Matlab基础学习笔记（五）—— Simulink仿真笔记链接（点我）基础常用模块库动态系统仿真子系统S函数

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我是靠谱客的博主干净戒指，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Matlab基础学习笔记（五）—— Simulink仿真笔记链接（点我）基础常用模块库动态系统仿真子系统S函数，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

听万门的一个Matlab实践课做的笔记

知识结构

笔记链接（点我）

知识点比较零散记得比较概括，用幕布看可能更清晰一点
- 本节内容只是做个简单记录，具体使用某个库再进行具体学习
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基础

定义
- Simulink是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。
- 可处理系统
  - 线性、非线性系统
  - 离散、连续、混合系统
  - 单任务、多任务离散事件系统
- 组成
  - 模块库
  - 模型构造
  - 指令分析
  - 演示程序
- 既适用于Top-down又适用于Bottom-up
特点
- 设计简单
- 分析直观
- 仿真快速、准确
典型模型结构
- 输入、状态、输出
- .mdl文件
实例
- 创建空白模块
- 添加模块
- 添加连接
- 仿真
- 保存模型
工作原理
- 模型编译
- 连接
- 仿真执行
- 【一般采用数值积分仿真，相邻两个时间点的长度为步长，步长的大小取决于求解器的类型】

常用模块库

公共模块库 + 专业模块库
Continuous（连续模块组）
- 包括连续时间线性系统、连续时间延迟模块
Math Operations（数学运算模块组）
- 包括数学运算、向量运算、复数、向量间的转换运算四种
Signal Routing（信号传输选择模块组）
- 包括信号传输与信号存储、访问两种
Sinks（输出模块组）
- 包括模型及子系统输出、数据观察器、仿真控制三种
Sources（信号源模块组）
- 包括模型及子系统输入与信号发生器两种
部分专业模块库
- Control System Toolbox
- Communications Blockset
- DSP Blockset
- Fuzzy Logic Toolbox
- Neural Network Blockset
- Simulink Extras
- Stateflow
- Real-Time Workshop (RTW)

动态系统仿真

建立简单模型
- 建立模型窗口
- 将功能模块从模块库中复制到模型窗口
- 对模块进行连接，构成所需要的系统模型
- 【视觉表现为直观的方框图，文件上则是扩展名为mdl的ASCII代码，数学上表现为微分方程或差分方程，行为上模拟了实际系统的动态特性】
- 编译报错注意检查模块是否来源于同一模块组
模块简单操作
- 模块的复制（或创建）
- 模块的移动
- 模块的删除
- 模块的外形调整
  - 改变模块对象的大小
  - 改变模块对象的方向
  - 颜色设定
- 改变模块名称
- 改变模块名称的字体
- 改变模块名称的位置
- 是否显示模块名称
模块的连接
- 信号线
  - 包括标量信号和向量信号
- 向量信号线与线型设定
- 信号线设置标签
- 信号线弯折（shift）
- 信号线分支（ctrl）
模块参数、属性设置
- General
  - Description
  - Priority
  - Tag
- Block Annotation
  - 有效属性标记
- Callbacks
  - 回调函数
  - ClipboardFcn、DeleteChildFcn、ErrorFcn、PreCopyFcn、PreDeleteFcn
- 仿真参数设置
  - Solver
    - Simulation time
    - Solver selection
      - Type：固定步长or可变步长
        可变应指定容许误差限
      - Solver：具体算法类型
        ode45
    - Relative tolerance
    - Max step size
  - Data Import/Export
    - Output option
      - Refine out（细化输出）
      - Produce additional output
      - Produce specified output only
    - Load from work space
      - xInitial state
        优先度高
        save to workspace
        save option
  - Diagnostics
    - Simulation option（一致性检验）
    - Configuration option
  - Code Generation
  - Coverage
仿真结果观察
- 观察输出信号
  - 输出模块组Sinks中的Scope、Display数学显示器
  - 返回MATLAB命令窗口，利用绘图命令
  - 输入To Workspace模块，用绘图命令
- Scope示波器
  - 是观察仿真结果的主要工具
  - 可有多个坐标（每个端口一个）
  - 所有坐标有共同的时间坐标和各自独立的y坐标
- Display
  - 以数字形式显示
  - 可显示单个信号、向量信号、矩阵信号（帧信号）
- To Workspace模块

子系统

创建
- 添加Subsystem模块
  - Ports & System库
  - In1为外部输入，Out1为内部输出
- 组合已有模块
  - 用方框包围
  - Create subsystem
分类
- 条件子系统
  - 使能子系统
    - 使能控制信号为标量
      - 大于零则开始执行
    - 使能控制信号为向量
      - 其中一个大于零则开始执行
  - 触发子系统
    - 触发事件发生的时刻执行
    - 触发事件
      - 上升沿触发
      - 下降沿触发
      - 跳变触发
      - 回调函数触发
  - 半波整流模型

S函数

S函数是系统函数（System Function）的简称
- 由特定语法构成
- 用于描述并实现连续系统、离散系统以及复合系统等动态系统
- 可接收来自Solver的相关信息，并对求解器发出的命令做出适当响应
建立
- 可用m文件、C或Mex文件编写
- function[sys, x0, str, ts] = fname[(t, x, u, flag)]
  - sys —— 通用返回参数
  - x0 —— 初始状态，flag为0有效
  - str —— 为未来应用保留
  - ts —— 两列分别标识采样时间间隔和偏移
- 设计可参考模板文件sfuntmpl.m
S-Function的子函数
- mdlInitializeSize
- mdlDerivatives
- mdlUpdate
- mdlOutput
- mdlGetTimeOfNextVarHit
- mdlTerminate