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实验九 SIMULINK仿真
一、实验目的
SIMULINK是一个对动态系统（包括连续系统、离散系统和混合系统）进行建模、仿真和综合分析的集成软件包，是MATLAB的一个附加组件，其特点是模块化操作、易学易用，而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源。在 SIMULINK环境中，用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响，而且也可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。因此SIMULINK已然成为目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用。对于信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器。
本次实验的目的就是通过上机训练，掌握利用SIMULINK对一些工程技术问题（例如数字电路）进行建模、仿真和分析的基本方法。
二、实验预备知识
1. SIMULINK快速入门
在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。1990年，Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段。但因其名字与当时比较著名的软件SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为SIMULINK。SIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音。顾名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用系统提供的各种功能模块并通过信号线连接各个模块从而创建出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。 ? SIMULINK的启动
首先启动MATLAB，然后在MATLAB主界面中单击上面的Simulink按钮
或在命令窗口
中输入simulink命令。命令执行之后将弹出simulink的模块库浏览器，如图1所示。 ? SIMULINK的模块库
Simulink的模块库有两部分组成：基本模块和各种应用工具箱。 ? 系统提供的应用工具箱有：
Communications Blockset（通信模块集） Control System Toolbox（控制系统工具箱）
Dials & Gauges Blockset（面板和仪表模块集） DSP Blockset（数字信号处理模块集）
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Fixed-Point Blockset （定点模块集）
Fuzzy Logic Toolbox （模糊逻辑工具箱） NCD Blockset
（非线性控制设计模块集） Neural Network Blockset （神经网络模块集） RF Blockset （ 射频模块集）
Power System Blockset （电力系统模块集）
Real-Time Windows Target （实时窗口目标库） Real-Time Workshop （实时工作空间库）
Stateflow（状态流程库） Simulink Extras
（ Simulink附加库）
System ID Blockset（系统辨识模块集）
基本的simulink模块
常用模块
各领域内的工具箱
图1： Simulink模块库
? Simulink的基本模块按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous（连续系统模块） Discrete（离散系统模块）
Function & Tables（函数和平台模块） Math（数学运算模块） Nonlinear（非线性模块）
Signals & Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）
下面列出一些基本模块的功能说明，以供实际使用时查询。 表1：连续系统模块（Continuous）功能 模块名 Integrator State-Space Transfer-Fcn Zero-Pole 功能简介 输入信号积分 线性状态空间系统模型 线性传递函数模型 以零极点表示的传递函数模型 模块名 Derivative Transport Delay 功能简介 输入信号微分 输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport 输入信号延时一个可Delay 变时间再输出 精彩文档
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表2：离散系统模块（Discrete）功能 模块名 Discrete-time Integrator Discrete State-Space Discrete Transfer-Fcn First-Order Hold 功能简介 离散时间积分器 离散状态空间系统模型 离散传递函数模型 一阶采样和保持器 模块名 Discrete Filter Discrete Zero-Pole Zero-Order Hold Unit Delay 功能简介 IIR与FIR滤波器 以零极点表示的离散传递函数模型 零阶采样和保持器 一个采样周期的延时 表3：函数和平台模块（Function & Tables）功能 模块名 Fcn S-Function 功能简介 用自定义的函数（表达式）进行运算 调用自编的S函数的程序进行运算 模块名 MATLAB Fcn Look-Up Table 功能简介 利用matlab的现有函数进行运算 建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table(2-D) 建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 表4：数学运算模块（Math）功能 模块名 Sum Dot Product Math Function 功能简介 加减运算 点乘运算 包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数 最值运算 符号函数 由实部和虚部输入合成复数输出 模块名 Product Gain Trigonometric Function Abs Logical Operator Complex to Magnitude-Angle Complex to Real-Imag 功能简介 乘运算 增益模块 三角函数，包括正弦、余弦、正切等 取绝对值 逻辑运算 由复数输入转为幅值和相角输出 由复数输入转为实部和虚部输出 MinMax Sign Real-Imag to Complex Magnitude-Angle to 由幅值和相角输入合成Complex 复数输出 Relational Operator 关系运算 表5：非线性模块（Nonlinear）功能 模块名 Saturation 功能简介 饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和 模块名 Relay 功能简介 滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化 精彩文档