Simulink 第五章 基本模块介绍ppt课件.ppt

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1、SIMULINK第五章基本模块介绍2021/8/291理论力学CAI章名本章介绍Simulink模块的基本知识本章内容和学习目的掌握基本模块的性质分类和基本操作2021/8/292理论力学CAI章名5.1连续系统模块大多数物理系统都可以用微分方程进行描述，因此都可以用连续系统模拟。最简单的模型是线性模型和定常模型。其中，x为系统的广义坐标列向量，M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵，P(t)为外部激励列向量。例如，振动理论中的动力学方程：在Simulink中，用来模拟连续系统的基本模块有四个：增义模块，求和模块

2、，微分模块，积分模块。任何可以用线性微分方程描述的系统都可以用这四个基本模块进行模拟。除了这四个基本模块，传递函数模块也经常用来模拟物理系统和控制器。下面分别对这些模块予以简介。2021/8/293理论力学CAI章名1.增益模块作用：使增益模块的输入信号乘以一个常数，并输出。增益模块用代数表达式可表示为：y(t)=kx(t)k增益模块x(t)y(t)kGainSimulink增义模块图可用简图表示如下：注意：y(t)、x(t)、k可以为标量、向量或矩阵。看如下算例。5Gain10Display2Constant标量

3、乘积：来自Sinks库来自Sources库2021/8/294理论力学CAI章名标量和向量的乘积向量和标量的乘积向量和矩阵的乘积矩阵和向量的乘积[1;2]*uGain24Display2Constantu*2Gain24Display(12)Constant1234u*Gain710Display(12)Constant12u*Gain511Display1234Constant2021/8/295理论力学CAI章名2.求和模块作用：对两个或多个信号进行求和运算。求和模块必须至少有一个输入而仅有一个输出。输入的正负

4、号的数目由双击模块进入编辑栏进行设定。求和模块用代数表达式可表示为：c=a+bacbabc求和模块有两种形状：圆形和方形。求和模块不但可以进行标量求和运算，也可以进行向量或矩阵求和运算，但是标量或矩阵的维数必须相等。2021/8/296理论力学CAI章名5Display3Constant12Constant35Display[2;3]Constant1[1;2]Constant3759Display2345Constant11234Constant标量求和向量求和矩阵求和2021/8/297理论力学CAI章名3.微

5、分模块作用：计算输入对时间的变化率。Simulink的微分模块如图所示：微分模块代表如下微分方程：du/dtDerivative例如，对于动力学方程：考虑对正弦信号sin(t)的微分：Simulink模型框图和仿真结果如下页图形所示。2021/8/298理论力学CAI章名SineWaveScopedu/dtDerivative2021/8/299理论力学CAI章名4.积分模块作用：计算输入信号从起始时间到当前时刻对时间的积分。Simulink的积分模块如图所示：积分模块代表如下微分方程：1sIntegrator例如

6、：SineWaveScope1sIntegrator初值设置为-1注：y(t)的初值假设为-1（关于积分模块的复杂形式将在第六章予以介绍）2021/8/2910理论力学CAI章名5.简单物理模型利用前面所介绍的这些模块可以模拟由线性微分工程描述的任何物理模型。例如，考虑如下所示的简单的小车系统运动。Fx忽略摩擦力，运动微分方程为：可用模块图表示为:加入两个积分模块，第一个模块用来计算速度，第二个模块用来计算位移：假定F=sin(t)为正弦激励，m=0.5。求0～20s区间内的系统位移响应曲线。模型框图如图所示。Sc

7、opeSineWave2021/8/2911理论力学CAI章名2021/8/2912理论力学CAI章名若要求同时输出位移和速度，则模型框图为：ScopeSineWave2021/8/2913理论力学CAI章名若要求同时输出位移、速度和加速度，则模型框图为：ScopeSineWave2021/8/2914理论力学CAI章名xkcScope1sIntegrator11sIntegrator0.05/0.5Gain11/0.5Gain初值设置为0.2动力方程变换为：2021/8/2915理论力学CAI章名6.传递函数模块

8、传递函数表示法频繁地应用于控制系统设计和系统的动态模拟。传递函数定义为系统在零初始条件下输出的Laplace变换与输入的Laplace变换之比。传递函数是一种描述系统动力学输入输出关系的简便方法。xkcF(t)例如：考虑弹簧质量阻尼系统动力学方程可写为：作Laplace变换，并忽略初始条件，有：则系统的传递函数可表示为：2021/8/2916理论力学CAI章