配） 表 4：數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊（ Math）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Sum 加減運(yùn)算 Product 乘運(yùn)算 Dot Product 點(diǎn)乘運(yùn)算 Gain 增益模塊 Math Function 包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、求平方、開(kāi)根號(hào)等常用數(shù)學(xué)函數(shù) Trigonometric Function 三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等 MinMax 最值運(yùn)算 Abs 取絕對(duì)值 Sign 符號(hào)函數(shù) Logical Operator 邏輯運(yùn)算 RealImag to Complex 由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù) 輸出 Complex to MagnitudeAngle 由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出 MagnitudeAngle to Complex 由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出 Complex to RealImag 由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出 Relational Operator 關(guān)系運(yùn)算 表 5：非線性模塊（ Nonlinear）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Saturation 飽和輸出，讓輸出超過(guò)某一值時(shí)能夠飽和 Relay 滯 環(huán)比較器，限制輸出值在某一范圍內(nèi)變化 Switch 開(kāi)關(guān)選擇，依據(jù)第二輸入端的值，選擇輸出第一或第三輸入端的值 Manual Switch 手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) 表 6：信號(hào)和系統(tǒng)模塊（ Signal amp。 當(dāng)然對(duì)于具體的 SIMULINK 模型而，不一定完全地包含這三大組件。 ② 在 simulink 模塊庫(kù)瀏覽器中，將創(chuàng)建系統(tǒng)模型所需要的功能模塊用鼠標(biāo)拖放到新建的模型窗口中，如圖 2 所示。 分析：要計(jì)算振動(dòng)位移必須解上述微分方程，因此需要一個(gè)積分模塊（ Integrator），被積函數(shù)是 sin(t)，因此需要一個(gè)正弦波輸入源模塊 (Sine Wave)，積分器的輸出（ x(t)）用示波器觀察，因此需要一個(gè)顯示輸出模塊 Scope。 圖 2： 新建模型窗口 圖 3：振動(dòng)位移的仿真結(jié)果 2. Simulink 功能模塊的處理與修飾 下面介紹對(duì)模塊的一些基本操作，包括模塊的移 動(dòng)、復(fù)制、刪除、轉(zhuǎn)向、改變大小、模塊命名、顏色設(shè)定、參數(shù)設(shè)定等。 ? 模塊的復(fù)制 方法 1：選中模塊，然后按住鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行拖曳即可復(fù)制同樣的一個(gè)功能模塊 /按住 ctrl鍵 。 ? 模塊的旋轉(zhuǎn) 為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時(shí)需要轉(zhuǎn)向。名稱在功能模塊上的位置也可以變換 180 度，可以用 Format 菜單中的 Flip Name 來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳。參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的 幫助，可以點(diǎn)擊其上的 help 按鈕。 ? 繪制信號(hào)線 由模塊的輸出端口拖曳鼠標(biāo)到另一模塊的輸入端口，或拖曳鼠標(biāo)由輸入端口到輸出端口，如下圖所示。按住鼠標(biāo)，并拖 曳到新位置。 ? 刪除信號(hào)線 同刪除模塊一樣，刪除信號(hào)線可以選中信號(hào)線，然后按 Delete 鍵，或者利用菜單【 Edit/Clear】或【 Edit/Cut】選項(xiàng)進(jìn)行刪除。 4. 設(shè)置仿真參數(shù)（選讀） 【說(shuō)明：該部分屬本次實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階內(nèi)容，如因時(shí)間關(guān)系可跳過(guò)不看。在模型窗口中依次點(diǎn)擊頂層菜單 Simulation Configuration Parameters，彈出設(shè)置仿真參數(shù)的對(duì)話框如下： 仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框主要包含以下五個(gè)選項(xiàng)卡： ① 解法設(shè)置（ Solver） 它允許用戶設(shè)置仿真的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間， 選擇解法器 ，說(shuō)明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項(xiàng)。 ⑤ 實(shí)時(shí)工具對(duì)話框診斷項(xiàng)（ RealTime Workshop） 主要用于與 C 語(yǔ)言編輯器的交換， 通過(guò)它可以直接從 SIMULINK 模型生成代碼并且自動(dòng)建立可以在不同環(huán)境下運(yùn)行的程序，這些環(huán)境包括實(shí)時(shí)系統(tǒng)和單機(jī)仿真。這些解法器分為兩種： 變步長(zhǎng)模式解法器： ode45， ode23， ode113， ode15s， ode23s， ode23t， ode23tb 和 discrete。 固定步長(zhǎng)模式解法器： ode5， ode4， ode3， ode2， ode1 和 discrete。 ode2：改進(jìn)的歐拉法。變步長(zhǎng)模式可以在仿真的過(guò)程中改變步長(zhǎng)，提供誤差控制和過(guò)零檢測(cè)。一般建議對(duì)于仿真時(shí)間不超過(guò) 15s 的采用默認(rèn)值即可，對(duì)于超過(guò) 15s 的每秒至少保證 5 個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)于超過(guò) 100s 的，每秒至少保證 3 個(gè)采樣點(diǎn)。如果它被設(shè)成了 auto，那么 simulink 為每一個(gè)狀態(tài)設(shè)置初始絕對(duì)誤差為 1e6。在 Load from workspace框中，用戶可以設(shè)置 MATLAB中的變量作為系統(tǒng)輸入信號(hào)或系統(tǒng)狀態(tài)初值，如下所述： （ 1） Input：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)輸入信號(hào)， 其格式為 [t, u]，其中 t、 u 均為列向量， t 為輸入信號(hào)的時(shí)間向量， u 為相應(yīng)時(shí)刻的信號(hào)取值。t=t39。 （ 2） Initial state：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)變量的初始值。 （ 2） States：輸出系統(tǒng)模型中的 所有狀態(tài)變量。對(duì)于向量而言即其維數(shù)，對(duì)于矩陣而言即其秩。 （ 4） Output options： 輸出選項(xiàng)，包含 3個(gè)可選項(xiàng) ? Refine output（細(xì)化輸出）：可以增加輸出數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)，使得輸出數(shù)據(jù)更加平滑。精細(xì)輸出只能在變步長(zhǎng)模式中才能使用，并且在 ode45 效果最好。 ? Produce specified output only：它的 意思是讓 simulink 只在指定的時(shí)間點(diǎn)上產(chǎn)生輸出。方法： 選擇 Simulink 菜單下的 start 選項(xiàng)來(lái)啟動(dòng)仿真，如果模型中有些參數(shù)沒(méi)有定義，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息提示框。若以x 代表當(dāng)前細(xì)菌的總數(shù)，則細(xì)菌的出生率可表示為： birth_rate = bx 細(xì)菌的死亡率可表示為： death_rate = px2 細(xì)菌總數(shù)的總變化率可表示為出生率與死亡率之差。最后需要一個(gè)示波器模塊（ Scope）用于顯示輸出。 步驟三：信號(hào)線連接 按照前述的方法將各模塊之間連接起來(lái)，如下圖所示： S u m S co p eP r o d u ct1sI n t e g r a t o r1G a i n 21G a i n 1 步驟四：模塊參數(shù)的設(shè)置 按下圖所示設(shè)置模塊的運(yùn)行參數(shù)： 其它的仿真參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)值即可。仿真結(jié)束后，雙擊示波器模塊，可觀察到仿真的結(jié)果曲線，如右圖示。 ? 改變注釋字體 要改變注釋內(nèi)容的字體，先選中注釋，選擇模型窗口菜單中的【 Format Font】選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)字體選擇的對(duì)話框，選中認(rèn)為合適的字體，然后按【 OK】。 8線 3線編碼器的真值表如下： 表一 : 8線 3線編碼器真值表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 Y0 Y1 Y2 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1