【正文】 另外 ， 如果系統(tǒng)中包含代數(shù)環(huán) ， 在 Execution Order窗口中也會(huì)顯示相關(guān)的系統(tǒng)模塊 。 使用調(diào)試器輸出窗口中的Execution Order窗口可以顯示系統(tǒng)模塊的調(diào)試順序 。圖 示意圖。 Simulink允許用戶使用逐時(shí)間步方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。圖 塊執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)試的示意圖。當(dāng)此模塊被執(zhí)行完畢時(shí)，在調(diào)試器輸出窗口中將顯示相應(yīng)的系統(tǒng)仿真時(shí)刻、模塊的輸入與輸出。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 系統(tǒng)調(diào)試斷點(diǎn)設(shè)置 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 3． 逐模塊執(zhí)行調(diào)試 系統(tǒng)模型一旦進(jìn)入調(diào)試模式，使用調(diào)試器工具欄中的第一個(gè)按鈕‘執(zhí)行下一模塊’，便可逐模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。 （ 2） 在子系統(tǒng)中增益模塊 （ Gain模塊 ） 之前設(shè)置斷點(diǎn)：選擇 Gain模塊 ， 然后單擊 Simulink調(diào)試器工具欄中‘ 在指定模塊之前設(shè)置斷點(diǎn) ’ 圖標(biāo)即可 。 接下來(lái)以圖 所示的系統(tǒng)模型為例說(shuō)明 Simulink的調(diào)試技術(shù) ， 系統(tǒng)模型如圖 。 （ 3） Status：輸出調(diào)試狀態(tài) ， 如當(dāng)前仿真時(shí)間 、 缺省調(diào)試命令 （ 執(zhí)行至下一模塊或是執(zhí)行至下一時(shí)間步 ） 、調(diào)試斷點(diǎn)設(shè)置以及斷點(diǎn)數(shù)等狀態(tài)信息 。 圖 Simulink的調(diào)試器輸出窗口： 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 調(diào)試結(jié)果輸出 調(diào)試執(zhí)行順序 調(diào)試狀態(tài) 圖 調(diào)試器輸出窗口 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： （ 1） Outputs：輸出調(diào)試結(jié)果 ， 如調(diào)試時(shí)刻 、 調(diào)試的模塊以及模塊輸入輸出等 。 Simulink調(diào)試器提供了五種斷點(diǎn)條件設(shè)置 ， 如圖 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 斷點(diǎn)顯示框 顯示斷點(diǎn)設(shè)置，以及斷點(diǎn)模塊的輸入輸出 移去斷點(diǎn) 圖 斷點(diǎn)顯示框 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 一般說(shuō)來(lái) ， 用戶可以在調(diào)試之前在指定的模塊之前設(shè)置斷點(diǎn) 。 1． Simulink調(diào)試器工具欄 Simulink調(diào)試器工具欄命令功能介紹如圖 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 Simulink調(diào)試器窗口 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 調(diào)試器的操作設(shè)置與功能 啟動(dòng) Simulink調(diào)試器 ， 設(shè)置合適的調(diào)試斷點(diǎn)之后 ，便可以對(duì)系統(tǒng)模型中指定的模塊或信號(hào)進(jìn)行調(diào)試了 。 因此 ， 在介紹 Simulink調(diào)試器功能時(shí) ， 這里僅以最為簡(jiǎn)單的例子對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明 ， 以便具有不同專業(yè)背景的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都可以很好的理解 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 不同領(lǐng)域中的不同的系統(tǒng)模型 ， 其復(fù)雜程度往往相差懸殊 ， 對(duì)系統(tǒng)模型調(diào)試的復(fù)雜程度也大不相同 。 Simulink作為高性能的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、 仿真與分析平臺(tái) ， 給用戶提供了強(qiáng)大的模型調(diào)試工具 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 使用 Workspace I/O設(shè)置的仿真結(jié)果 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 此時(shí)查看 Matlab的工作空間 ， 用戶可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仿真結(jié)果 （ 仿真時(shí)間 、 系統(tǒng)狀態(tài) 、 系統(tǒng)運(yùn)算結(jié)果以及最終狀態(tài)等 ） 被正確的輸出到 Matlab工作空間中 ， 這里不再贅述 。 xInitial=[0,1]。 u=sin(t)。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 Workspace I/O設(shè)置舉例 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 在運(yùn)行仿真之前 ， 首先需要生成系統(tǒng)輸入信號(hào)與狀態(tài)初始值 ， 在 Matlab命令窗口中鍵入如下命令： t=1::10。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 上面簡(jiǎn)單介紹了 Workspace I/O選項(xiàng)卡的設(shè)置與功能 ，下面舉例說(shuō)明 。 （ 2） Format：表示輸出數(shù)據(jù)類型 。 （ 4） Final state：輸出系統(tǒng)模型中的最終狀態(tài)變量取值 ， 即最后仿真時(shí)刻處的狀態(tài)值 。 （ 2） States：輸出系統(tǒng)模型中所有的狀態(tài)變量 。 另外 ， 輸入信號(hào)與狀態(tài)變量需要按照系統(tǒng)模型中 Inport模塊 （ 即 In1模塊 ） 的順序進(jìn)行正確設(shè)置 。初始值 xInitial可為行向量 。 輸入信號(hào)與 Simulink的接口由 Inport模塊 （ In1模塊 ） 實(shí)現(xiàn) 。 在 Load form 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)或是系統(tǒng)狀態(tài)初始值 ， 如下所述： （ 1） Input：用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)輸入信號(hào) 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 Workspace I/O選項(xiàng)卡 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 1． 從 Matlab工作空間獲得系統(tǒng)輸入 （ Load form workspace） 雖然 Simulink提供了多種系統(tǒng)輸入信號(hào) ， 但并不能完全滿足需要 。 使用 Scope模塊可以直接顯示系統(tǒng)仿真結(jié)果 ， 非常有利于對(duì)系統(tǒng)的定性分析 ， 但并不利于系統(tǒng)的定量分析 。 此時(shí)行駛控制系統(tǒng)為典型的二階欠阻尼控制系統(tǒng) 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 行駛控制器參數(shù)設(shè)置： P = 1 I = D = 0 行駛控制器P I D 參數(shù)： P = 5 I = D = 2 圖 不同控制參數(shù)下的仿真結(jié)果 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)的目的是使汽車(chē)的速度在較短的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地達(dá)到指定的速度 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 4． 系統(tǒng)仿真與分析 在對(duì)系統(tǒng)模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置之后 ， 接下來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析 。系統(tǒng)仿真參數(shù) （ 1） 仿真時(shí)間范圍：從 0至 1000s。 （ 3） Integrator模塊：初始狀態(tài)為 0， 即速度初始值為 0。汽車(chē)動(dòng)力機(jī)構(gòu)參數(shù) （ 1） Gain模塊：取值為 1/m， 即 1/1000。 （ 2） P、 I、 D增益模塊：取值分別為 、 0。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink （ 2） Gain模塊：增益取值為 50。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 位置變換器 汽車(chē)動(dòng)力機(jī)構(gòu) 圖 汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)之位置變換器與汽車(chē)動(dòng)力機(jī)構(gòu) 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 B 行駛控制系統(tǒng)之行駛控制器 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 3． 系統(tǒng)模塊參數(shù)設(shè)置與仿真參數(shù)設(shè)置 在建立系統(tǒng)模型之后 ， 接下來(lái)按照系統(tǒng)的要求設(shè)置系統(tǒng)模塊參數(shù)與仿真參數(shù) 。 （ 4） Subsystems模塊庫(kù)中的 Subsystem子系統(tǒng)模塊：用來(lái)對(duì)系統(tǒng)不同的部分進(jìn)行封裝 。 （ 2） Discrete模塊庫(kù)中的 Unit Delay單位延遲模塊：用來(lái)實(shí)現(xiàn)行駛控制器 （ 即 PID控制器 ） 。 bvvmF ?? ?3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 1． 建立汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)的模型 按照汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)的物理模型與數(shù)學(xué)描述建立系統(tǒng)模型 。 其功能是在牽引力的作用下改變汽車(chē)速度 ， 使其達(dá)到指定的速度 。 行駛控制器為一典型的 PID控制器 ， 其數(shù)學(xué)描述為： 積分環(huán)節(jié)： 微分環(huán)節(jié)： 系統(tǒng)輸出： )()1()( nunxnx ???)1()()( ??? nunund)()()()( nDdnIxnPuny ???3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 離散行駛控制器 行駛控制器是整個(gè)汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)的核心部分 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 1． 汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)的物理模型與數(shù)學(xué)描述 由系統(tǒng)的工作原理來(lái)看 ， 汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)為典型的反饋控制系統(tǒng) 。 （ 2） 測(cè)量汽車(chē)的當(dāng)前速度 ， 并求取它與指定速度的差值 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)：行駛控制系統(tǒng) 汽車(chē)行駛控制系統(tǒng)是應(yīng)用非常廣泛的控制系統(tǒng)之一 ，其主要目的是對(duì)汽車(chē)速度進(jìn)行合理的控制 。 下面舉例說(shuō)明變步長(zhǎng)連續(xù)求解器對(duì)信號(hào)采樣時(shí)間的匹配問(wèn)題 ， 如圖 。 只需選擇 Format菜單中的 Sample time colors命令便可實(shí)現(xiàn)這一功能 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 由于混合系統(tǒng)中信號(hào)類型不一 ， 使用同樣的樣式表示信號(hào)不利于用戶對(duì)系統(tǒng)模型的理解 。Simulink中的變步長(zhǎng)連續(xù)求解器充分考慮到了連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)采樣時(shí)間的匹配問(wèn)題。 為改善此系統(tǒng)的性能 （ 如降低系統(tǒng)的超調(diào)量 、 減小系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間等 ） ， 可以對(duì)比例 微分控制器進(jìn)行調(diào)整 （ 改變 Gain、 Gain1模塊的增益 ） 以獲得更好的性能 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 3． 仿真分析 在對(duì)模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)進(jìn)行合適的設(shè)置之后 ，運(yùn)行系統(tǒng)仿真 ， 結(jié)果如圖 。 （ 4） 絕對(duì)誤差 （ Absolute tolerance） 為 1e6。 （ 2） 使用變步長(zhǎng)連續(xù)求解器 （ variablestep） ， 仿真算法為 ode45。 （ 3） 其它各模塊的參數(shù)設(shè)置如圖 。 系統(tǒng)模型中模塊參數(shù)設(shè)置如下： （ 1） ZeroPole模塊設(shè)置：設(shè)置零點(diǎn) Zeros為 [ ]、 設(shè)置極點(diǎn) Poles為 [0 ]、 設(shè)置增益為 1。 下面以比例 微分控制器系統(tǒng)模型的建立為例進(jìn)行說(shuō)明 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 1. 建立線性連續(xù)系統(tǒng)的模型 建立線性連續(xù)系統(tǒng)模型的方法與建立一般線性系統(tǒng)模型的方法沒(méi)有什么本質(zhì)的區(qū)別 。 由于非線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 、 仿真與分析技術(shù)都比較復(fù)雜 ， 而且還不成熟 ， 尚無(wú)通用的理論形成；而線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 、 仿真分析比較簡(jiǎn)單 ， 故其應(yīng)用非常廣泛 。 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Simulink 圖 新的仿真參數(shù)設(shè)置下的仿真結(jié)果 3 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Si