补充动态系统的Simulink.ppt

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1、第5章动态系统的Simulink5.1简单系统的仿真分析5.2Scope高级使用技术5.3离散系统的仿真分析5.4连续系统的仿真分析5.5线性系统仿真分析5.6混合系统设计分析5.7Simulink的调试技术5.1简单系统的仿真分析5.1.1建立系统模型首先根据系统的数学描述选择合适的Simulink系统模块，然后按照第4章中的方法建立此简单系统的系统模型。这里所使用的系统模块主要有：(1)Sources模块库中的SineWave模块：用来作为系统的输入信号。(2)Math模块库中的Relationa

2、lOperator模块：用来实现系统中的时间逻辑关系。(3)Sources模块库中的Clock模块：用来表示系统运行时间。(4)Nonlinear模块库中的Switch模块：用来实现系统的输出选择。(5)Math模块库中的Gain模块：用来实现系统中的信号增益。图5.1所示为此简单系统的系统模型。图5.1简单系统模型5.1.2系统模块参数设置在完成系统模型的建立之后，需要对系统中各模块的参数进行合理的设置。这里采用的模块参数设置如下所述：(1)SineWave模块：采用Simulink默认的参数设置，

3、即单位幅值、单位频率的正弦信号。(2)RelationalOperator模块：其参数设置为“>”，如图5.2所示。(3)Clock模块：采用默认参数设置，如图5.3所示。(4)Switch模块：设定Switch模块的Threshold值为0.5（其实只要大于0小于1即可，因为Switch模块在输入端口2的输入大于或等于给定的阈值Threshold时，模块输出为第一端口的输入，否则为第三端口的输入），从而实现此系统的输出随仿真时间进行正确的切换。如图5.4所示。(5)Gain模块：其参数设置如图5.1

4、系统模型中所示，这里不再赘述。图5.2RelationalOperator模块参数设置图5.3Clock模块参数设置图5.4Switch模块参数设置5.1.3系统仿真参数设置及仿真分析在对系统模型中各个模块进行正确且合适的参数设置之后，需要对系统仿真参数进行必要的设置以开始仿真。在缺省情况下，Simulink默认的仿真起始时间为0s，仿真结束时间为10s。对于此简单系统，当时间大于25时系统输出才开始转换，因此需要设置合适的仿真时间。设置仿真时间的方法为：选择菜单Simulation中的Simulat

5、ionParameters（或使用快捷键Ctrl+E），打开仿真参数设置对话框，在Solver选项卡中设置系统仿真时间区间。设置系统仿真起始时间为0s、结束时间为100s，如图5.5所示。在系统模块参数与系统仿真参数设置完毕之后，用户便可开始系统仿真了。运行仿真的方法有如下几种：(1)选择菜单Simulation中的StartSimulation。(2)使用系统组合热键Ctrl+T。(3)使用模型编辑器工具栏中的Play按钮（即黑色三角形）。图5.5系统仿真时间设置当系统仿真结束后，双击系统模型中的S

6、cope模块，显示的系统仿真结果如图5.6所示。从图5.6中可以看出，系统仿真输出曲线非常不平滑；而对此系统的数学描述进行分析可知，系统输出应该为光滑曲线。这是由于在仿真过程中没有设置合适的仿真步长，而是使用Simulink的默认仿真步长设置所造成的。因此，对动态系统的仿真步长需要进行合适的设置。图5.6系统仿真结果输出曲线5.1.4仿真步长设置仿真参数的选择对仿真结果有很大的影响。对于简单系统，由于系统中并不存在状态变量，因此每一次计算都应该是准确的（不考虑数据截断误差）。在使用Simulink对简

7、单系统进行仿真时，影响仿真结果输出的因素有仿真起始时间、结束时间和仿真步长。对于简单系统仿真来说，不管采用何种求解器，Simulink总是在仿真过程中选用最大的仿真步长。如果仿真时间区间较长，而且最大步长设置采用默认取值auto，则会导致系统在仿真时使用大的步长，因为Simulink的仿真步长是通过下式得到的：图5.7系统最大仿真步长设置图5.8系统最大仿真步长为0.1下的仿真输出结果5.2Scope高级使用技术5.2.1Scope模块的使用这里以5.1节中简单系统仿真输出结果为例说明Scope模块的

8、使用技术。图5.9所示为默认设置下此简单系统仿真结果输出显示。（5.1节中对Scope显示的动态范围进行了调整，因此与图5.9中显示的不一样。）图5.9默认设置下Scope模块的显示图5.10Scope模块工具栏按钮命令下面分别对各项功能进行详细介绍。1)打印输出（Print）将系统仿真结果的输出信号打印出来。2)视图自动缩放（Autoscale）Simulink自动调整显示范围以匹配系统仿真输出信号的动态范围。在图5.9中采用默认设置，如果自动缩放视图