1.3 基于Simulink的仿真

1.3.1 什么是Simulink

MATLAB中的Simulink是专门用于仿真的软件包，它的名称是Simulation（模拟仿真）和Link（连接）的组合词。Simulink可以提供研究对象的建模、仿真和分析，它使用图形化的系统模块对研究对象进行描述，每个模块像实验室中的一台仪器一样，可以根据需要进行不同的组合以达到不同的研究目的。

在Simulink中，模块是仿真的基石，将这些模块相连接构成系统，可以进行仿真，运行结果可以用图形的形式显示出来，整个仿真过程非常简洁、方便、直观。

1.3.2 Simulink模块库介绍

Simulink模块库是建立模型的基础，其中囊括了大量的基本功能模块，只有用户熟练地掌握了模块库，才能快速、高效地建立模型。

在Simulink模块库中包含有以下子模块库，如表1.3.1所示。

1．常用模块库

常用模块库中的模块是Simulink所有模块库中使用频率最高的模块合集，主要是为了方便用户以最快的速度建立模型。常用模块库包含如图1.3.1所示的成员，模块功能如表1.3.2所示。

2．连续模块库

连续模块库中的模块如图1.3.2所示，它包含了搭建连续系统所需的绝大部分模块，这些模块的功能如表1.3.3所示。

3．离散模块库

离散模块库中的模块如图1.3.3所示。其功能如表1.3.4所示。

4．数学运算模块库

数学运算模块将很多数学运算封装成模块的形式，使数学运算操作大大简化，减少了很多程序设计上的烦琐过程。此模块库所包含的模块如图1.3.4所示。其功能如表1.3.5所示。

5．信号源模块库

信号源模块库如图1.3.5所示。其功能如表1.3.6所示。

6．信号接收模块库

信号接收模块库如图1.3.6所示。其功能如表1.3.7所示。

7．用户自定义模块库

用户自定义模块库如图1.3.7所示。其功能如表1.3.8所示。

1.3.3 创建一个简单的Simulink示例

本节通过一个简单的示例来向读者展示如何创建Simulink仿真模型、运行仿真模型、显示仿真结果及保存仿真模型。

例1.3.1 创建一个产生正弦信号并对其进行观察的仿真模型。

步骤如下：

步骤1：在MATLAB的命令行窗口运行simulink命令（注意：指令的首字母应小写），或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器（Simulink Library Browser）窗口，如图1.3.8所示。

步骤2（a）：通过菜单File→New→Model新建一个名为untitled的空白模型窗口，如图1.3.9所示。

步骤2（b）：也可以通过选择“主页”→“新建”→Simulink Model建立，如图1.3.10所示。

通过步骤2所建立的模型窗口如图1.3.11所示，它由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。

步骤3：从右侧子模块窗口中，直接单击Simulink下的Sources子模块库，便可看到各种输入源模块，如图1.3.12所示。

步骤4：单击所需要的输入信号源模块Sine Wave（如图1.3.13所示），将其拖放到空白模型窗口untitled，Sine Wave模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中Sine Wave模块并右击，在快捷菜单中选择add to'untitled'命令，就可以将Sine Wave模块添加到untitled窗口，如图1.3.14所示。

步骤5：用同样的方法打开接收模块库Sinks，选择其中的Scope模块（示波器）拖放到untitled窗口中，如图1.3.15和图1.3.16所示。

步骤6：在untitled窗口中，用鼠标指向Sine Wave右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向Scope模块的输入端，再松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成，如图1.3.17所示。

步骤7：开始仿真，单击untitled模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单Simuliation→Run，仿真开始。双击Scope模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形，如图1.3.18所示。

步骤8：保存模型，单击工具栏的图标，将该模型保存为Ex0901.mdl文件。

通过例1.3.1可以了解如何建立、运行、观察、运行Simulink的仿真模型。

1.3.4 对模块进行基本操作

1．对象的选定

要选定对象只要在对象上单击，被选定的对象的四角处会出现小块编辑框，如图1.3.19所示。

如果选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中，如图1.3.20所示。

如果要选定所有对象，可以选择菜单Edit→SelectAll，如图1.3.21所示；也可以右击选择SelectAll，如图1.3.22所示；还可以通过快捷键Ctrl+A来实现。所有对象被选中后如图1.3.23所示。

2．模块的复制

不同模型窗口（包括模型库窗口）之间的模块复制方法如下：

方法1：选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。

方法2：使用Edit菜单中的Copy和Paste命令。

方法3：通过快捷键Ctrl+V、Ctrl+C来实现。

在同一模型窗口内复制模块的方法如下：

方法1：选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。

方法2：选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。

方法3：使用Edit菜单中的Copy和Paste按钮。

方法4：通过快捷键Ctrl+V、Ctrl+C来实现。

3．模块的移动

选定需要移动的模块，用鼠标将模块拖到合适的地方。

4．模块的删除

要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键。

5．改变模块大小

选定需要改变大小的模块，出现编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。

6．模块名的编辑

1）修改模块名

单击模块下面或旁边的模块名，可对模块名进行修改。

2）模块名字体设置

选定模块，选择Diagram→Format→Font Style，打开字体对话框设置字体。

3）模块名的显示和隐藏

选定模块，选择Diagram→Format，勾选Show Block Name，可以显示模块名，否则为隐藏。

1.3.5 信号线的操作

1．模块间的连线

先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标左键并拖动，直到另一模块的输入端。

2．信号线的分支

按住Ctrl键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点，如图1.3.24所示。

3．信号线文本注释

1）添加文本注释

双击需要添加文本注释的信号线，则出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。

2）修改文本注释

单击需要修改的文本注释，出现虚线编辑框即可修改文本。