Matlab中Simulink小白入门初学教程（2）

前面已经说过了两个实验，现在说第三个实验：

实验3：一个加热器加热屋子的实验，目的是了解如何建模和仿真一个动态系统。最终目的是了解matlab的simulink仿真的流程，是让我们学习如何由设计到公式、分模块、每个模块测试、联调、一直到结合现实数据修正模型的。

第一步，设计到公式：

首先是设计出来一个系统，然后确定重要的中间变量，用表达式把他们联系起来。

比如确定了Troom、mroomair、cair、Qgain、t、Qloss等变量，写出了他们的关系式：

这些参数的含义和具体值他们做了一个表格：

建模的时候也是采取的分层的方法，顶层-底层的方法，设计顺序也是自顶向下。开关可以用乘法器仿真，乘以1就是开，信号就过去了，乘以零就归零了，就不通过。Gain就是一个放大器（定值乘法器）。

第二步，分模块设计、每个模块测试：

Add a Constant block to model the constant air temperature from the heater. Set the block Constant value parameter to T_heater. You will define the value of T_heater in the Model Workspace.

Constant取值也可以像define一样一个☞指另一个，就是这里先叫一个名字，别的地方再给那个名字赋值：

在以下的位置可以找到这种类似于宏定义的设置：

这样就能方便的添加一些值，随时改变之。

做成的子模块Heater是这样的（在做这个之前，首先找出一个叫subsystem的东西，双击打开以后在内部修改）：

意思就是加热器50℃，读取室温，做差，经过一个放大器也就是一个热量/温度的定值乘法器，这个就是描述这个加热器的性能的了，比如温差是1℃，能向室内散发多少热量，它来衡量，之后经过一个开关，得到的就是释放到室内的热量（焦耳）。

方法还是一样，做完一部分，测试一部分：

意思就是开关在第4个时钟的时候打开，加热器的内温50℃，室温20摄氏度，看看打开开关前后加热器每个时刻释放多少热量，大约是11*1011左右，也就是说，这个模块是没问题的。（样例用的室温25摄氏度，不过没有影响）。

然后就开始做下面的模块，恒温控制器模块（读取室内温度，和预设的对比，温度高就停火，温度低就加热）:

右边是我的效果，输出的被采样了，我尝试着删除了一些，但是总有一个被采样儿，所以采样是正常现象，不用理会。如果调高采样率，圆圈会更加密集，仿真耗时更长。

之后就是仿真屋子（Room），情况是这样儿的：

大致的意识就是这个屋子，外界给热量，外界也有温度，里面是一个反馈系统，屋子的温度比外界温度高，那就丧失热量，如果丧失的热量比外界给的多，那么整体热量就会下降，积分器代表的是当前温度，我们设置其为20℃，整体热量的变化除以比热容就是温度的增减，所以当我们设置外界不给屋子热量（Heat Gain = 0），外界温度是10（Outside Temperature = 10）室内初始温度是20（积分器初始值设置为20）以后，屋子的温度就会因为外界低温而下降，开始温差大，降温快，后面温差小，降温慢。

第三步，各个模块配合起来联调：

做完了各个模块之后，我们就应该把他们连接到一起。先两两相连测试：

符合结果。

想要上下翻转一个模块，只需要改变标号顺序，将原先在上面的1标号换到下面即可;

第四步，将所有的模块连接，整体联调：

调整外界环境温度在低温范围内波动的时候（振幅5，中心值12），室温能保持稳定：

当温度在高温范围波动时（振幅5，中心值19），室温就有时受室外温度影响了：

Fullfile这个函数，作用大致是根据给出的文件路径获取文件的地址或者说是C语言里面的指针，里面的逗号，类似于windows里面的斜杠。copyfile这个函数就是一个复制文件的函数，如果只给出源文件地址，那就把源文件复制到当前文件夹，

所以按照它这个写法，不用害怕修改了源文件之后就弄坏了，我们修改的只是复制出来的备份。

果然多出来一个。

复制完了接下来就是打开了，前面的copy是复制到当前文件夹，这里的open就把一个文件打开了。在修改文件的时候要小心，看看修改的是原始样例还是复制过来的，改错了以后就不好恢复了。这里复制过来的是一个mat，所以一会儿再open的时候如果不是这个mat就不要修改。

模型建好了之后需要校准：

第五步：根据实测数据修正模型：

看了实测数据之后，下一步就是实测样例相对比了，对比之后就该修正模型了：首先先添加一条值通输出线：

Matlab是真的强大，excel都能直接导入，牛，不过一定注意，我使用的是matlab2018a，所以不识别help里面提供的xls文件，我把他复制到当前文件夹之后改成了xlsx才能识别。

之后就是双击打开一个输入端口，选中并导入xlsx数据，添加到仿真。然后再把这个xlsx保存成mat格式，并且现在不仅包含了数据信息，里面还有连接信息。而且由于mark for simulation 了一手，所以现在在workspace里面也有这个叫sheet1的exel表格：

存成了mat格式之后还需要在仿真的时候把它加进去，包括数据和连接：

之后再做一些显示方面的事儿，果然，我们的数据连接上了：

之后就是仿真：

观察可知观测值和仿真值并不一样，但是偏差很有规律，调整恒温器里面的迟滞器，将迟滞范围改成-5~0：

果然，模型更加贴近实际了。

最后

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