【文章內(nèi)容簡介】 ，大多數(shù)模塊的輸出都為標量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動進行匹配。某些模塊通過對參數(shù)的設(shè)定，可以使模塊輸出向量信號。 Simulink模型的構(gòu)建是通過用線將各種功能模塊進行連接而構(gòu)成的。用鼠標可以在功能模塊的輸入與輸出端之間直接連線。所畫的線可以改變粗細、設(shè)定標簽，也可以把線折彎、分支： (1)改變粗細：線所以有粗細是因為線引出的信號可以是標量信號或向量信號，當選中Format菜單下的Wide Vector Lines時，線的粗細會根據(jù)線所引出的信號是標量還是向量而改變，如果信號為標量則為細線，若為向量則為粗線。選中Vector Line Widths則可以顯示出向量引出線的寬度，即向量信號由多少個單一信號合成 (2)設(shè)定標簽：只要在線上雙擊鼠標，即可輸入該線的說明標簽。也可以通過選中線，然后打開Edit菜單下的Signal Properties進行設(shè)定，其中signal name屬性的作用是標明信號的名稱，設(shè)置這個名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關(guān)的端口相連的所有直線附近都會出現(xiàn)寫有信號名稱的標簽。線的折彎：按住Shift鍵，再用鼠標在要折彎的線處單擊一下，就會出現(xiàn)圓圈，表示折點，利用折點就可以改變線的形狀 (3)線的分支：按住鼠標右鍵，在需要分支的地方拉出即可以?；蛘甙醋trl鍵，并在要建立分支的地方用鼠標拉出即可。 一種方法是采用Signalamp。Systems 模塊庫中的Subsystem功能模塊，利用其編輯區(qū)設(shè)計組合新的功能模塊： (1)將Signalamp。Systems 模塊庫中的Subsystem功能模塊復(fù)制到打開的模型窗口中 (2)雙擊Subsystem功能模塊，進入自定義功能模塊窗口，從而可以利用已有的基本功能模塊設(shè)計出新的功能模塊另一種方法是將現(xiàn)有的多個功能模塊組合起來，形成新的功能模塊。對于很大的Simulink模型，通過自定義功能模塊可以簡化圖形，減少功能模塊的個數(shù)，有利于模型的分層構(gòu)建： (1)在模型窗口中建立所定義功能模塊的子模塊 (2)用鼠標將這些需要組合的功能模塊框住，然后選擇Edit菜單下的Create Subsystem即可。 Simulink仿真的運行 構(gòu)建好一個系統(tǒng)的模型之后，接下來的事情就是運行模型，得出仿真結(jié)果。運行一個仿真的完整過程分成三個步驟：設(shè)置仿真參數(shù)，啟動仿真和仿真結(jié)果分析。 設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器，選擇Simulation菜單下的Parameters命令，就會彈出一個仿真參數(shù)對話框，它主要用三個頁面來管理仿真的參數(shù)： (1)Solver頁，它允許用戶設(shè)置仿真的開始和結(jié)束時間，選擇解法器，說明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項。此頁可以進行的設(shè)置有：選擇仿真開始和結(jié)束的時間；選擇解法器，并設(shè)定它的參數(shù)；選擇輸出項。 1)仿真時間：注意這里的時間概念與真實的時間并不一樣，只是計算機仿真中對時間的一種表示，比如10秒的仿真時間，則需要執(zhí)行100步，若把步長減小，則采樣點數(shù)增加，那么實際的執(zhí)行時間就會增加。一般仿真開始時間設(shè)為0，而結(jié)束時間視不同的因素而選擇?？偟恼f來，執(zhí)行一次仿真要耗費的時間依賴于很多因素，包括模型的復(fù)雜程度、解法器及其步長的選擇、計算機時鐘的速度等等。 2)仿真步長模式：用戶在Type后面的第一個下拉選項框中指定仿真的步長選取方式，可供選擇的有Variablestep（變步長）和Fixedstep（固定步長）方式。 變步長模式可以在仿真的過程中改變步長，提供誤差控制和過零檢測。固定步長模式在仿真過程中提供固定的步長，不提供誤差控制和過零檢測。用戶還可以在第二個下拉選項框中選擇對應(yīng)模式下仿真所采用的算法。 3)變步長模式解法器有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete ode45：缺省值，四/五階龍格－庫塔法，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，但不適用于剛性（stiff）系統(tǒng)。它是單步解法器，也就是，在計算y(tn)時，它僅需要最近處理時刻的結(jié)果y(tn1)。一般來說，面對一個仿真問題最好是首先試試ode45 ode23：二/三階龍格－庫塔法，它在誤差限要求不高和求解的問題不太難的情況下，可能會比ode45更有效，它也是一個單步解法器 ode113：是一種階數(shù)可變的解法器，它在誤差容許要求嚴格的情況下通常比ode45有效，ode113是一種多步解法器，也就是在計算當前時刻輸出時，它需要以前多個時刻的解 ode15s：是一種基于數(shù)字微分公式的解法器（NDFs），也是一種多步解法器。適用于剛性系統(tǒng)，當用戶估計要解決的問題是比較困難的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s ode23s：它是一種單步解法器，專門應(yīng)用于剛性系統(tǒng)，在弱誤差允許下的效果好于ode15s，它能解決某些ode15s所不能有效解決的stiff問題ode23t：是梯形規(guī)則的一種自由插值實現(xiàn)。這種解法器適用于求解適度stiff的問題而用戶又需要一個無數(shù)字振蕩的解法器的情況。ode23tb：是TRBDF2的一種實現(xiàn)， TRBDF2 是具有兩個階段的隱式龍格－庫塔公式 discrtet：當Simulink檢查到模型沒有連續(xù)狀態(tài)時使用它 4)固定步長模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。 ode5：缺省值，是ode45的固定步長版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng) ode4：四階龍格－庫塔法，具有一定的計算精度 ode3：固定步長的二/三階龍格－庫塔法 ode2：改進的歐拉法 ode1：歐拉法 discrete：是一個實現(xiàn)積分的固定步長解法器，它適合于離散無連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng) 5)步長參數(shù)：對于變步長模式，用戶可以設(shè)置最大的和推薦的初始步長參數(shù)，缺省情況下，步長自動地確定，它由值auto表示Maximum step size（最大步長參數(shù)）：它決定了解法器能夠使用的最大時間步長，它的缺省值為“仿真時間/50”，即整個仿真過程中至少取50個取樣點，但這樣的取法對于仿真時間較長的系統(tǒng)則可能帶來取樣點過于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對于仿真時間不超過15s的采用默認值即可，對于超過15s的每秒至少保證5個采樣點，對于超過100s的，每秒至少保證3個采樣點 Initial step size（初始步長參數(shù)）：一般建議使用“auto”默認值即可仿真精度的定義（對于變步長模式） Relative tolerance（相對誤差）：它是指誤差相對于狀態(tài)的值，是一個百分比，缺省值為1e3，%。 Absolute tolerance（絕對誤差）：表示誤差值的門限，或者是說在狀態(tài)值為零的情況下，可以接受的誤差。如果它被設(shè)成了auto，那么simulink為每一個狀態(tài)設(shè)置初始絕對誤差為1e6 6)Mode（固定步長模式選擇） Multitasking：選擇這種模式時，當simulink檢測到模塊間非法的采樣速率轉(zhuǎn)換，它會給出錯誤提示。所謂的非法采樣速率轉(zhuǎn)換指兩個工作在不同采樣速率的模塊之間的直接連接。在實時多任務(wù)系統(tǒng)中，如果任務(wù)之間存在非法采樣速率轉(zhuǎn)換，那么就有可能出現(xiàn)一個模塊的輸出在另一個模塊需要時卻無法利用的情況。通過檢查這種轉(zhuǎn)換，Multitasking將有助于用戶建立一個符合現(xiàn)實的多任務(wù)系統(tǒng)的有效模型。 使用速率轉(zhuǎn)換模塊可以減少模型中的非法速率轉(zhuǎn)換，Simulink提供了兩個這樣的模塊：unit delay模塊和zeroorder hold模塊。對于從慢速率到快速率的非法轉(zhuǎn)換，可以在慢輸出端口和快輸入端口插入一個單位延時unit delay模塊。而對于快速率到慢速率的轉(zhuǎn)換，則可以插入一個零階采樣保持器zeroorder hold。 Singletasking：這種模式不檢查模塊間的速率轉(zhuǎn)換，它在建立單任務(wù)系統(tǒng)模型時非常有用，在這種系統(tǒng)就不存在任務(wù)同步問題。 Auto：這種模式，simulink會根據(jù)模型中模塊的采樣速率是否一致，自動決定切換到multitasking和singletasking。 7)輸出選項 Refine output：這個選項可以理解成精細輸出，其意義是在仿真輸出太稀松時，simulink會產(chǎn)生額外的精細輸出，這一點就像插值處理一樣。用戶可以在refine factor設(shè)置仿真時間步間插入的輸出點數(shù)。產(chǎn)生更光滑的輸出曲線，改變精細因子比減小仿真步長更有效。精細輸出只能在變步長模式中才能使用，并且在ode45效果最好。 Produce additional output：它允許用戶直接指定產(chǎn)生輸出的時間點。一旦選擇了該項，則在它的右邊出現(xiàn)一個output times編輯框，在這里用戶指定額外的仿真輸出點，它既可以是一個時間向量，也可以是表達式。與精細因子相比，這個選項會改變仿真的步長。 Produce specified output only：它的意思是讓simulink只在指定的時間點上產(chǎn)生輸出。為此解法器要調(diào)整仿真步長以使之和指定的時間點重合。這個選項在比較不同的仿真時可以確保它們在相同的時間輸出。 (2)Workspace I/O頁，此頁主要用來設(shè)置Simulink與MATLAB工作空間交換數(shù)值的有關(guān)選項。 Load from workspace：選中前面的復(fù)選框即可從MATLAB工作空間獲取時間和輸入變量，一般時間變量定義為t，輸入變量定義為u。 Initial state用來定義從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。 Save to workspace：用來設(shè)置存往MATLAB工作空間的變量類型和變量名，選中變量類型前的復(fù)選框使相應(yīng)的變量有效。一般存往工作空間的變量包括輸出時間向量（Time）、狀態(tài)向量（States）和輸出變量（Output）。Final state用來定義將系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值存往工作空間所使用的變量名。 Save option：用來設(shè)置存往工作空間的有關(guān)選項。Limit rows to last用來設(shè)定Simulink仿真結(jié)果最終可存往MATLAB工作空間的變量的規(guī)模，對于向量而言即其維數(shù)，對于矩陣而言即其秩；Decimation設(shè)定了一個亞采樣因子，它的 缺省值為1，也就是對每一個仿真時間點產(chǎn)生值都保存，而若為2，則是每隔一個仿真時刻才保存一個值。Format用來說明返回數(shù)據(jù)的格式，包括矩陣matrix、結(jié)構(gòu)struct及帶時間的結(jié)構(gòu)struct with time。 (3)Diagnostics頁，允許用戶選擇Simulink在仿真中顯示的警告信息的等級啟動仿真此頁分成兩個部分：仿真選項和配置選項。 配置選項下的列表框主要列舉了一些常見的事件類型，以及當Simulink檢查到這些事件時給予的處理。 仿真選項options主要包括是否進行一致性檢驗、是否禁用過零檢測、是否禁止復(fù)用緩存、是否進行不同版本的Simulink的檢驗等幾項。 設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器之后，就可以啟動仿真而運行。選擇Simulink菜單下的start選項來啟動仿真，如果模型中有些參數(shù)沒有定義，則會出現(xiàn)錯誤信息提示框。如果一切設(shè)置無誤，則開始仿真運行，結(jié)束時系統(tǒng)會發(fā)出一鳴叫聲。除了直接在Simulink環(huán)境下啟動仿真外，還可以在MATLAB命令窗口中通過函數(shù)進行，格式如下： [t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[to tf],simset(‘參數(shù)1’,參數(shù)值1,‘參數(shù)2’,參數(shù)值2, …)) 其中to為仿真起始時間，tf為仿真終止時間。[t,x,y]為返回值，t為返回的時間向量值，x為返回的狀態(tài)值，y為返回的輸出向量值。simset定義了仿真參數(shù)，包括以下一些主要參數(shù)： AbsTol：默認值為1e6設(shè)定絕對誤差范圍。 Decimation：默認值為1，決定隔多少個點返回狀態(tài)和輸出值。 Solver：解法器的選擇。 MaxRows：默認值