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1、1,第五章 Simulink的控制系统建模与仿真,本节基于MATLAB 7.1版本，Simulink 6.3版本详细介绍Simulink在控制系统中的建模与仿真方法。,2,5.1 Simulink模块库,图5.1.1 Simulink启动界面,3,常用模块组（Commonly Used Blocks）,图5.1.2 常用模块组,4,表5.1.1 常用模块组模块介绍及说明,5,6,连续模块组（Continuous）,7,连续模块组的模块及功能介绍,8,非连续模块组（Discontinuities）,9,非连续模块组的模块及功能介绍,10,离散模块组（Discrete）,11,离散模块组的模块及功
2、能介绍,12,数学运算模块组（Math Operations）,13,数学运算模块组的模块及功能介绍,14,信源模块组（Sources）,15,信源模块组的模块及功能介绍,16,17,信宿模块组（Sinks）,18,信宿模块组的模块及功能介绍,19,5.2 Simulink基本操作,利用Simulink进行建模和仿真，首先应该熟悉Simulink的一些基本操作，包括对Simulink模块的操作，对模块间信号线的操作，以及最后模块的仿真操作等。Simulink的建模和仿真是在其模型窗口内操作的。用户可以选择菜单“Filenew”，选择“Model”打开模型窗口,20,模块操作最重要的是模块参数的
3、设置。用鼠标双击模块即可打开其参数设置对话框，然后可以通过改变对话框提供的对象进行参数的设置。信号线操作和模块操作类似，信号线的移动可以用鼠标左键按住拖拉，信号线的删除可以按下“Delete”键。仿真操作Simulink模型建立完成后，就可以对其进行仿真运行。用鼠标单击Simulink模型窗口工具栏内“仿真启动或继续”图标，即可启动仿真；当仿真开始时图标就变成“暂停仿真”图标。仿真过程结束后，图标又变回。,21,5.3 Simulink建模与仿真,Simulink提供了友好的图形用户界面，模型又模块组成的框图表示，用户通过单击和拖动鼠标的动作即可完成系统的建模，如同使用笔来画图一样简单。而且S
4、imulink支持线性和非线性系统、连续和离散时间系统以及混合系统的建模与仿真。,22,线性连续时间系统的建模与仿真,【例5.3.1】控制系统结构图如下图所示，试建立Simulink模型并显示在单位阶跃信号输入下的仿真结果。,23,【例5.3.2】考虑下图所示的阻尼二阶系统。图中，小车所受外力为，小车的位移为。设小车质量，弹簧的弹性系数，阻尼系数。并设系统的初始状态为静止在平衡点处，即，外力函数为幅值恒等于1的阶跃量。试仿真其运动。,24,试求系统单位阶跃响应。,【例5.3.3】已知控制系统的状态空间方程为,25,非线性连续时间系统的建模与仿真,在工程实际中，严格意义上的线性系统很少存在，大量
5、的系统或器件都是非线性的。非线性系统的Simulink建模方法很灵活。应用Simulink构建非线性连续时间系统的仿真模型时，根据非线性元件参数的取值，既可以使用典型非线性模块直接实现，也可通过对典型非线性模块进行适当组合实现。,26,【例5.3.4】设具有饱和非线性特性的控制系统如图5.3.14所示，通过仿真研究系统的运动。,27,线性离散时间系统的建模与仿真,离散系统包括离散时间系统和连续-离散系统混合系统。离散时间系统既可以用差分方程描述，也可以用脉冲传递函数描述。而连续-离散系统混合系统则可用微分-差分方程，或传递函数-脉冲传递函数描述。,28,【例5.3.5】如图5.3.18所示的离散系统，采样周期 =1s， 为零阶保持器，而 ，求系统的单位阶跃响应。,
