Simulink模块库丰富,系统学习每个模块,利于模型的编辑与仿真构建,教材中主要学习模块的功能与相关的参数设置。

一、 信号与系统模块组

该模块用于信号系统的仿真,在信号系统中运用广泛,例如:总线设置、数据存储等。Bus selector模块只接收来着mux模块或其它bus模块的信号,Bus creator模块可创建bus输出信号,供其他bus模块调用。

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如图所示,Bus creator将正弦信号与random number的信号汇总为一条总线信号输出,再由Bus selector从总线信号中选取信号输出,最后由mux模块进行信号合成,通过scope输出图像。上述提及的mux模块可以将多个输入行合成为一个矢量行输出,换言之,即信号整合。相反,Demux模块可将信号分解输出。Mux模块基本思想就是将多路信号集成一束,这一束信号在模型中传递和处理中都看做是一个整体。Mux和Demux不会改变信号,运行时可将其看成“虚拟”的。Mux一个重要应用就是构建向量。这表示你可以将它的输出当做一个向量来使用。Bus模块可以将不同类型的信号集结在一起,总线bus信号可以让你的流程图更加简洁。

另外,Data store memory\read\write模块分别可实现数据的储存、读取与显示功能,三者共享存储空间,并且Data store write模块即可实现共享储存空间的建立,又可通过read模块将存储的数据读取并显示出来。系统仿真时,write与read模块不可单独存在,它们以Data store memory模块作为数据的存储空间。

此外,模块组里还存在ground模块与enable模块。Ground模块将未连接的端口接地,防止在系统仿真时检测到未连接的接口。Enable模块为使能模块,只有当输入信号大于0时,该模块才执行。

二、 用户自定义函数模块组

Simulink提供了用户自定义模块,该模块可以方便用户设计自己的仿真模型,实现模型的移植性等特点。

Fcn用于实现系统数学表达式的便捷计算,数据以矢量或标量输入,总以标量输出。Matlab Fcn模块便于用户快速定义自己的函数,点击该模块,可弹出如下图框。

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用户可以在该界面进行函数的个性化设置。

三、 信号源模块

Simulink具有丰富的信号源模块组,下面具体介绍:

1. Clock模块:用于计时。Dijital clock模块是以指定速率输出当前仿真时间,可对模块的采样时间进行设置,如采样时间设置为2,那么系统每隔2s输出当前仿真时间。

2.Band-Limited White Noise模块:该模块服从正态分布的随机数,用户可以采样该模块产生比系统最小时间常数更小的相关时间的随机序列来模拟白噪声的效果。

3.chrip signal模块:模块产生频率随时间线性增加的正弦信号,即调频信号。该模块可用于非线性系统的谱分析。

4.sine wave模块:生成如图所示的标准正弦波。可对模块的振幅A、正弦波频率F等进行参数设置。

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5.pulse generator模块:产生等间隔的脉冲波形。宽度就是脉冲持续高电平期间的数字采样周期数,脉冲周期等于脉冲持续高电平、低电平的数字采样周期之和,相位延迟则是起始脉冲所对应的数字采样周期数

6.Random Number模块:产生满足正态分布的随机信号,在参数设置中,可对均值与方差的值进行修改。

7.step模块:产生阶跃信号。Step常用于控制系统仿真中,用于测试系统稳定性。

四、连续与离散模块组

Transfer Fcn用于表征传递函数。对于一个收敛性的系统,传递函数分母的最高次幂应大于分子的最高次幂。Transport Delay 模块用于延时系统的输入,延时时间可由用户自定义,仿真中,模块输入点和仿真时间存储于缓冲器内,有Initial buffer参数指定。Zeros-Pole模块表征一个以Laplace算子s为变量的零点、极点和增益的系统State-Space模块用于表征一个控制系统的状态空间。

现实中有许多是离散系统,系统根据采样时间进行数据采集分析,simulink中离散系统的表征主要是根据Z变换进行系统仿真建模。

对于Discrete Transfer Fcn模块,通常有拉普拉斯变换后,得到相应的传递函数,再经过Z变换,得到离散系统传递函数memory 模块将前一个集成步的输入作为输出,相当于一个集成步内的输入进行采样保持。

四、 数学运算模块组

用户根据该模块可进行输入信号的加减乘除等运算。

1.  Abs模块进行绝对值运算。

2.  Add模块进行加减运算,可对模块的符号进行设置,在模型中创建Add模块,默认的符号是加号与减号,用户可对符号及其数量进行设定。

3.  Divide模块进行乘除操作,运算顺序从上到下依次进行。

4.  Gain模块:称为增益模块。模块对于输入的信号进行一定倍率的递增或递减,实现放大或缩小输入量的功能。

总结:Simulink模块库丰富,有连续模块库、离散模块库、数学运算模块等,模块库的多样性为用户的模型设计与系统仿真提供了便利。