【正文】 m】 選項(xiàng)生成封裝模塊； ⑶ 使用封裝編輯器設(shè)置封裝文本、對(duì)話(huà)框和圖標(biāo)。此區(qū)包括一個(gè)滾動(dòng)項(xiàng)目列表、一套“加入”、“刪除”和“移動(dòng)”按鈕，以及 5個(gè)設(shè)置項(xiàng)目屬性的編輯區(qū)。這個(gè)選項(xiàng)決定了當(dāng)執(zhí)行 【 FormatFlip block】 或 【 FormalRotate Block】 指令時(shí)的圖標(biāo)形狀?；卣{(diào)可以是一句非常簡(jiǎn)單的 MATLAB命令。下一次打開(kāi)模型的時(shí)候， MATLAB會(huì)自動(dòng)提示： Enter the value: 并將輸入值賦給 In_val變量。init_block39。create_fig39。打開(kāi)后應(yīng)響應(yīng)如下事件： ? 雙擊模塊打開(kāi)用戶(hù)界面 (OpenF)。如果回調(diào)是關(guān)于模塊的，則此模塊的 Simulink路徑將成為 object。圖標(biāo)的左下角的坐標(biāo)定義為 (0,0)，模塊的右上角坐標(biāo)定義為 (1,1)。 因此，在封裝模塊中用到的變量要在封裝編輯器對(duì)話(huà)區(qū)或初始命令區(qū)中設(shè)置。它也包括三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都為一個(gè)自由區(qū)，既可填寫(xiě)也可以不填寫(xiě)。 ? 然后，指定示波器模塊把顯示數(shù)據(jù)保存到工作間中，并設(shè)置仿真的起始時(shí)間（ StartTime）為 0，終止時(shí)間（ StopTime）為 100。復(fù)制兩次此子系統(tǒng)模塊，并如圖 接起來(lái)。改變它們的標(biāo)簽會(huì)使子系統(tǒng)的輸入輸出端口的標(biāo)簽也隨著變化。在本例中，如果要比較在同一控制系統(tǒng)控制下不同發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，只需要替換新的發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)而不是重建一個(gè)新的系統(tǒng)。根據(jù)前面的介紹，基本可以創(chuàng)建任何物理系統(tǒng)的模型。 ? 微分部分在模型中起衰減的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力的上界和下界由兩個(gè)最值模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)（也可以用非線(xiàn)性模塊庫(kù)中的飽和模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)）。 ? 集合性 ? 這是指把一些個(gè)別的實(shí)體能組成更大實(shí)體的程度，有時(shí)要盡量從能合并成一個(gè)大的實(shí)體的角度考慮對(duì)一個(gè)系統(tǒng)實(shí)體的分割。 建立信號(hào)標(biāo)記的辦法是：雙擊要做標(biāo)記的線(xiàn)段，出現(xiàn)一個(gè)小 文本編輯框，在里面輸入標(biāo)記的文本，這樣就建立了一個(gè)信 號(hào)標(biāo)記。要用斜線(xiàn)表示，需要在連接時(shí)按住 Shift鍵。 Flip Block使模塊旋轉(zhuǎn) 180186。只要雙擊要設(shè)置參數(shù)的模塊就會(huì)彈出設(shè)置對(duì)話(huà)框，如圖 。 華中科技大學(xué) 研究生課程 34 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 建模方法 ? 模塊的操作 ? 模塊是建立 Simulink模型的基本單元。 Tables庫(kù) 華中科技大學(xué) 研究生課程 31 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 基本模塊 在 Simulink中，各功能模塊的參數(shù)描述都可以由用戶(hù)通過(guò)該模塊的模塊屬性對(duì)話(huà)框進(jìn)行操作給出或修改。 ? 為了建立有效的更新次序， Simulink根據(jù)輸入和輸出的關(guān)系將模塊分類(lèi)。在每一個(gè)時(shí)間步中， Simulink計(jì)算系統(tǒng)的輸入、狀態(tài)和輸出，并更新模型來(lái)反映計(jì)算出的值。 華中科技大學(xué) 研究生課程 9 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 Simulink的概述和基本操作 ? Simulink模型并不一定要包含全部的三種元素，在實(shí)際應(yīng)用中通?？梢匀鄙倨渲械囊粋€(gè)或兩個(gè)。 華中科技大學(xué) 研究生課程 6 2022/5/27 Simulink的概述和基本操作 ? 近幾年來(lái)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域， Simulink已經(jīng)成為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的軟件之一?？刂评碚?、仿真技術(shù)本身與計(jì)算機(jī)的接合就十分緊密，而隨著專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的研究深入和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，這種聯(lián)系呈現(xiàn)更加緊密。 S函數(shù)使 Simulink更加充實(shí)、完備，具有更強(qiáng)的處理能力。 ④ 決定模型中有無(wú)顯示設(shè)定的信號(hào)屬性，例如名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)值類(lèi)型以及大小等，并且檢查每個(gè)模塊是否能夠接受連接到它輸入端的信號(hào)。而對(duì)于連續(xù)狀態(tài)，則對(duì)連續(xù)狀態(tài)的微分（在模塊可調(diào)用的函數(shù)里，有一個(gè)用于計(jì)算連續(xù)微分的函數(shù)）進(jìn)行數(shù)值積分來(lái)獲得當(dāng)前的連續(xù)狀態(tài)。 ? 另外一個(gè)約束模塊更新次序的因素是用戶(hù)給模塊設(shè)定優(yōu)先級(jí)，Simulink在低優(yōu)先級(jí)模塊之前更新高優(yōu)先級(jí)模塊。 (5) Upper saturation limit 此參數(shù)用來(lái)設(shè)置飽和度上限。 ? 最簡(jiǎn)單的辦法是用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住要復(fù)制的模塊（首先打開(kāi)源模塊和目標(biāo)模塊所在的窗口），按住左鍵移動(dòng)鼠標(biāo)到相應(yīng)窗口（不用按住 Ctrl鍵），然后釋放，該模塊就會(huì)被復(fù)制過(guò)來(lái)，而源模塊不會(huì)被刪除。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越小（可以是負(fù)整數(shù)），優(yōu)先級(jí)越高。 ? (3) 改變模塊名的位置 ? 模塊名的位置有一定的規(guī)律，當(dāng)模塊的接口在左右兩側(cè)時(shí)，模塊名只能位于模塊的上下兩側(cè)，缺省在下側(cè)：當(dāng)模塊的接口在上下兩側(cè)時(shí)，模塊名只能位于模塊的左右兩側(cè)，缺省在左側(cè)。 ? (4)連線(xiàn)的分支 ? 我們經(jīng)常會(huì)碰到一些情況，需要把一個(gè)信號(hào)輸送到不同的模塊，這時(shí)就需要分支結(jié)構(gòu)的連線(xiàn)。 圖 信號(hào)標(biāo)記的建立 圖 信號(hào)標(biāo)記的傳遞 華中科技大學(xué) 研究生課程 49 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 系統(tǒng)仿真舉例 ? 利用 Simulink仿真，其仿真工作過(guò)程與我們前面幾節(jié)所介紹的仿真方法類(lèi)似，對(duì)應(yīng)與 Simulink采用的圖形輸入方式。 華中科技大學(xué) 研究生課程 52 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 系統(tǒng)仿真舉例 ? 空氣阻力的值為阻力系數(shù)，汽車(chē)前截面積 A和動(dòng)力學(xué)壓力 P三項(xiàng)的乘積。下面的例子可以更加具體的說(shuō)明混和系統(tǒng)的創(chuàng)建過(guò)程。比例增益系數(shù)也是 50。 ? 隨著模型越來(lái)越大、越來(lái)越復(fù)雜，人們很難輕易的讀懂它們。 一、壓縮子系統(tǒng) 把已經(jīng)存在的 Simulink模型中的某個(gè)部分或全部壓縮成子系統(tǒng)的操作如下： 步驟一： 首先使用范圍框?qū)⒁獕嚎s成子系統(tǒng)的部分選中，包括模塊和信號(hào)線(xiàn)，如圖 所示。 Systems模塊庫(kù)中拖一個(gè)子系統(tǒng)模塊到模型窗口中。 華中科技大學(xué) 研究生課程 73 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 ? 此時(shí)就可以很方便地 使用 Matlab變量對(duì)彈簧常數(shù) k1,k2,k3和小車(chē)質(zhì)量 m1,m2,m3進(jìn)行賦值。與例 ，這里可以直接在此對(duì)話(huà)框中輸入?yún)?shù)。 ? 上區(qū)為 Mask type區(qū)。所謂的圖標(biāo)框即圖標(biāo)的邊界線(xiàn)。而對(duì)示波器模塊，雙擊它將會(huì)執(zhí)行一個(gè)顯示示波器的回調(diào)函數(shù)。希望在用戶(hù)打開(kāi)模型的時(shí)候，模型會(huì)自動(dòng)提示要求輸入In_val的值。一旦程序被執(zhí)行，則回調(diào)將會(huì)成為模型的一個(gè)參數(shù)部分，運(yùn)行速度大大提高。,gcb)) % Don39。 ? 包含該模塊的模型被關(guān)閉 (ModelCloseF)，則關(guān)閉界面。 ? value是包含回調(diào)函數(shù)名的字符串。 若要對(duì)已經(jīng)封裝的模塊進(jìn)行解封裝操作，要先選中此模塊，打開(kāi)封裝編輯器，按下 Unmask按鈕，則封裝就被解開(kāi)。頂區(qū)的 【 Mask type】 同其它兩頁(yè)中的 【 Mask type】 是等同的。其內(nèi)容腦殼描述模塊的功用的簡(jiǎn)短語(yǔ)句或其它關(guān)于使用此模塊的注意事項(xiàng)等。每個(gè)封裝模塊都可以有一個(gè)自定義的圖標(biāo)用來(lái)設(shè)定參數(shù)的對(duì)話(huà)框，參數(shù)設(shè)定方法也與 Simulink模塊庫(kù)中的內(nèi)部模塊完全相同。 ⑵ 對(duì)小車(chē) 2，將標(biāo)簽為 LeftSpring 的增益模塊的增益系數(shù)設(shè)置為 k2，標(biāo)簽為RightSpring 的增益模塊的增益系數(shù)設(shè)置為 k3，標(biāo)簽為 1/mass的增益模塊的增益系數(shù)設(shè)置為 1/m2。因此一個(gè)理想的處理方法是在壓縮子系統(tǒng)之前先把模型保存一下，作為備份。 創(chuàng)建 Simulink子系統(tǒng)共有兩種方法： ? 本節(jié)先介紹一種類(lèi)似于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的子程序的處理方法 —— Simulink子系統(tǒng) ，然后講解一種更加好用的封裝子系統(tǒng)技術(shù)。一階數(shù)值微分近似為： ? 此微分近似的傳遞函數(shù)為： ? ? ? ?Tkvkvud1???? ?? ? ?????? ??zzTKzVzU dd 1華中科技大學(xué) 研究生課程 58 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 系統(tǒng)仿真舉例 ? 圖 PID控制器的汽車(chē)模型。 001*(u[1]+20*sin(*u[2]))^2，標(biāo)簽為Hill Force的應(yīng)填寫(xiě) 30*sin(*u[1])。設(shè)計(jì)汽車(chē)控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真。 華中科技大學(xué) 研究生課程 48 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 建模方法 ? 要實(shí)現(xiàn)信號(hào)標(biāo)記的傳遞，需要在上面列出的某個(gè)模塊的輸出端建立一個(gè)以 “ ” 開(kāi)頭的標(biāo)記。即先把鼠標(biāo)移到需要移動(dòng)的線(xiàn)段的位置，按住鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)位置，釋放鼠標(biāo)左鍵。如圖 。 華中科技大學(xué) 研究生課程 38 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 建模方法 ? 每個(gè)模塊都有一個(gè)內(nèi)容相同的特性（ Properties）設(shè)置對(duì)話(huà)框，如圖 。選取多個(gè)模塊時(shí)，在所有模塊所占區(qū)域的一角按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖向該區(qū)域的對(duì)角，在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)虛框，當(dāng)虛框包住了要選的所有模塊后，放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵，這時(shí)在所有被選模塊的角上都會(huì)出現(xiàn)小黑方塊，表示模塊被選中了。它用在當(dāng)重置信號(hào)中發(fā)生觸發(fā)事件時(shí)，模塊將照初始條件重置狀態(tài)。 ? 基于上述分類(lèi)， Simulink使用下面兩個(gè)基本規(guī)則對(duì)模塊進(jìn)行排序： ? ① 每個(gè)模塊必須在它驅(qū)動(dòng)的所有模塊更新之前被更新。 Simulink通過(guò)調(diào)用模塊的輸出函數(shù)計(jì)算模塊的輸出。若需要一個(gè)由幾個(gè)函數(shù)復(fù)合的特殊信號(hào)，則可以使用源模塊生成信號(hào)并將其送入 Matlab工作間或文件中。 ? Simulink模型可以用來(lái)模擬線(xiàn)性和非線(xiàn)性、連續(xù)和離散或者兩者的混合系統(tǒng) ， 也就是說(shuō)它可以用來(lái)模擬幾乎所有可能遇到動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。研究生課程 材料科學(xué)與工程學(xué)院 控制與接口技術(shù) 主講教師：葉春生 Tel:02787558370 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 華中科技大學(xué) 研究生課程 2 2022/5/27 控制與接口技術(shù) ?第一章 緒論 ?第二章 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的分析與校正 ?第三章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合 ?第四章 STM32處理器及其應(yīng)用 ?第五章 數(shù)控（ CNC）系統(tǒng)及其插補(bǔ)原理 ?第六章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ?第七章 SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境 華中科技大學(xué) 研究生課程 3 2022/5/27 ? Simulink的概述和基本操作 ? 基本模塊 ? 建模方法 ? 系統(tǒng)仿真舉例 ? ? 回調(diào) ? S函數(shù) ?本章小結(jié) 內(nèi)容提要 華中科技大學(xué) 研究生課程 4 2022/5/27 概述 ? 在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，許多科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)由于其復(fù)雜性越來(lái)越高，因此與計(jì)算機(jī)的接合日趨緊密。另外 Simulink還提供一套圖形動(dòng)畫(huà)的處理方法，使用戶(hù)可以方便的觀察到仿真的整個(gè)過(guò)程。 二、仿真運(yùn)行原理 Simulink仿真包括兩個(gè)階段；初始化階段和模型執(zhí)行階段 (1) 模塊初始化 在初始化階段主要完成以下工作 ： ① 模型參數(shù)傳給 Matlab進(jìn)行估值，得到的數(shù)值結(jié)果將作為模型的實(shí)際參數(shù)； ② 展開(kāi)模型的各個(gè)層次，每一個(gè)非條件執(zhí)行的子系統(tǒng)被它所包含的模塊所代替； 華中科技大學(xué) 研究生課程 10 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 Simulink的概述和基本操作 ③ 模型中的模塊按更新的次序進(jìn)行排序。 Simulink只把當(dāng)前值、模塊的輸入以及狀態(tài)量傳給這些函數(shù)計(jì)算模塊的輸出。這條規(guī)則確保了模塊被更新時(shí)輸入有效。 (2) initial condition source 此項(xiàng)用來(lái)從初始條件參數(shù)或外部模塊中獲取初始條件。此過(guò)程如圖 。它包括如下幾項(xiàng)： ? (1) 說(shuō)明（ Description） ? 是對(duì)該模塊在模型中用法的注釋。 圖 模塊的陰影效果 圖 調(diào)整模塊的方向 華中科技大學(xué) 研究生課程 42 2022/5/27 第七章 Simulink建模和仿真 建模方法 ? 五、模塊名的處理 ? (1) 模塊名的顯示與否選定模塊，選取菜單 Format下的 Hide Name，模塊名就會(huì)被隱藏，同時(shí) Hide Name改為 Show Name。 ? 還有一種情況如圖 ，要把一條直線(xiàn)分成斜線(xiàn)段。如圖 。 xeFwFhF?圖 斜坡上的汽車(chē) 由牛頓第二定律，汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程為： hwe FFFxm ?????eFKgF e 100,1 0 0 02 0 0 0 汽車(chē)的質(zhì)量為假設(shè)－ ??其中 m代表汽車(chē)的質(zhì)量， x為汽車(chē)的位移 。顯示模塊（ Display）用作速度表，而示波器模塊（ Scope）則記錄了速度變化曲線(xiàn)，如圖 。其中 ?