simulink建模仿真在各领域的应用【文献综述】

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毕业论文文献综述通信工程simulink建模仿真在各领域的应用摘要：simulink是MATLAB最重要的组件之一，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于simulink。它被运用的领域非常广，本文主要介绍了其在水利水电，农业及教育事业等各领域的运用。关键字：simulink、建模、仿真、应用一、引言近几年，simlink已经在学术和工业等领域得到广泛的应用，用它可以进行动态系统的建模和仿真，野可以很随意的建立各种模型。simulink仿真是交互式的，可以很随意的改变模型的参数并且马上就可以看到改变参数后的结果，MATLAB中的分析和可视化工具多种多样并且马上就可以看到改变参数后的结果。通过应用simulink建模及仿真，你可以超越想象而去探求更为现实的非线性模型。比如现实世界的摩擦、空气阻力、齿轮滑动等自然现象。Simulink会使你的计算机变成一个实验室，以用来对各种现实中不可能存在或现实中恰恰相反的系统进行建模好仿真[1]。二、simulink在教育领域的应用在长期从事动力学教学过程中,我们深刻地感受到:由于构建连串反应的理论模型比较抽象,而且数理推导过程非常繁琐,即使教师耐心地讲授,但由于高等数学知识的欠缺,学生的认识仅停留在表象阶段,只能是囫囵吞枣地加以理解,强行记忆最终结论;同时,对于学生提出的“反应模型如何构建[2]”以及“怎样理解反应过程及其特征”等问题,教师亦不能给予直观的答复,从而严重阻碍了学生思维的进一步深化和发展,造成了教和学的脱节.[3]平常的学习过程中，数理知识和专业知识的学习和时间靠课堂讲授和数量不多的作业及十分有限的实验来完成两者的结合。我们学到的抽象理论，复杂的计算，因为实践的机会不多，其中间隔周期又长，很难较快掌握。当结合simulink仿真实验学习时，在掌握原理和方法的基础上，对于复杂的难以计算的题目，他的计算将由计算来完成，能够很快的得出结果，而且还能够快速的做出相应的图标曲线，他的物理本质和规律性一览无疑。并且可以方便、频繁的利用先进的软件工具和方法对它的基本原理、计算方法、先进技术、复杂的系统进行反复的实验研究。过去需要很长时间才能算出来的结果，现在只要通过simulink使用几条指令，不但有了准确的结果，还能得出其曲线图. 三、simulink在工业领域上的应用MATLAB提供的simulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中之冠画出系统模型，然后直接进行仿真。在工业控制中,由于被控制对象精确的数学模型难以建立,系统的参数经常发生变化,运用控制理论分析综合不仅要付出很大代价,而且难以得到预期的控制效果。PID控制器自20世纪30年代末期出现以来,在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。其结构简单,参数易于调整,在长期应用中已积累了丰富的经验,往往能够取得满意的控制效果[4]运用simulink中的非线性控制设计模块,来实现PID控制器的优化。simulink中的非线性控制设计模块(NonlinearControlDesignBlockset:NCDBlockset)工具箱为非线性系统的控制器优化设计和仿真提供了有效的手段。该模块是一个基于最优化技术进行系统时域设计的实用工具[3]四、simulink在军事上的应用运用MATLAB／simulink和Delphi两种途径来设计和仿真的鱼雷尾追式弹道，得出鱼雷导引系统的数学模型，应用simulink建立系统的仿真模型并进行仿真计算，并使用Delphi语言进行了仿真，最后给出相应的仿真结果和分析。simulink的仿真方法克服了其他传统编程语言如Delphi仿真时繁杂、难度高、周期长的缺点，使动态系统的仿真变得容易、直观、迅捷。[6]在过去的30多年里,美国致力于将GPS应用于军事领域.而GPS给美国军方确实带来了诸多好处.但由于其信号的抗干扰性和保密性较弱,美国随即提出了下一代GPS系统的新型括号形式,作为下一代GPS信号的关键技术,BOC(BinaryOffsetCarrier)调制技术显得特别重要.利用simulink模拟仿真Boc调制技术将大大减少军事上的开支，通过理论验证其可行性,该技术对于后期的BOC工程实现有着特殊的指导的意义.五、simulink在其他领域上的应用simulink仿真软件不仅在军事，工业业，教育事业等领域起着不可置疑的作用，它还在很多的领域中充当主演的角色。他还在汽车制造业：通过建立AMESim与simulink/Stateflow的汽车ABS联合仿真模型,模仿了4独立通道制动系统的整车模型在低附着制动工况下的制动过程。AMESimsimulink/Stateflow联合建模构成的4轮整车制动模型可以考虑更多因素对汽车实际运行工况的影响。仿真结果显示,该模型能很好的模拟真实的制动工况,缩短制动距离与节约制动时间,且易于变更参数以缩短设计周期[7]。电源技术：利用MATLAB/simulin软件平台建立电池的瞬态响应仿真模型。在考虑空气系统时间滞后的基础上分析减载时PEMFC 发动机输出功率的瞬态响应特性。受空气系统的时间滞后影响,输出功率的瞬态响应特性不平滑出现波动。经研究发现,随空气压力不平衡性的增大,电池堆输出电压、功率的波动变大,为了控制输出精度在±0.1%,空气压力的不均匀度应控制在2%以内。[8]在医学仿真方面,建立了有关人体的生物学模型和三维视觉模型,为深入开展人体生命机理研究和远程医疗工作提供了有力的工具。这些都说明了simulink适合于各大领域的开发研究。航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车等等，其中了包括连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等等。simulink提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且simulink还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用simulink几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。六、结论随着当今时代计算机软、硬件技术的发展，仿真不但在军事、农业、教育事业等单领域设计中得到了大量应用，而且在机械、控制、电子、医药学等多领域协同设计中也开始得到应用。为了将仿真全面应用于复杂产品设计，还需要对相关技术进行大量研究。我们应该对仿真工具加大宣传，提倡大量学习和使用；进一步改进该工具，让我们在用的时候更加方便和简单化。仿真一方面用来验证理论的正确性和在实际环境中的实用性，另一方面也在用于验证仿真模型自身的有效性和正确性。参考文献[1]陈桂明，张明照，戚红雨，张宝俊.应用MatLab建模与仿真[M].北京：科学出版社，2001[2]AnnaswamyAM,NarendraKS.Stableadaptivesystems[M].EnglewoodCliffs,NJ,USA:Prentice-Hall,1988.[3]薛定宇,陈阳泉.基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.[4]李元春.计算机控制系统[M].北京:高等教育出版社,2005.[5]徐明远.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.[M]西安：西安电子科技大学出本社。2005.6[6]军事学——军事后勤学：基于MATLAB／Simulink某型鱼雷尾追式弹道仿真研究贾跃[J]宋保维梁庆卫赵向涛《中国学术期刊文摘》2007.4.[7]ResearchontheJointModelingandSimulationofAutomotiveABSbasedonAMESimandSimulink/Stateflow.[j].2009.6.[8]基于Simulink的PEMFC动态响应特性研究,电源技术[J].ChineseJournalofPowerSources,编辑部邮箱2010.1.[9]施阳.MATLAB语言精要及静态仿真工具Simulink.[M]西安：西北工业大学出版社，1997.6[10]张光辉.通信系统概论.吉林广播电视大学.2005 [11]黄忠霖,黄京.控制系统MATLAB计算与仿真-3版[M].北京：国防工业出版社，2009.1[12]王丹力，邱治平。MATLAB控制系统设计、仿真、应用.[M]北京：中国电力出版社2007[13]陈芳燕章燕翼。现代电信百科-杭州[M]：浙江科学技术出版社，2001.10[14]毕业设计论文[EB/OL]http://2bysj.cn/Electronics/elec/200911/2470.html