【正文】 “ 使能 ” 控制信號(hào)可以為標(biāo)量， 也可以為向量 。 當(dāng)為標(biāo)量信號(hào)時(shí) ， 只要該信號(hào)大于零 ，子系統(tǒng)就開始執(zhí)行；當(dāng)為向量信號(hào)時(shí) ， 只要其中一個(gè)信號(hào)大于零 ， 也 “ 使能 ” 子系統(tǒng) 。 【 例 】 積分分離式 PID控制器 。 這種 PID控制器可以讓控制器中的積分項(xiàng)在系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)投入運(yùn)行 ， 以提高穩(wěn)態(tài)精度；而在系統(tǒng)響應(yīng)處于瞬態(tài)過程時(shí) ， 將積分項(xiàng)斷開以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)質(zhì)量 。 積分分離式 PID控制器建立如圖所示： 使能模塊的控制信號(hào)為 delta與 abs(e)的差值 。 delta為一很小的正數(shù) ，當(dāng)偏差 e的絕對(duì)值小于 delta時(shí) ， 控制器的積分項(xiàng)才投入使用 ， 從而實(shí)現(xiàn)了控制器中的積分項(xiàng)的分離控制 。 條件子系統(tǒng) 2. 觸發(fā)子系統(tǒng) ? 觸發(fā)子系統(tǒng)只在觸發(fā)事件發(fā)生的時(shí)刻執(zhí)行 。 所謂觸發(fā)事件也就是觸發(fā)子系統(tǒng)的控制信號(hào) ， 一個(gè)觸發(fā)子系統(tǒng)只能有一個(gè)控制信號(hào) ， 在 Simulink中稱之為觸發(fā)輸入 。 (a) 觸發(fā)子系統(tǒng)模塊 (b) 觸發(fā)子系統(tǒng)模型 ? 觸發(fā)事件有 4種類型 ， 即上升沿觸發(fā) 、 下降沿觸發(fā) 、 跳變觸發(fā)和回調(diào)函數(shù)觸發(fā) 。 雙擊觸發(fā)子系統(tǒng)中的觸發(fā)器模塊（ Trigger） ， 在彈出的對(duì)話框中可選擇觸發(fā)類型 。 觸發(fā)子系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)示例 。 觸發(fā)器設(shè)為下降沿觸發(fā) ， 正弦輸入經(jīng)觸發(fā)控制后 ， 成為階梯波 ， 如圖所示 。 系統(tǒng)僅在脈沖信號(hào)的下降沿導(dǎo)通 ， 并保持導(dǎo)通時(shí)刻的輸入值至下一個(gè)脈沖下降沿 。 back ? ，初始條件 ??????????????????81024321.31.232221.1xxxxxxxxxxx 1 2 30x x x? ? ? ??????????????????81024321.31.232221.1xxxxxxxxxxx ? V時(shí)，求解表達(dá)式 y(t)的波形： ，其中y(0)=1。要求交 mdl文件及仿真結(jié)果的截圖。 )30100s i n (10)( ?? ttx ?yxdt tdy 314)( ???懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真 2. 懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué) Simulink仿真 ? 為便于建模 ， 將起重機(jī)動(dòng)力學(xué)方程改寫為： ? ?2s i nc oslmIgxlmpp??? ??? ????? ?ptpmmlmxcFx????? ???? s i nc os 2?????由以上二式可建立如圖所示的起重機(jī) Simulink模型 ： 圖中： lmp=mpl pt mm ?? 11k22k lmIlmpp?? ? V時(shí)，求解表達(dá)式 y(t)的波形： ，其中y(0)=1。要求交 mdl文件及仿真結(jié)果的截圖。 )30100s i n (10)( ?? ttx ?yxdt tdy 314)( ??? 1. 懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真 1. 懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)方程 mt mp ? F x 圖 954 懸吊式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 l ? ? )1(s i n22 ?lxdtdmxcFxm pt ???? ???式中， mt、 mp、 I、 c、 l、 F、 x、 ? 分別為起重機(jī)的小車質(zhì)量、吊重、吊重慣量、等價(jià)粘性摩擦系數(shù)、鋼絲繩長（不計(jì)繩重），小車驅(qū)動(dòng)力、小車位移以及鋼絲繩的擺角。 ? ? )2(c os22 ?ldtdmgmP pp ??)3(s i nc os)s i n(22 ???? ??IPllxdtdlm p ???小車水平方向受力方程 吊繩垂直方向受力方程 小車的力矩平衡方程 ? ? )(c o ss i n2 ???? ??? xlmglmlmI ppp ????? ? )(s i n22 ????? ?lxdtdmxcFxm pt ???由 （ 2） 、 （ 3）式去掉 P， 則有 2. 懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué) Simulink仿真 ? 在運(yùn)行仿真模型前 ， 須先計(jì)算出 k k2和 lmp。 設(shè) mt =50kg，mp=270kg， l=4m， c=20N/m?s， 在 MATLAB指令窗輸入以下指令 l=4。 c=20。 mp=270。 mt=50。 I=mp*l^2。 %計(jì)算吊重轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 lmp=l*mp。 k1=1/(mt+mp)。 k2=mp*l/(I+mp*l^2)。 2. 懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué) Simulink仿真 ? 設(shè)置仿真時(shí)間為 200s， 啟動(dòng) Simulink仿真 ， 則由小車位移示波器和 吊 重 擺 角 示 波 器 ， 可 觀 察 到 系 統(tǒng) 在 初 始 狀 態(tài) x(0)=0, ,?(0)=, 作用下 x、 ? 的變化過程曲線： 0)0( ?x?0)0( ???懸吊式起重機(jī)小車位移 懸吊式起重機(jī)吊重?cái)[角 四、 SIMULINK的仿真實(shí)例 雙環(huán)調(diào)速的電流環(huán)系統(tǒng)： 建立以上系統(tǒng)模型后，設(shè)置仿真時(shí)間為 1S，運(yùn)行仿真后，觀察示波器的輸出 例： SIMULINK的仿真實(shí)例（二） 系統(tǒng)傳遞函數(shù)如圖：求系統(tǒng)單位負(fù)反饋閉環(huán)單位階躍響應(yīng)，要求通過調(diào)節(jié)器的作用使系統(tǒng)滿足超調(diào)量 20%，上升時(shí)間 3s，調(diào)節(jié)時(shí)間 10s的要求。 示例： SIMULINK的仿真實(shí)例（二） 加入比例控制， P=3，可見上升時(shí)間加快，超調(diào)量增大，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但仍然存在穩(wěn)態(tài)誤差。加入積分環(huán)節(jié)，結(jié)果穩(wěn)態(tài)誤差基本為零，但超調(diào)量較大，需要調(diào)整這兩個(gè)參數(shù)以獲得更好效果。 Ti=， P=，曲線如下圖。上升時(shí)間為 ，調(diào)節(jié)時(shí)間為 ，超調(diào)量 %。 5 S函數(shù) ? S函數(shù)是 擴(kuò)展 Simulink功能 的強(qiáng)有力工具 ， 它使用戶可以利用 MATLAB、 C語言 、 C++語言等程序創(chuàng)建自己定義的Simulink模塊 。 C， C++， Ada， and Fortan SFunctions需要編譯為 Mex文件 ， 就和其它 MEX文件一樣 ， Simulink可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)的調(diào)用這些文件 。 ? S函數(shù)使用的是 一種比較特殊的調(diào)用格式 ， 可以和 Simulink求解器交互式操作 。 SFunctions功能非常全面 ， 適用于連續(xù) 、 離散以及混合系統(tǒng) 。 ? S函數(shù)允許用戶向模型中添加自己編寫的模塊 ， 只要按照一些簡(jiǎn)單的 規(guī)則 ， 就可以在 SFunctions添加設(shè)計(jì)算法 。 在編寫好 SFunctions之后就可以在 SFunctions模塊中添加相應(yīng)得函數(shù)名 ， 也可以通過封裝技術(shù)來訂制自己的交互界面 。 S函數(shù)的調(diào)用 ? 在 Simulink使用 SFunctions的方法就是從Simulink中的 UserDefined Functions模塊庫中向Simulink模型文件窗口中拖放 SFunction模塊 。然后在 SFunctions模塊的對(duì)話框中的 SFunctions Name框中輸入 S函數(shù)的文件名 ，在 SFunctions Parameters框中輸入 S函數(shù)的 參數(shù)值 。 ? 在點(diǎn)擊 edit的選項(xiàng)后可以編輯 S函數(shù)的代碼部分，利用 S函數(shù)實(shí)現(xiàn)需要的功能主要是代碼部分的修改。 ? 對(duì)于代碼部分的修改，可以使用 MATLAB語言按照 SFunctions的格式來編寫代碼。 MATLAB提供了一個(gè)模板文件，方便 SFunction的編寫，該模板文件位于 MATLAB根目錄toolbox/Simulink/blocks下 模板函數(shù)的代碼如下： function [sys,x0,str,ts] = sfuntmpl(t,x,u,flag) switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes。 case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u)。 case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u)。 case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u)。 case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)。 case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u)。 otherwise error([39。Unhandled flag = 39。,num2str(flag)])。 end function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes。 = 0。 = 0。 = 0。 = 0。 = 1。 = 1。 sys = simsizes(sizes)。 x0 = []。 str = []。 ts = [0 0]。 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = []。 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys = []。 function sys=mdlOutputs(t,x,u) sys = []。 function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1。 sys = t + sampleTime。 function sys=mdlTerminate(t,x,u) sys = []。 ? M文件 SFunctions可用的子函數(shù)說明如下： （ 1） mdlInitializeSizes：定義 SFunction模塊的基本特性，包括采樣時(shí)間、連續(xù)或者離散狀態(tài)的初始條件和 sizes數(shù)組。 （ 2） mdlDerivatives：計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的微分方程。 （ 3） mdlUpdate：更新離散狀態(tài)、采樣時(shí)間和主時(shí)間同步的要求。 （ 4） mdlOutputs：計(jì)算 SFunction的輸出。 （ 5） mdlGetTimeOfNextVarHit: 計(jì)算下一個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)的絕對(duì)時(shí)間。 （ 6） mdlTerminate：結(jié)束仿真任務(wù)。 ? Sfunction默認(rèn)的 4個(gè)輸入?yún)?shù) t、 x、 u和 flag，他們的次序不能變動(dòng)，各自代表的意義是： t：表示當(dāng)前仿真時(shí)刻，是采用絕對(duì)計(jì)量的時(shí)間值，是從仿真開始模型運(yùn)行時(shí)間的計(jì)量值。 x：模塊的狀態(tài)向量，包括連續(xù)狀態(tài)向量和離散狀態(tài)向量。 u：模塊的輸入向量。 flag：執(zhí)行不同操作的標(biāo)記變量。 ? SFunction默認(rèn)的 4個(gè)返回參數(shù)為 sys、 x0、 str和 ts，他們的次序也不能改變，代表的意義為： sys：通用返回函數(shù)； x0：初始狀態(tài)值，當(dāng) flag的值為 0時(shí)才有效； str：沒有明確定義，是 Math Works為將來應(yīng)用所作的保留。 ts：一個(gè) m 2矩陣，它的兩列分別表示采樣時(shí)間間隔和偏移。