Simulink第四章基本模块介绍.ppt

理论力学CAI 章名 SIMULINK 第四章 基本模块介绍 Y(t) 为一个2维列向量，称为系统的状态向量。利用状态向量Y(t)，则上述动力方程可转化为： 如果令： 以 和 构成的空间即为状态空间。 简写为：状态方程 * * 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 Simulink 的调试技术 Simulink 作为高性能的系统设计、仿真与分析平台，给用户提供了强大的模型调试工具。通过这个调试工具，用户可以对动态系统的模型进行调试，已发现其中可能存在的问题，进行修改。 1.Simulink图形调试器启动 使用菜单Tools下的Simulinkdebugger 命令或使用调试器按钮可以启动调试器 2. 调试器的操作设置与功能 1）Simulink调试器工具栏命令功能： 执行至下一个模块； 执行至下一个时间步； 开始调试或继续运行仿真至下一个断点； 终止调试过程； 在当前选择的模块之前设置断点； 执行时显示当前选择模块的输入输出； ? 调试帮助； 2）断点显示及断点条件设置 在断点显示框中了解到断点位置、断点模块的输入输出。 提供五种断点条件设置： Zero crossing ：在系统发生过零处设置断点 Step size limited by state:在仿真步长受到状态限制处设置断点 Minor time steps : 在最小仿真步长出现处设置断点 Nan values:在系统中出现无穷小之处设置断点 Break at time : 在指定的仿真时刻处设置断点 3）调试器输出窗口 Outputs : 输出调试结果，如调试时刻、调试的模块及模块输入输出 Execution order: 输出调试过程中的各模块的执行顺序 Status:输出调试状态,如当前仿真时间、缺省调试命令、调试断点设置以及断点数等状态信息 系统调试举例 system_debugger.mdl 4.1 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：增益模块，求和模块，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。 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) = k x(t) k 增益模块 x(t) y(t) k Gain Simulink 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。 5 Gain 10 Display 2 Constant 标量乘积： 来自Sinks库 来自Sources库 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]* u Gain 2 4 Display 2 Constant u *2 Gain 2 4 Display (1 2) Constant 1 2 3 4 u* Gain 7 10 Display (1 2) Constant 1 2 u* Gain 5 11 Display 1 2 3 4 Constant 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 + b a c b a b c 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。 5 Display 3 Constant1 2 Constant 3 5 Display [2;3] Constant1 [1;2] Constant 3 7 5 9 Display 2 3 4 5 Constant1 1 2 3 4 Constant 标量求和 向量求和 矩阵求和 3. 微分模块 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/dt Derivative 考虑对