第5章节simulink在系统仿真中的应用36课件(1373KB).pptVIP

SIMULINK是MATLAB的一个扩展软件，它是基于模型化图型输入的仿真环境。 模型化图型输入使得用户可以把更多的精力投入到模型的构建上来，要求熟悉各功能模块库中各子模块的功能，以及sim函数。 掌握单值和多值非线性系统的SIMULINK建模。 S-FUNCTION是扩展MATLAB函数库的一个实用方法，要求熟练掌握它的编写及用法。 使用SIMULINK进行仿真分析的关键是熟练地运用各功能子模块构建出需要的正确的系统模型并合理地设置参数以使仿真得以正常运行。 * 本章小结 * 补 充 材 料 * 5.3.3 非线性环节的描述函数数值求取方法 考虑对非线性元件输入一个正弦信号，其幅值为A、频率ω为，即， ，则非线性元件的输出ω(t)展开成傅里叶级数 有 式中，傅里叶系数ai和bi通常是A和ω的函数，并由下式确定： （5.1.a） （5.1.b） （5.1.c） * 与频率响应函数的概念相似（即系统的正弦输出与正弦输入的频域比），我们可以定义非线性元件的描述函数为非线性元件输出的基波分量与输入正弦波的复数比，即 用描述函数表示非线性部分，当存在正弦输入时，非线性元件N(A, ω)能被当作具有频率响应的线性元件来处理。因此，可把描述函数概念看作频率响应概念的扩展。 例5.4 已知图5. 5所示的非线性特性，根据式5.1可以构造傅里叶系数a1和b1的被积函数。 function y=n1_fsin(x,xx,yy,w) y=interp1(xx,yy,x,spline).*sin(w*x); function y=n1_fcos(x,xx,yy,w) y=interp1(xx,yy,x,spline).*cos(w*x); * A0=[0.1:.1:5];w=1;A1=[];B1=[]; for A=A0, [xx,x1,yy]=sim(c5mlcy2,[0,2*pi*w]);xx=xx/w; A1=[A1,quadl(nl_fsin,0,2*pi,[],[],xx,yy,w)/(A*pi)]; B1=[B1,quadl(nl_fcos,0,2*pi,[],[],xx,yy,w)/(A*pi)]; end * 例5.4 多变量系统 对其进行线性化。 将其进行线性化前，先将时间延迟进行Pade近似，即在延迟环节处，将Pade order项设置为2（采用2阶Pade近似）。 * [A,B,C,D]=linmod(exp512);step(ss(A,B,C,D)) * 5.4 子系统与模块封装技术 为简化系统模型，有时需要将一些复杂的系统变换为一些模块的组合。另外，用户会希望自己定义一些模块，来搭建系统。Simulink提供的模块封装技术，可满足这些需要。 5.4.1 子系统概念及构成方法 子系统的内部由用户定义，而输入端用In，输出端采用Out元件。 例5.5 下面是PID控制器的数学模型为 试将其建立为子模块。 * 步骤： 将所有需要的元件托入模型编辑窗口（如图5.8所示）； 选中所有元件； 在Edit菜单选择Create Subsystem项，得到子系统框图（如图5.9所示） 图5.8 图5.9 * 5.4.2 模块的封装方法 在Simulink环境中，所谓封装（masking），就是将其对应的子系统内部结构隐含起来，以便访问该模块时只出现一个参数设置对话框，将模块中所需要的参数用这个对话框来输入。 封装用户自定义模块的步骤： 选中该子系统模块的图标，然后选择Edit/Mask Subsystem菜单项，则出现模块封装编辑界面（如图5.10）； 填写封装参数 1）Icon标签页 此页最重要的部分是Drawing commands，在该区域内可以用disp指令设定功能模块的文字名称，用plot指令画线，用dpoly指令画传递函数。 * 图5.10 * 如在Drawing commands中分别输入plot(cos(0:.1:2*pi),sin(0:.1:2*pi)) disp(PID\nController) 则封装模块的图标会显示为入图5.11所示。 图5.11 注意，尽管这些命令在名字上和以前讲的MATLAB函数相同，但它们在功能上却不完全相同，因此不能随便套用以前所讲的格式。 * disp(‘text’)可以在功能模块上显示设定的文字内容。 disp(‘text1\ntext2’)分行显示文字text1和text2 plot([x1 x2 … xn],[y1 y2 … yn])指令会在功能模块上画出由[x1 y1]经[x2 y2]经[