【文章內容簡介】 ，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)的設定，可以使模塊輸出向量信號。 Simulink模型的構建是通過用線將各種功能模塊進行連接而構成的。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進行設定，其中signal name屬性的作用是標明信號的名稱，設置這個名稱反映在模型上的直接效果就是與該信號有關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)設計組合新的功能模塊： (1)將Signalamp。Systems 模塊庫中的Subsystem功能模塊復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，得出仿真結果。運行一個仿真的完整過程分成三個步驟：設置仿真參數(shù)，啟動仿真和仿真結果分析。 設置仿真參數(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，它允許用戶設置仿真的開始和結束時間，選擇解法器，說明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項。此頁可以進行的設置有：選擇仿真開始和結束的時間；選擇解法器，并設定它的參數(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為0，而結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。如果它被設成了auto，那么simulink為每一個狀態(tài)設置初始絕對誤差為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換，它會給出錯誤提示。所謂的非法采樣速率轉換指兩個工作在不同采樣速率的模塊之間的直接連接。在實時多任務系統(tǒng)中，如果任務之間存在非法采樣速率轉換，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。通過檢查這種轉換，Multitasking將有助于用戶建立一個符合現(xiàn)實的多任務系統(tǒng)的有效模型。 使用速率轉換模塊可以減少模型中的非法速率轉換，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換，它在建立單任務系統(tǒng)模型時非常有用，在這種系統(tǒng)就不存在任務同步問題。 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設置仿真時間步間插入的輸出點數(shù)。產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生輸出。為此解法器要調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，此頁主要用來設置Simulink與MATLAB工作空間交換數(shù)值的有關選項。 Load from workspace：選中前面的復選框即可從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選框使相應的變量有效。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：用來設置存往工作空間的有關選項。Limit rows to last用來設定Simulink仿真結果最終可存往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、結構struct及帶時間的結構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、是否禁止復用緩存、是否進行不同版本的Simulink的檢驗等幾項。 設置仿真參數(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。如果一切設置無誤，則開始仿真運行，結束時系統(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