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此外还可以进行以下操作: (1) 使用鼠标左键选择并拖动系统模块,并将其拷贝到系统模型中。 (2) 在模块搜索栏中搜索所需的系统模块。. 4.3.1 模块选择 这里用一个非常简单的例子介绍如何建立动态系统模型。此简单系统的输入为一个正弦波信号,输出为此正弦波信号与一个常数的乘积。要求建立系统模型,并以图形方式输出系统运算结果。已知系统的数学描述为 系统输入: , t ≥0 系统输出:.
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此外还可以进行以下操作: • (1) 使用鼠标左键选择并拖动系统模块,并将其拷贝到系统模型中。 • (2) 在模块搜索栏中搜索所需的系统模块。
4.3.1 模块选择 • 这里用一个非常简单的例子介绍如何建立动态系统模型。此简单系统的输入为一个正弦波信号,输出为此正弦波信号与一个常数的乘积。要求建立系统模型,并以图形方式输出系统运算结果。已知系统的数学描述为 • 系统输入: ,t≥0 • 系统输出:
启动Simulink并新建一个系统模型文件。欲建立此简单系统的模型,需要如下的系统模块(均在Simulink公共模块库中):启动Simulink并新建一个系统模型文件。欲建立此简单系统的模型,需要如下的系统模块(均在Simulink公共模块库中): • (1) 系统输入模块库Sources中的Sine Wave模块:产生一个正弦波信号。 • (2) 数学库Math中的Gain模块:将信号乘上一个常数(即信号增益)。 • (3) 系统输出库Sinks中的Scope模块:图形方式显示结果。 • 选择相应的系统模块并将其拷贝(或拖动)到新建的系统模型中,如图4.13所示。
在选择构建系统模型所需的所有模块后,需要按照系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。连接系统模块的步骤如下:在选择构建系统模型所需的所有模块后,需要按照系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。连接系统模块的步骤如下: • (1) 将光标指向起始块的输出端口,此时光标变成“+”。 • (2) 单击鼠标左键并拖动到目标模块的输入端口,在接近到一定程度时光标变成双十字。这时松开鼠标键,连接完成。完成后在连接点处出现一个箭头,表示系统中信号的流向,如图4.14所示。
在Simulink的最新版本中,连接系统模块还有如下更有效的方式:在Simulink的最新版本中,连接系统模块还有如下更有效的方式: • (1) 使用鼠标左键单击起始模块。 • (2) 按下Ctrl键,并用鼠标左键单击目标块。
4.3.2模块操作 • 下面介绍一些对系统模块进行操作的基本技巧,掌握它们可使建立动态系统模型变得更为方便快捷。 • 1. 模块的复制 • 如果需要几个同样的模块,可以使用鼠标右键单击并拖动某个块进行拷贝。也可以在选中所需的模块后,使用Edit菜单上的 Copy 和Paste 或使用热键Ctrl+C和Ctrl+V完成同样的功能,如图4.15所示。
2. 模块的插入 • 如果用户需要在信号连线上插入一个模块,只需将这个模块移到线上就可以自动连接。注意这个功能只支持单输入单输出模块。对于其他的模块,只能先删除连线,放置块,然后再重新连线。具体操作如图4.16所示。
3. 连线分支与连线改变 • 在某些情况下,一个系统模块的输出同时作为多个其它模块的输入,这时需要从此模块中引出若干连线,以连接多个其它模块。对信号连线进行分支的操作方式为:使用鼠标右键单击需要分支的信号连线(光标变成“+”),然后拖动到目标模块。
对信号连线还有以下几种常用的操作: • (1) 使用鼠标左键单击并拖动以改变信号连线的路径。 • (2) 按下Shift键的同时,在信号连线上单击鼠标左键并拖动,可以生成新的节点。 • (3) 在节点上使用鼠标左键单击并拖动,可以改变信号连线路径。 • 信号连线分支与连线改变如图4.17所示。
4. 信号组合 • 在利用Simulink进行系统仿真时,在很多情况下,需要将系统中某些模块的输出信号(一般为标量)组合成一个向量信号,并将得到的信号作为另外一个模块的输入。 图4.18 信号组合
4.3.3 运行仿真 • 1. 系统模块参数设置与系统仿真参数设置 • 当用户按照信号的输入输出关系连接各系统模块之后,系统模型的创建工作便已结束。为了对动态系统进行正确的仿真与分析,必须设置正确的系统模块参数与系统仿真参数。系统模块参数的设置方法如下: • (1) 双击系统模块,打开系统模块的参数设置对话框。 • (2) 在参数设置对话框中设置合适的模块参数。
当系统中各模块的参数设置完毕后,可设置合适的系统仿真参数以进行动态系统的仿真。有关系统仿真参数设置的知识将在第5章中进行详细的介绍,这里不再赘述。对于图4.19所示的动态系统,系统模块参数设置如图中所示(增益取值为5),系统仿真参数采用Simulink的默认设置。当系统中各模块的参数设置完毕后,可设置合适的系统仿真参数以进行动态系统的仿真。有关系统仿真参数设置的知识将在第5章中进行详细的介绍,这里不再赘述。对于图4.19所示的动态系统,系统模块参数设置如图中所示(增益取值为5),系统仿真参数采用Simulink的默认设置。
2. 运行仿真 • 当对系统中各模块参数以及系统仿真参数进行正确设置之后,单击系统模型编辑器上的Play图标(黑色三角)或选择Simulation菜单下的Start便可以对系统进行仿真分析。对于图4.19所示的动态系统,采用上述的模块参数设置与默认的仿真参数进行仿真。仿真结束后双击Scope模块以显示系统仿真的输出结果,如图4.20所示。
4.4 设计Simulink框图的界面 • 4.3节中对使用Simulink进行系统建模与仿真做了简单的介绍,任何动态系统的模型构建与仿真的步骤都与此类似。本节所要介绍的Simulink界面设计主要用来改善系统模型的界面,以便于用户对系统模型的理解与维护。
4.4.1 模块及框图属性编辑 • 1. 框图的视图调整 • 在Simulink系统模型编辑器中,可以对系统模型的视图进行调整以便更好地观察系统模型。视图调整的方法如下所述: • (1) 使用View菜单控制模型在视图区的显示,用户可以对模型视图进行任意缩放。 • (2) 使用系统热键R(放大)或V(缩小)。 • (3) 按空格键可以使系统模型充满整个视图窗口。 • 视图调整效果如图4.21所示。
2. 模块的名称操作 • 在使用Simulink中的系统模块构建系统模型时,Simulink会自动给系统模型中的模块命名,如在4.3节的简单动态系统中,正弦信号模块名称为Sine Wave;对于系统模型中相同的模块,Simulink会自动对其进行编号。一般对于简单的系统,可以采用Simulink的自动命名;但对于复杂系统,给每个模块取一个具有明显意义的名称非常有利于系统模型的理解与维护。下面简单介绍一下模块名称的操作。
(1) 模块命名:使用鼠标左键单击模块名称,进入编辑状态,然后键入新的名称。 • (2) 名称移动:使用鼠标左键单击模块名称并拖动到模块的另一侧,或选择Format菜单中的Flip Name翻转模块名称。 • (3) 名称隐藏:选择Format菜单中的Hide Name隐藏系统模块名称。 • 注意,系统模型中模块的名称应当是唯一的,否则Simulink会给出警告并自动改变名称。系统模型中模块的名称操作如图4.22所示。
3. 模块的其它操作 • Simulink允许用户对模块的几何尺寸进行修改,以改善系统模型框图的界面。例如,对于具有多个输入端口的模块,需要调整其大小使其能够较好地容纳多个信号连线,而非采用模块的默认大小;另外,对于某些系统模块,当模块的尺寸足够大时,模块的参数将直接显示在模块上面,这非常有利于用户对模型的理解。
Simulink允许改变模块的颜色。使用鼠标右键单击模块,选择Foreground color或Background color菜单来设置颜色;或使用模型编辑器中Format菜单中的相应命令设置模块颜色。如果模块的前景色发生改变,则所有由此模块引出的信号线颜色也随之改变;当系统模型框图很复杂时,这个特性能够有效地增强框图的可读性。 • 此外,还可以使用Format菜单中的Show Drop Shadow为模块生成阴影,或使用Flip Block、Rotate Block对模块进行翻转与旋转,或使用Font对模块字体进行设置等。对模块的操作如图4.23所示。
4. 系统框图注释 • 作为友好的Simulink系统模型界面,对系统模型的注释是不可缺少的。在Simulink中对系统模型框图进行注释的方法非常简单,只需在系统模型编辑器的背景上双击鼠标左键以确定添加注释文本的位置,并打开一个文本编辑框,用户便可以在此输入相应的注释文本。输入完毕后,使用鼠标左键单击以退出编辑并移动文本位置(编辑框未被选中情况下)到合适的地方。此外,在文本对象上单击鼠标右键,可以改变文本的属性如大小、字体和对齐方式等。在任何时候都可以双击注释文本进行编辑。系统框图注释如图4.24所示。