《《过程控制系统仿真》的课件第2章Simulink仿真基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《过程控制系统仿真》的课件第2章Simulink仿真基础.ppt（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、过程控制系统仿真电子工业出版社 出版 2009.3,作者：郭阳宽 王正林联系邮箱：,2.1 Simulink仿真概述2.2 Simulink仿真模型及仿真过程2.3 Simulink模块的处理2.4 Simulink仿真设置2.5 Simulink仿真举例2.6 本章小结习题与思考,第 2章 Simulink仿真基础,内容提要,Simulink的出现给控制系统分析与设计带来了福音。它有两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上搭建出所需要的控制系统模型，然后对系统进行仿真和分析。在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，很难准
2、确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真，可见，熟练掌握Simulink是从事过程控制方面的工作所必须的。通过本章，读者能对Simulink的基本模块和功能有一个全面了解，并能熟悉Simulink的基本操作，为使用Simulink进行过程控制系统仿真打下基础。,2.1 Simulink仿真概述,2.1.1 Simulink的启动与退出，一种是启动MATLAB后，单击MATLAB主窗口的快捷按钮 来打开“Simulink Library Browser”窗口另一种是在MATLAB命令窗口中输入“Simulink”，在桌面上会出现一个名为“Simulink Library
3、 Browser”的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。然后在MATLAB命令窗口中输入“simulink3”，将在桌面上出现一个用图标形式显示的“Library:simulink3”的Simulink模块库窗口。,2.1.2 Simulink模块库,Simulink模块库按功能分为以下16类子模块库：（1）Commonly Used Blocks：仿真常用模块库（2）Continuous：连续系统模块库（3）Discontinuities：非线性系统模块库（4）Discrete：离散系统模块库（5）Logic and Bit Operations：逻辑运算和位运算模块库（6）
4、Lookup Tables：查找表模块库（7）Math Operations：数学运算模块库（8）Model Verification：模型验证模块库（9）Model-Wide Utilities：进行模型扩充的实用模块库（10）Ports&Subsystems：端口和子系统模块库（11）Signals Attributes：信号属性模块库（12）Signals Routing：提供用于输入、输出和控制的相关信号及相关处理的模块库（13）Sinks：仿真接收模块库（14）Sources：仿真输入源模块库（15）User-defined Functions：用户自定义函数模块库（16）Addit
5、ional Math&Discrete：附加的数学和离散模块库,过程控制系统仿真中常用的模块,（1）信号源部分模块（2）连续系统模块（3）数学运算模块（4）非线性系统模块（5）离散系统模块（6）输出显示部分模块,2.2 Simulink仿真模型及仿真过程,一个典型的Simulink仿真模型由以下三种类型的模块构成：1信号源模块：信号源为系统的输入，它包括常数信号源、函数信号发生器（如正弦波和阶跃函数等）和用户自己在MATLAB中创建的自定义信号。2被模拟的系统模块：系统模块作为仿真的中心模块，它是Simulink仿真建模所要解决的主要问题。3输出显示模块：系统的输出由显示模块接收。输出显示的形
6、式包括图形显示、示波器显示和输出到文件或MATLAB工作空间中三种，输出模块主要在Sinks 库中。Simulink仿真模型的基本特点可归纳如下：Simulink里提供了许多如Scope（示波器）的接收模块，这使得用Simulink进行仿真具有像做实验一般的图形化显示效果。Simulink的模型具有层次性，通过底层子系统可以构建上层母系统。Simulink提供了对子系统进行封装的功能，用户可以自定义子系统的图标和设置参数对话框。,2.2.2 Simulink仿真的基本过程,1打开一个空白的Simulink模型窗口。2进入Simulink模块库浏览界面，将相应模块库中所需的模块拖到编辑窗口里。3
7、按照给定的框图修改编辑窗口中模块的参数。4将各个模块按给定的框图连接起来，搭建所需要的系统模型。5用菜单或在命令窗口键入命令进行仿真分析，在仿真的同时，可以观察仿真结果，如果发现有不正确的地方，可以停止仿真，对参数进行修正。6如果对结果满意，可以保存模型。,举例：将一正弦信号输出到示波器中,2.3 Simulink模块的处理,2.3.1 Simulink模块参数设置,图2.8 功能模块参数设置对话框,图2.10 示波器属性对话框,2.3.2 Simulink模块基本操作,1模块选取（1）选取单个模块；（2）选取多个模块；2模块复制（1）在同一窗口内复制（2）在不同的窗口之间复制3模块删除选中模
8、块，按Delete键即可。删除多个模块，可以同时按住Shift键，再用鼠标选中多个模块，再按Delete键；4模块外形的调整（1）改变大小（2）转向（3）给模块加阴影5模块名的处理（1）是否显示模块名（2）修改模块名（3）改变模块名的位置6模块颜色设定【Format】菜单中的【Foreground Color】可以改变模块的前景颜色，【Background Color】可以改变模块的背景颜色，而模型窗口的颜色可以通过【Screen Color】来改变。7模块属性设定选中模块，打开【Edit】【Block Properties】可以对模块进行属性设定，包括对Description、Priorit
9、y、Tag、Open function、Attributes format string等属性的设定。,2.3.3 Simulink模块连接,1模块间连线在模块间连线，有以下几种情况：（1）连接两个模块（2）模块间连线的调整（3）在连线之间插入模块（4）连线的分支2在连线上标示信息在连线上标示的信息包括表示向量、显示数据类型和标记等。（1）标示向量（2）显示数据类型（3）信号标记,2.4 Simulink仿真设置,单击【Simulation】菜单下面的【Configuration Parameters】项或者直接按快捷键“Ctrl+E”，便弹出设置界面包括仿真器参数设置、工作空间数据导入/导出
10、（Data Import/Export）设置等。下面对控制系统仿真中常用的仿真设置进行介绍。,图2.11 Simulink设置窗口,2.4.1 仿真器参数设置,仿真器参数设置可用于选择仿真开始时间、仿真结束时间、解法器及输出项等。对于一般的仿真，使用默认设置即可。1仿真时间（Simulation time）设置需要设置的有仿真开始时间（Start time）和仿真结束时间（Stop time）。2仿真步长模式设置可供选择的有“Variable-step”（变步长）和“Fixed-step”（固定步长）方式。3解法器设置用户在“Solver”后面的下拉选项中可以选择变步长模式解法器或固定步长模式
11、解法器。变步长模式解法器有：discrete、ode45、ode23、ode113、ode15s、ode23s、ode23t和ode23tb。4变步长的参数设置对于变步长模式，用户常用的设置有：最大和最小步长参数、相对误差和绝对误差、初始步长以及过零控制。默认情况下，步长自动确定，用auto值表示。5固定步长的参数设置对于固定步长模式，用户常用的设置有：（1）Multitasking模式；（2）Singletasking模式；（3）Auto模式,2.4.2 工作空间数据导入/导出设置,工作空间数据导入/导出（Data Import/Export）设置主要在Simulink与MATLAB工作空间
12、交换数值时进行有关选项设置，可以设置以下三个选择项。（1）Load from workspace：选中前面的复选框即可从MATLAB工作空间获取时间和输入变量，一般时间变量定义为t，输入变量定义为u。（2）Save to workspace：用来设置保存在MATLAB工作空间的变量类型和变量名。（3）Save options：用来设置存往工作空间的有关选项。,2.5 Simulink仿真举例,使用Simulink仿真的基本过程如下：（1）启动Simulink并打开模型编辑窗口；（2）将所需模块添加到模型中；（3）设置模块参数，并连接各个模块组成仿真模型；（4）设置系统仿真参数；（5）开始系统仿真；（6）观察仿真结果。,Simulink仿真举例（续）,2.6 本章小结,Simulink是一个非常友好的仿真工具，入门简单、使用方便。了解Simulink的构成，掌握Simulink的基本操作，是使用Simulink进行过程控制系统仿真的基础。本章只介绍了Simulink最常用、最具有代表性基本内容，对于其他内容，读者可在掌握这些基本内容的基础上，通过Help文档和反复练习，触类旁通，达到熟练掌握、运用自如的境界。,习题与思考,
