simulink用于对动态系统进行仿真与建模

一、simulink仿真基础

本节内容：

simulink启动方式
启动之后，点击black model，从而打开模型编辑窗口。



看一下simulink中的simulink Library Browser，
注1：左面窗口是模块库列表，单击左面某个模块库则右面显示该模块的子模块库，双击其中一个子模块库图表，则列出此子模块库的所有模块。
注2：注意看：左侧窗口的simulink是基本模块库，左侧窗口除了simulink之外的模块库是专业模块库。
注3：模块是构成仿真模型的基本单元，在模型编辑窗口中，添加所需要的模块，并将各种模块连接在一起，就构成了系统的仿真模型。

simulink模块操作



模型创建完成之后，将模型存盘：

模块参数的设置


仿真参数的设置
打开仿真参数设置的方法：

你要重点了解的是左侧窗口的solver的设置，其内容为下图右侧窗口的三个红圈分别代表仿真起始时间、结束时间、选择微分方程求解算法。


运行当前模型：

例：
正弦信号由信号源模块中的正弦信号模块提供
余弦信号还是由正弦信号模块提供，只是相角设置为pi/2
把仿真结果送给示波器模块和XY Graph模块
其中示波器模块设置两个输入端口，分别显示sin t 和con t随仿真时间的变化曲线。
XY Graph模块显示sint对cont的变化曲线。

模型建好后将模型存盘，设置仿真起始时间为0 ~ 2pi，仿真算法为固定步长ode5算法(即5阶龙格库塔算法)
启动仿真，双击示波器模块和XY Graph模块，仿真结果如下：

本节总结：

二、子系统的创建与封装

子系统是指将若干个模块组合到一起形成的新的模块。使用子系统可以减少模型中模块的数量，便于模块的组织与原理。子系统作为独立的模块可以在仿真模型中直接作为标准的simulink模块使用。
本节内容：

1、子系统的创建
两种方法：

例：
以创建y = kx + b子系统为例：

方法一：通过Subsystem（即子系统）来创建子系统。
首先选中Subsystem子系统模块库，将Subsystem模块拖拽到空白区。
双击子系统模块，打开子系统编辑窗口，如下图中间所示。我们添加模块最终形成下图右侧所示：

然后输入端添加一个正弦波（即下图的y=sint），输出端添加一个示波器，并将输入端和输出端都连接到示波器。
注：你需要在MATLAB命令行窗口对k、b赋值。

方法二：将已有的模块转换为子系统

操作方法为：
先添加所有模块并创建模块之间关系，然后选中所有模块，然后按下图右侧的三个红圈进行点击选中，然后就形成了下下一幅图的效果。

2、对子系统进行封装
首先选中子系统，然后按下图操作，这时将出现封装编辑对话框，如下下一幅图所示

注：我们上面所说的k、b参数就可以在第二个选项卡中设置，从而封装了起来，避免你再去MATLAB命令行窗口赋值了。

下面介绍一下子系统封装编辑器的第二个选项卡
左侧区域为控件，中间区域显示对话框中的控件，右侧显示和修改控件的属性。
双击左侧的edit，中间将出现k、b的编辑，我们可以编辑二者的提示信息的名称。
点击子系统封装编辑器的OK，这时就会让你输入k、b的值。

3、条件执行子系统

使能子系统
注：控制信号既可以是标量也可以是向量。
控制信号为标量时，其大于0时，子系统执行。
控制信号为向量时，其任一个元素大于0，子系统执行。

我们可以直接添加使能子系统，当然了，也可以把原来不是使能子系统的模块添加一个使能模块从而1变成了一个使能子系统。

例：
输入端的分支接到了子系统使能端。
运行如右图所示，这里正弦信号当控制信号。控制信号为负值时，子系统停止执行，输出是零。

触发子系统

触发子系统的触发方式有4种形式

例：
最左侧的是一个信号发生器，双击信号发生器，显示右侧参数编辑框。
幅值设置为4，频率设置为1Hz.
示波器接输入端和输出端，以便于将二者比较。

然后再打开触发子系统参数编辑模块，选择触发事件方式为双边沿触发：

运行结果，示波器图形：
每当锯齿波过0时，子系统开始接受输入值；在两次触发事件之间，子系统维持前一点数值不变。

使能加触发子系统
注：使能信号为正时，触发事件才起作用。

三、S函数的设计与应用

虽然simulink提供了很多模块，但是当这些模块不能满足我们的需求时，我们可以自定义一个模块，即S函数。
本节内容

S函数是非可视化的，需要我们自己去编程

我们使用MATLAB语言编写S函数，为了高效，我们在模板文件上进行写S文件。
在模板文件中，在主函数中可是使用switch case选择六个子函数之一。



S函数的应用

看case为0的初始化函数mdlInitializeSizes函数定义：

mdlOutputs函数定义
注：k、b为自定义参数。

好，以上一个主函数，两个子函数，用各自函数名存盘这样S函数就建好了。

在sinmulink模型中使用S函数，必须从用户自定义函数模块库中向模型编辑窗口添加S函数模块，然后在S函数模块的对话框中，输入S函数的文件名。
下图是正弦波模块、S函数模块、示波器模块。双击S函数模块，打开其参数对话框，输入S函数名（因为你可能会有很多个S函数啊，你得选一个吧），输入外部参数k、b

S函数参数对话框：

然后选中S函数模块，打开封装编辑器，在第二个选项卡，设置k、b参数。设置完毕后单击OK按钮，然后退出并赋予k、b值。
运行得到仿真结果：