【正文】 。 ④ 點(diǎn)擊模型窗口中的 按鈕，運(yùn)行仿真。 ② 在 simulink 模塊庫(kù)瀏覽器中，將創(chuàng)建系統(tǒng)模型所需要的功能模塊用鼠標(biāo)拖放到新建的模型窗口中，如圖 2 所示。 ? 創(chuàng)建 SIMULINK 模型 在 simulink 中 創(chuàng)建系統(tǒng)模型的步驟： 源 模 塊 系 統(tǒng) 模 塊 輸出顯示模塊 ① 新建一個(gè)空白的模型窗口（只有在模型窗口中才能創(chuàng)建用戶自己的系統(tǒng)模型）。 當(dāng)然對(duì)于具體的 SIMULINK 模型而，不一定完全地包含這三大組件。 通常，用戶創(chuàng)建的 Simulink 模型包含下列三部分“組件”： ? 輸入信號(hào)源（ Sources）：可以是常數(shù)、時(shí)鐘、白噪聲、正弦波、階梯波、掃頻信號(hào)、脈沖生成器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器等信號(hào)源或者是用戶自定義的信號(hào)； ? 系統(tǒng)（ System）：即被模擬系統(tǒng)的 SIMULINK 方框圖；系統(tǒng)模塊作為中心模塊是Simulink 仿真建模所要解決的主要部分。 Tables）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 F 用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）進(jìn)行運(yùn)算 MATLAB F 利用 matlab 的現(xiàn)有函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算 SFunction 調(diào)用自編的 S 函數(shù) 的程序進(jìn)行運(yùn)算 LookUp Table 建立輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配） LookUp Table(2D) 建 立兩個(gè)輸入信號(hào)的查詢表（線性峰值匹配） 表 4：數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊（ Math）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Sum 加減運(yùn)算 Product 乘運(yùn)算 Dot Product 點(diǎn)乘運(yùn)算 Gain 增益模塊 Math Function 包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、求平方、開(kāi)根號(hào)等常用數(shù)學(xué)函數(shù) Trigonometric Function 三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等 MinMax 最值運(yùn)算 Abs 取絕對(duì)值 Sign 符號(hào)函數(shù) Logical Operator 邏輯運(yùn)算 RealImag to Complex 由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù) 輸出 Complex to MagnitudeAngle 由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出 MagnitudeAngle to Complex 由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出 Complex to RealImag 由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出 Relational Operator 關(guān)系運(yùn)算 表 5：非線性模塊（ Nonlinear）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Saturation 飽和輸出，讓輸出超過(guò)某一值時(shí)能夠飽和 Relay 滯 環(huán)比較器，限制輸出值在某一范圍內(nèi)變化 Switch 開(kāi)關(guān)選擇，依據(jù)第二輸入端的值，選擇輸出第一或第三輸入端的值 Manual Switch 手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) 表 6：信號(hào)和系統(tǒng)模塊（ Signal amp。Systems（信號(hào)和系統(tǒng)模塊） Sinks（接收器模塊） Sources（輸入源模塊） 下面列出一些基本模塊的功能說(shuō)明，以供實(shí)際使用時(shí)查詢。 Gauges Blockset（面板和儀表模塊集） DSP Blockset（數(shù)字信號(hào)處理模塊集） FixedPoint Blockset （定點(diǎn)模塊集） Fuzzy Logic Toolbox （模糊邏輯工具箱） NCD Blockset （非線性控制設(shè)計(jì)模塊集） Neural Network Blockset （神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊集） RF Blockset （ 射頻模塊集） Power System Blockset （電力系統(tǒng)模塊集） RealTime Windows Target （實(shí)時(shí)窗口目標(biāo)庫(kù)） RealTime Workshop （實(shí)時(shí)工作空間庫(kù)） Stateflow（狀態(tài)流程庫(kù)） Simulink Extras （ Simulink 附加庫(kù)） System ID Blockset（系統(tǒng)辨識(shí)模塊集） ? Simulink 的基本模塊按功能進(jìn)行分類，包括以下 8 類子庫(kù)： Continuous（連續(xù)系統(tǒng)模塊） Discrete（離散 系統(tǒng)模塊） Function amp。 ? SIMULINK 的模塊庫(kù) Simulink 的模塊庫(kù)有兩部分組成：基本模塊和各種應(yīng)用工具箱。 ? SIMULINK 的啟動(dòng) 首先啟動(dòng) MATLAB，然后在 MATLAB 主界面中單擊上面的 Simulink 按鈕 或在命令窗口中輸入 simulink 命令。 SIMULINK 的出現(xiàn)，給控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)帶來(lái)了福音。 1990 年，Math Works 軟件公司為 MATLAB 提供了新的控制系統(tǒng)模型圖輸入與仿真工具，并命名為SIMULAB，該工具很快就在控制工程界獲得了廣泛的認(rèn)可，使得仿真軟件進(jìn)入了模型化圖形組態(tài)階段。 本次實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)上機(jī)訓(xùn)練，掌握利用 SIMULINK 對(duì)一些工程技術(shù)問(wèn)題（例如數(shù)字電路）進(jìn)行建模、仿真和分析的基本方法。因此 SIMULINK 已然成為目前控制工程界的通用軟件，而且在許多其他的領(lǐng)域，如通信、 信號(hào)處理、 DSP、電力、金融、生物系統(tǒng)等，也獲得重要應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)五 SIMULINK 仿真 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? SIMULINK 是一個(gè) 對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) （包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)） 進(jìn)行建模、仿真和綜合分析 的集成軟件包，是 MATLAB 的一個(gè)附加組件，其特點(diǎn)是模塊化操作、 易學(xué)易用，而且能夠使用 MATLAB 提供的豐富的仿真資源 。在 SIMULINK 環(huán)境中，用戶不僅可以觀察現(xiàn)實(shí)世界中非線性因素和各種隨機(jī)因素對(duì)系統(tǒng)行為的影響，而且也可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)行為的變化。對(duì)于信息類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，無(wú)論是學(xué)習(xí)專業(yè)課程或者相關(guān)課程設(shè)計(jì)還是在今后的工作中，掌握 SIMULINK，就等于是有了一把利器。 二、實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1. SIMULINK 快速入門 在工程實(shí)際中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，則很難準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真。但因其名字與當(dāng)時(shí)比較著名的軟件 SIMULA 類似，所以 1992 年正式將該軟件更名為 SIMULINK。顧名思義，該軟件的名稱表明了該系統(tǒng)的 兩個(gè)主要功能： Simu（仿真）和 Link（連接） ，即該軟件可以利用系統(tǒng)提供的各種功能模塊并通過(guò)信號(hào)線連接各個(gè)模塊從而創(chuàng)建出所需要的 控制系統(tǒng)模型，然后利用 SIMULINK 提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。命令執(zhí)行之后將彈出 simulink 的模塊庫(kù)瀏覽器，如圖 1 所示。 ? 系統(tǒng)提供的應(yīng)用工具箱有： Communications Blockset（通信模塊集） Control System Toolbox（控制系統(tǒng)工具箱） Dials amp。 Tables（函數(shù)和平臺(tái)模塊） Math（數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊） Nonlinear（非線性模塊 ） Signalsamp。 表 1：連續(xù)系統(tǒng)模塊（ Continuous）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Integrator 輸入信號(hào)積分 Derivative 輸入信號(hào)微分 StateSpace 線性狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 Transport Delay 輸入信號(hào)延時(shí)一個(gè)固定時(shí)間再輸出 TransferF 線性傳遞函數(shù)模型 Variable Transport Delay 輸入信號(hào)延時(shí)一個(gè)可變時(shí)間再輸出 ZeroPole 以零極點(diǎn)表示的傳遞函數(shù)模型 基本的simulink模塊 常用模塊 各領(lǐng)域內(nèi)的工具箱 圖 1： Simulink 模塊庫(kù)瀏覽器 表 2：離散系統(tǒng)模塊（ Discrete）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Discretetime Integrator 離散時(shí)間積分器 Discrete Filter IIR 與 FIR 濾波器 Discrete StateSpace 離散狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 Discrete ZeroPole 以零極點(diǎn)表示的離散傳遞函數(shù)模型 Discrete TransferF 離散傳遞函數(shù)模型 ZeroOrder Hold 零階采樣和保持器 FirstOrder Hold 一階采樣和保持器 Unit Delay 一個(gè)采樣周期的延時(shí) 表 3：函數(shù)和平臺(tái)模塊（ Function amp。 Systems）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 In1 輸入端 Out1 輸出端 Mux 將多個(gè)單一輸入轉(zhuǎn)化為一個(gè)復(fù)合輸出 Demux 將一個(gè)復(fù)合輸入轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一輸出 Ground 給未連接的輸入端接地，輸出 0 Terminator 連接到?jīng)]有連接的輸出端，終止輸出 SubSystem 空的子系統(tǒng) Enable 使能子系統(tǒng) 表 7：接收器模塊（ Sinks）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Scope 示波器 XY Graph 顯示二維圖形 To Workspace 輸出到 MATLAB 的工作空間 To File(.mat) 輸出到數(shù)據(jù)文件 Display 實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示 Stop Simulation 輸入非 0 時(shí)停止仿真 表 8：輸入源模塊（ Sources）功能 模塊名 功能簡(jiǎn)介 模塊名 功能簡(jiǎn)介 Constant 常數(shù)信號(hào) Clock 時(shí)鐘信號(hào) From Workspace 輸入信號(hào)來(lái)自 MATLAB的工作空間 From File(.mat) 輸入信號(hào)來(lái)自數(shù)據(jù)文件 Signal Generator 信號(hào)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波及隨意波 Repeating Sequence 重復(fù)信號(hào) Pulse Generator 脈沖發(fā)生器 Sine Wave 正弦波信號(hào) Step 階躍波信號(hào) 注：在 simulnk 模塊庫(kù)瀏覽器的 help 菜單系統(tǒng)中可查詢以上各模塊的詳細(xì)功能和使用說(shuō)明。 ? 接收器（即輸出、顯示部分 Sink）：可以是示波器、圖形記錄儀（ XY Graph）等。例如：研究初始條件對(duì)系統(tǒng)影響就不必包含信號(hào)源組件。方式是：依次單擊 simulink 模塊庫(kù)瀏覽器的“ File”菜單 New Model，將彈出一個(gè)如圖 2 所示的模型窗口。 ③ 將各個(gè)模塊用信號(hào)線連接，設(shè)置仿真參數(shù)，保存所創(chuàng)建的模型（后綴名 .mdl）。 例 1：已知某振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)速度 ( ) sin( )x t t? ，初始條件 x(0)=0，利用 simulink 仿真該系統(tǒng)的振動(dòng)位移。所用各模塊如下所示： S i n e W a ve S co p e1sI n t e g r a t o r 步驟 1：如上所述新建模型窗口； 步驟 2：從源模塊庫(kù)（ Sources）中用鼠標(biāo)拖放一個(gè)正弦波模塊（ Sine Wave）至模型窗口中，然后從 連續(xù)模塊庫(kù)（ Continuous）中拖放一個(gè)積分模塊（ Integrator）， 再?gòu)妮敵鲲@示模塊庫(kù)（ Sinks）拖放一個(gè)示波器模塊（ Scope）。 S i n e W a ve S co p e1sI n t e g r a t o r 步驟 4：運(yùn)行仿真，然后雙擊示波器模塊，可觀察到仿真結(jié)果如圖 3 所示。操作模塊前要先選定模塊，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊模塊即選中，此時(shí)模塊四角出現(xiàn) 4 個(gè)黑色標(biāo)記， 若要同時(shí)選中多個(gè)模塊，則按住 Shift 鍵，同時(shí)點(diǎn)擊想要選中的模塊即可。 若要脫離信號(hào)線而移動(dòng)，可按住 shift 鍵，再進(jìn)行拖曳。 方法 2：選中模塊， Ctrl＋ C 復(fù)制， Ctrl＋ V 粘貼； ? 模塊的刪除 選中模塊，按 Delete 鍵即可。也可以用鼠標(biāo)選取某區(qū)域，再按 Delete 鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。選中模塊， 在菜單 Format 中選擇 Flip Block 旋轉(zhuǎn) 180 度，選擇 Rotate Block 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度。 ? 模塊的命名 先用鼠標(biāo)在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改 即可。 Hide Name 可以隱藏模塊名稱。 ? 設(shè)定模塊參數(shù) 用鼠標(biāo)雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。通過(guò)對(duì)模塊的參數(shù)設(shè)定，就可以獲得需要的功能模塊。對(duì) simulink 信號(hào)線的操作包括繪制信號(hào)線、移動(dòng)線段、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、刪除信號(hào)線、信號(hào)線分支、設(shè)定信號(hào)線的標(biāo)簽。拖動(dòng)模塊還可以調(diào)整所繪信號(hào)線的彎折狀態(tài)。移動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)線段上，則鼠標(biāo)的形狀變?yōu)橐苿?dòng)圖標(biāo)。放開(kāi)鼠標(biāo)，則信號(hào)線被移動(dòng)到新的位置。按住鼠標(biāo)左鍵拖曳節(jié)點(diǎn)到新位置，然后釋放鼠標(biāo)，則可將節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新的位置。 ? 設(shè)定 信號(hào)線的標(biāo)簽 每段信號(hào)線都可以有一個(gè)標(biāo)簽。 ? 給信號(hào)線加分支 若要給信號(hào)線加分支，只需將鼠 標(biāo)移動(dòng)到分支的起點(diǎn)位置， 按住 Ctrl 鍵 +鼠標(biāo)左鍵 ，拖動(dòng)到目標(biāo)模塊的輸入端，釋放鼠標(biāo)和 Ctrl鍵即可，如右上圖所示。在一般情況下，如無(wú)特殊要求，仿真參數(shù)無(wú)需特別設(shè)置，使用系統(tǒng)默