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一个典型的Simulink模型大致如上图这样#xff1a;
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2#xff0…1.1基本概念
一个典型的Simulink模型大致如上图这样
1模块 block图中画圈的那些每个模块可以完成一些特定的任务类似MATLAB中函数的概念。软件提供了很多模块当然也可以自定义新的模块
2信号线 signal line连接模块的线条类似MATLAB中变量的概念。信号线是有箭头的沿箭头方向经过模块就相当于调用这个模块函数对信号线变量做了一次运算。
3模型 model由模块和模块间的信号线共同组成。MATLAB中写一个脚本来完成一堆任务Simulink中就是搭个模型来完成计算。简单对比
MATLAB Simulink
函数 模块
脚本 模型
变量 信号线1.2 启动 Simulink 最简单的启动方法之一是在 MATLAB 界面上找到 Simulink 按钮在弹出的菜单中选择空白模型。除了空白模型当然还有其他模板但这些在最基础教程中都不会用到。
1.3 Simulink 界面 一个典型的 Simulink 界面按照蓝色线条划分分为三个部分 1实线框里面写着untitled这是文件名或者模型名。 2虚线以上一般称为工具栏用来进行各种设置的。 19a及以前这块是菜单结构19b及之后这块改为标签结构可能造成老用户找不到相关工具。不过工具的快捷键基本没改过因此本教程中会尽量用快捷键来操作。 3虚线以下一般称为画布。一些常用操作鼠标滚轮用来缩放视角”空格“会自动缩放到最佳。
随后是红色部分框出了一些最常用的工具 1文件存取这块和绝大多数软件一样新建、保存、打开。 2模块库点击后会出现 Simulink 自带的模块。对初学者而言新建模型后第一件事往往就是打开模块库。 3模型配置。这个三角点开后会有很多工具其中最常用的是model configuration快捷键是 ctrle。这个用于配置“模型参数“模型参数是啥后面再讲。 4运行区域当模型搭建完成后就要去运行模型求解模型那么就是Run按钮了。快捷键是 ctrlt。其他几个按钮暂停、停止就是字面意思也都很好理解。step是调试用的类似MATLAB里的debug。 5显示采样时间sample time是个很常用的 debug 工具会在后续进一步用到。
1.4两个例子 1.4.1图形化编程
在之前介绍的 Simulink 界面基础上按照红色箭头打开模型库、拖入模块到画布、连接信号线、点击Run就实现了整个模型的建立和仿真。双击示波器scope模块就能看到曲线。
下面来稍微解释一下这个模型的过程 1constant模块是一个输出模块或者源模块特点是只有输出没有输入。输出的是一条始终为1不随时间变化的直线y(t)1 2integrator模块是一个运算模块特点是有输入也有输出。其功能是对时间积分即对输入的曲线y(t) 进行积分得到 int(y(t)dt)C。在这里输入是y(t)1定积分取C0因此输出就是 y(t)t 3scope模块是一个输入模块或者终点模块特点是只有输入没有输出。这类模块的功能一般都是用于显示结果例如这个scope模块就是显示y(t)曲线因此示波器双击后出现曲线y(t)t严格说是直线当然只有t0~10的这段。
通过这个例子希望说明的是 Simulink 的图形化编程思路 1模型由模块和模块之间的连线组成 2信号线其本质是一个与时间t相关的函数 y(t) 3模块分为输出模块、运算模块、输入模块三种 4输出模块给信号线赋值y(t)例如constant模块输出 y(t)1 5运算模块对信号线的函数进行运算例如integrator模块输出和输入的关系为对时间t积分 6输入模块用于显示y(t)的某项性值例如scope模块显示 y(t) 的时域函数曲线
1.4.2求解常微分方程组
随手写一个常微分方程组 y1’y21 y2’y1y2 y1(0)0 y2(0)0 然后搭建一个Simulink模型
这里大多数模块与上一个例子一样唯一多用到的是sum模块。如果按照上一个例子中的分析那么就很容易发现integrator模块的输出信号正是我们要找的y1和y2通过scope模块就能看到这两个信号的结果。由此这里出现Simulink的一个应用场景求解常微分方程组。
具体的搭建过程是 1将方程组写成标准形式 y‘f(y,t) 其中y可以是一个向量即y[y1(t) y2(t) …] 2对每一个yi分配一个integrator模块并视该模块输出为yi(t) 3搭建 f(y,t)这块是最有技术含量的如果 f 的表达形式非常复杂就不会那么容易了。可以说学习 Simulink 的过程就是不断掌握更复杂 f 的搭建方法 4将 f 的输出接到integrator模块的输入端
1.5小结 这结非常长原因是我希望在一开始就说明 Simulink 的思路——图形化编程 信号线模块模型 信号线函数y(t) 模块对函数y(t)运算 至于最开始的界面简介只是用来帮助搭建那两个例子反而显得不是那么重要了。
