1 仿真工具簡(jiǎn)介

Simulink是一個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng))進(jìn)行建模、仿真和綜合分析的集成軟件包，是MATLAB的一個(gè)附加組件，其特點(diǎn)是模塊化操作、易學(xué)易用，而且能夠使用MATLAB提供的豐富的仿真資源。在Simulink環(huán)境中，用戶不僅可以觀察現(xiàn)實(shí)世界中非線性因素和各種隨機(jī)因素對(duì)系統(tǒng)行為的影響，而且也可以在仿真進(jìn)程中改變感興趣的參數(shù)，實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)行為的變化。因此Simulink已然成為目前控制工程界的通用軟件，而且在許多其他的領(lǐng)域，如通信、信號(hào)處理、DSP、電力、金融、生物系統(tǒng)等，也獲得重要應(yīng)用。

Simulink的模塊庫(kù)有兩部分組成：基本模塊和各種應(yīng)用工具箱。如下圖所示

圖1.1 模塊庫(kù)構(gòu)成

其中每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)了不同的功能，這里不做詳細(xì)介紹，感興趣的朋友可以根據(jù)自己的需求深入了解。

2 仿真案例—信號(hào)發(fā)生器

通常，用戶創(chuàng)建的Simulink模型包含下列三部分“組件”：

輸入信號(hào)源(Sources)：可以是常數(shù)、時(shí)鐘、白噪聲、正弦波、階梯波、掃頻信號(hào)、脈沖生成器、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器等信號(hào)源或者是用戶自定義的信號(hào)；

系統(tǒng)(System)：即被模擬系統(tǒng)的SIMULINK方框圖；系統(tǒng)模塊作為中心模塊是Simulink仿真建模所要解決的主要部分。

接收器(即輸出、顯示部分Sink)：可以是示波器、圖形記錄儀(XY Graph)等。

下面我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波信號(hào)仿真模型體現(xiàn)上述流程。

首先在模塊庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)的模塊，主要是原模塊和輸出顯示模塊，將模塊拖動(dòng)到合適的位置，然后用連接它們，如圖所示：

圖2.1 正弦波信號(hào)仿真模型

由于這里的模型不需要做其他的處理，所以不需要中間的系統(tǒng)模塊。在模塊構(gòu)建完成后，可以雙擊模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，例如我們將正弦信號(hào)的振幅和頻率都設(shè)為1

圖2.2 正弦波信號(hào)參數(shù)設(shè)置

其他的參數(shù)設(shè)置可以根據(jù)需求而定。

3 仿真結(jié)果注意事項(xiàng)

在構(gòu)建好仿真模型后，單擊運(yùn)行按鈕就可以進(jìn)行仿真，要想看到仿真結(jié)果，只需要雙擊輸出框模塊。但在默認(rèn)的輸出環(huán)境下，想要看到正確的結(jié)果還有一些問題需要處理，這是因?yàn)槲覀兊姆抡婺Ｐ椭泻幸恍﹨?shù)是需要我們調(diào)整的，使用默認(rèn)的輸出環(huán)境會(huì)使得結(jié)果偏離我們的預(yù)期，具體效果我們可以看上面模型在默認(rèn)情況下的輸出

圖3.1 默認(rèn)情況下仿真結(jié)果

可以看到，在默認(rèn)情況下得到的仿真圖像和我們理想的結(jié)果還是存在很大差距，因此需要根據(jù)模塊的參數(shù)對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)整。

第一個(gè)需要改變的仿真時(shí)間的停止時(shí)間和最大仿真時(shí)間間隔，一般的，停止時(shí)間可以根據(jù)我們想要展示多少的仿真結(jié)果來確定(同時(shí)和仿真模型中參數(shù)有關(guān))，拿上面的案例來說，停止時(shí)間可以選擇為10個(gè)函數(shù)周期，而為了讓仿真結(jié)果更加平滑，需要使用較短的仿真時(shí)間間隔。兩者的調(diào)整可以按照以下步驟：

在項(xiàng)目頂端點(diǎn)擊Simulation選項(xiàng)，選擇Simulation Parameters，在stop time中輸入自己想要的停止時(shí)間；然后再max step size中輸入時(shí)間間隔

圖3.2 仿真時(shí)間和間隔設(shè)置

的二個(gè)需要改變的是y軸的范圍，對(duì)于仿真模型來說，得到的仿真結(jié)果可能遠(yuǎn)小于默認(rèn)值，這樣會(huì)讓結(jié)果展現(xiàn)的不明顯甚至看不出結(jié)果，因此也需要調(diào)整。其步驟可參考如下：

在Scope窗口單擊圖像區(qū)域，選擇Axes properties選項(xiàng)，再根據(jù)模型調(diào)整范圍

圖3.3 y軸范圍設(shè)置

在調(diào)整完成后，保存模型再次運(yùn)行就可以看到不一樣的結(jié)果。

圖3.4 調(diào)整完成后仿真結(jié)果END

編? 輯 ? | ? 王文星

責(zé)? 編? ?| ? 黃章魚能力越強(qiáng)，責(zé)任越大。實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。

——where2go 團(tuán)隊(duì)微信號(hào)：算法與編程之美

總結(jié)

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