7.2.2 Simulink基礎(chǔ) 1．Simulink簡(jiǎn)介 Simulink是MATALB中的一種可視化仿真工具，廣泛用于線性系統(tǒng)、數(shù)字控制以及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink采用模塊化的建模方式，每個(gè)模塊都有自己的輸入、輸出端口，并能實(shí)現(xiàn)一定的功能。在Simulink中，模型表現(xiàn)為若干個(gè)仿真模塊的集合以及各個(gè)模塊之間的連接關(guān)系， 并且這些模塊可以組織成具有同等結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)，具有內(nèi)在的模塊化設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系，Simulink提供了3種類型的模塊：連續(xù)模塊、離散模塊和混合模塊。連續(xù)模塊指輸出信號(hào)發(fā)生連續(xù)變化的模塊，離散模塊則是輸出信號(hào)以固定間隔變化的模塊；混合模塊是根據(jù)輸入信號(hào)的類型來確定輸出信號(hào)類型的，既能產(chǎn)生連續(xù)輸出信號(hào)，也能夠產(chǎn)生離散輸出信號(hào)。如果一個(gè)仿真模型中只包括離散模塊，Simulink采用固定步長方式進(jìn)行仿真；如果模型中只有連續(xù)模塊，Simulink將采用連續(xù)方式對(duì)模型繼續(xù)仿真。如果模塊中包含連續(xù)模塊和離散模塊，則采用兩種仿真步長進(jìn)行仿真。 2．Simulink軟件的安裝 Simulink可以隨著MATLAB一起安裝到計(jì)算機(jī)內(nèi)，在MATLAB安裝選項(xiàng)中選中Simulink組件，安裝程序會(huì)自動(dòng)將其安裝到MATLAB目錄下；如果已安裝了MATLAB而沒有安裝Simulink的話，也可以繼續(xù)使用安裝程序?qū)�Simulink安裝到計(jì)算機(jī)內(nèi)。兩者的安裝方法是基本一樣的。需要注意的是，Simulink的運(yùn)行需要MATLAB后臺(tái)的支持，因此必須要安裝MATLAB軟件。 3．Simulink的工作原理 Simulink的工作包括兩個(gè)階段：初始化階段和模型執(zhí)行階段。 1）模型初始化階段 在初始化階段，Simulink主要完成以下工作： （1）將模型參數(shù)傳遞給MATLAB進(jìn)行估值，得到的數(shù)值結(jié)果將作為模型的實(shí)際參數(shù)； （2）展開模型的各個(gè)層次，每一個(gè)非條件執(zhí)行的子系統(tǒng)將被它所包含的模塊代替； （3）模型中的模塊按更新的次序進(jìn)行排序； （4）決定模型中有無顯示設(shè)定的信號(hào)屬性，如：名稱、數(shù)據(jù)類型等，并且檢查各個(gè)模塊是否能連接到其相應(yīng)的輸入信號(hào)； （5）決定所有未設(shè)定采樣時(shí)間的模塊的采樣時(shí)間； （6）分配和初始化用于存儲(chǔ)每個(gè)模塊的狀態(tài)和輸入當(dāng)前值的存儲(chǔ)空間。 完成上述工作后，就可以進(jìn)入模型執(zhí)行階段。 2）模型執(zhí)行 一般模型是使用數(shù)值積分來進(jìn)行仿真的，所運(yùn)用的仿真解法器依賴于模型提供的連續(xù)積分能力。計(jì)算微分可以分為兩步來進(jìn)行：首先，按照排序所確定的次序計(jì)算每個(gè)模塊的輸出；其次，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的輸入和狀態(tài)來決定狀態(tài)的微分，得到微分向量后再把它返回給解法器，再用其來計(jì)算下一時(shí)刻采樣點(diǎn)的狀態(tài)向量，一旦新的狀態(tài)向量計(jì)算完畢，被采樣的數(shù)據(jù)源模塊和接收模塊才被更新。 在仿真開始時(shí)，模型設(shè)定待仿真系統(tǒng)的初始狀態(tài)和輸出。在每一個(gè)時(shí)間步長中，Simulink計(jì)算系統(tǒng)的輸入、狀態(tài)和輸出，并更新模型來反映計(jì)算出的值。在仿真結(jié)束時(shí)，模型得出系統(tǒng)的輸入、狀態(tài)和輸出。 4．Simulink設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單舉例 作為本節(jié)的最后一部分，給出一個(gè)Simulink的應(yīng)用實(shí)例，增加讀者對(duì)Simulink建模的直觀印象。 例8-1 建立一個(gè)調(diào)幅（AM）系統(tǒng)，信號(hào)頻率為100KMHz，載波頻率為1MHz，調(diào)幅系數(shù)為0.5，并在示波器中顯示出來。 具體的操作步驟如下： 1）打開MATLAB，在工具欄點(diǎn)擊 圖標(biāo)，啟動(dòng)Simulink（也可以直接在MATLAB命令窗口直接敲入simulink）。 2）在Simulink環(huán)境下新建一個(gè)模型，在Simulink工具欄點(diǎn)擊圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)或通過菜單“File”中的“New Model”命令來實(shí)現(xiàn)，將新模型保存為am.mdl。 3）從Simulink library Browser中加入基本模塊。首先從“Simulink Source”庫中選中“Sine Wave”模塊，直接將其拖拽到am.mdl的界面中，并復(fù)制該模塊；然后雙擊“Sine Wave”模塊，設(shè)定載波頻率和幅度。再按照同樣的方法將“Sine Wave1”模塊設(shè)定為信號(hào)產(chǎn)生模塊；再從“Simulink Math Operations”庫中選擇乘法器模塊Product，最后從“Simulink Sink”庫中選擇示波器Scope。 4）連接各個(gè)模塊，選中目標(biāo)模塊，按住Ctrl鍵，再點(diǎn)擊要連接的模塊，Simulink即可自動(dòng)將兩個(gè)模塊連接起來，最終