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simulink的详细操作和作用
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更新于2023-03-03
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第一章 Simulink基础知识 1.1 仿真运行相关问题 1.2 输出仿真数据 1.3 配置参数 1.4 输出仿真数据诊断仿真错误 1.5 输出仿真数据分析仿真结果 第二章 Communication Blockset应用 2.1 Communication Blockset的模块库的功能介绍 2.2 通信系统建模 2.2.1 运行一个Simulink 模型 2.2.2 搭建一个简单模型 2.3 基础通信系统建模 2.3.1 模拟调制系统建模 2.3.2 搭建信道噪声模型 2.3.3 搭建汉明码模型 2.3.4 搭建模拟调制信道 2.3.5 搭建循环码模型 2.3.6 搭建数字调制模型 2.3.7 用眼图、散点图看已调信号 2.3.8 发送数据到MATLAB工作空间 2.3.9 从MATLAB工作空间输入数据
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第一章 Simulink 基础知识...................................................................................................................2
1.1 仿真运行相关问题..................................................................................................................2
1.2 输出仿真数据..........................................................................................................................3
1.3 配置参数..................................................................................................................................3
1.4 输出仿真数据诊断仿真错误..................................................................................................5
1.5 输出仿真数据分析仿真结果..................................................................................................6
第二章 Communication Blockset 应用.................................................................................................7
2.1 Communication Blockset 的模块库的功能介绍....................................................................7
2.2 通信系统建模..........................................................................................................................9
2.2.1 运行一个 Simulink 模型..............................................................................................9
2.2.2 搭建一个简单模型.....................................................................................................13
2.3 基础通信系统建模................................................................................................................19
2.3.1 模拟调制系统建模.....................................................................................................19
2.3.2 搭建信道噪声模型.....................................................................................................22
2.3.3 搭建汉明码模型.........................................................................................................24
2.3.4 搭建模拟调制信道.....................................................................................................27
2.3.5 搭建循环码模型.........................................................................................................29
2.3.6 搭建数字调制模型.....................................................................................................29
2.3.7 用眼图、散点图看已调信号....................................................................................31
2.3.8 发送数据到 MATLAB 工作空间..............................................................................35
2.3.9 从 MATLAB 工作空间输入数据..............................................................................37
第一章 Simulink 基础知识
Simulink 是一个用于建模、仿真、分析动态系统的软件包。它支持线性和非线性系统,
也可以是多速率系统,也就是该系统有着不同采样速率的部分组成。它也是一种基于模块的
设计工具。Simulink 的特点在于:
Simulink 鼓励你去尝试任何事,你可以很容易地用草图来搭建模块,也可对现有的模型
进行添加来搭建一个新模型,你可以看到仿真结果的图形,也可通过 MATLAB 中的所
有分析工具来分析结果。
Simulink 的目的是通过鼓励你提出一个问题,模拟它,然后看发生了什么这么一种过程
让你觉得建模和仿真是一件有趣的事。
Simulink 也很实用,全世界成千上百的工程师正用它来模拟和解决实际问题,对这个工
具的了解将对你的整个职业生涯都很有帮助。
1.1 仿真运行相关问题
当仿真正在运行时,你可以交互地完成以下操作:
1. 修改一些配置参数,包括仿真停止时间和最大仿真步长
2. 用浮动示波器或显示模块来观察连线上传输的信号
3. 修改模块参数,只要不改变以下参数
状态变量,输入,输出的个数
采样时间
过零点数
任何模块参数的向量长度
外部模块工作向量的长度
在仿真过程中,你不可以改变模型结构如:添加删除连线或模块,除非你停止目前的仿真。
一.定义仿真开始和结束时间
Simulink 仿真在默认值 0 秒开始,在默认值 10 秒处结束。Solver 配置允许你对当前的仿真定
义其它的开始和结束时间。
注意: 仿真时间和实际的时间不一样。运行一次仿真所花的实际时间取决于许多因素,包括
模型的复杂度,求借器的步长和计算机速度。
二.选择求解器
求解器是 Simulink 的软件组成部分,它是用来确定下一个时间步长的,仿真过程需要在这段
时间内满足你所定义的精度要求。Simulink 提供了一组丰富的求解器,每一个都适用于具体
的应用。下面就解释一下如何选择最适合你的应用的求解器。
Simulink 将求解器分成两种类型:固定步长和变步长。
定步长求解器的步长大小在整个仿真过程中是保持不变的,而变步长求解器根据模型的动态
变化逐步改变步长大小。特别的是,当模型的状态快速变化时变步长求解器会减小步长大小
来保持精度,而当系统状态缓慢变化时变步长求解器会增大步长大小。
两种类型的求解器的选择取决于你是怎样配置你的模型以及模型的变化。如果你打算将模型
产生的代码在实时计算机上运行,你应该选择定步长求解器,因为实时计算机系统是以定步
长的信号采样速率运行的。
如果你不打算让模型产生代码,那么变步长与定步长求解器的选择就取决于你的模型的动态
变化。如果你的模型状态变化得很快或不连续,变步长求解器可以大大缩短仿真时间。这是
因为变步长求解器比起定步长求解器只要较少的时间步长就可达到一定的精度级别。
下面的模型说明了变步长求解器是如何缩短仿真时间的
模型以两种不同的速率每隔 0.5 秒和 0.75 秒产生输出,。为了捕获两个输出,定步长求解器
必须每隔 0.25 秒取一个步长
[0.0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 …….]
相比之下,变步长求解器仅仅当模型实际产生输出时才取一个步长
[0.0 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 2.25……]
这样就大大的减少了时间步长的个数。
求解器的详细选择请看 Simulink/Using Simulink/Runing Simulations/Choosing a Solver
1.2 输出仿真数据
Simulink 允许你输入来自于 MATLAB 工作空间的输入信号和状态数据,同时也允许你在仿
真过程中将输出信号和状态数据输出到 MATLAB 的工作空间。这就允许你使用标准的或自
定义的 MATLAB 函数来产生仿真系统的输入信号和绘制,分析或后续处理仿真系统的输出。
输入来自 MATLAB 工作空间的输入数据,输入数据采用的形式:数组、MATLAB 时间表达
式、结构体,详情请看 Simulink/Using Simulink/Runing Simulations/Importing and Exporting
Simulation Data
一.定义输出选项
Data Import/Export 配置面板上的 Output options 让你控制仿真的输出。你可以在三个选项中
挑选
1. 细化输出 当仿真输出值太粗略时,它提供额外的输出点,这比减小步长大小使输出变平
滑来得更快。细化因数(refine factor)默认值为 1。细化因数适合变步长求解器,当使
ode45 时最有用。Ode45 求解器采取大步长,当绘制仿真输出时,你可能会发现这个求
解器的输出不够平滑,这时你可以用一个大一些的细化因数重新仿真,值为 4 时可以提
供更为平滑的结果。不会改变仿真步长大小。
2. 产生额外的输出 直接定义求解器产生的额外输出点,这会改变仿真步长大小
3. 产生指定的输出
仿真在这些时刻产生输出
0, 2.5, 5, 8.5, 10
选择细化输出并定义细化因数为 2 时在这些时刻产生输出
0, 1.25, 2.5, 3.75, 5, 6.75, 8.5, 9.25, 10
选择产生额外的输出并定义[0:10]时在这些时刻产生输出
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
选择只产生指定的输出并定义[0:10]时在这些时刻产生输出
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
详情请看 Simulink/Using Simulink/Runing Simulations/Importing and Exporting Simulation Data
1.3 配置参数
配置参数包括以下内容:求解器面板、数据输入输出面板、优化面板、诊断面板、硬件实现
面板、模型参数化面板
1. 求解器面板(Solver)允许你定义仿真起始与终止时间,为一个特定的仿真选择和配置
仿真器,
它包括以下选项:仿真时间,求解器选项
求解器选项定义了可以使用的求解器的类型以及该求解器的一些仿真指标。求解器的默认类
型是变步长的 ode45,如果系统没有特殊要求,默认类型求解器是最适合的。
2. 数据输入输出面板
允许你输入输出数据到 MATLAB 工作空间,它包括
Load from workspace 定义来自 MATLAB 工作空间的数据
Save to workspace 定义输出到 MATLAB 工作空间的数据
Save options 定义数据保存和导入的格式
3. 优化面板
允许你选择各种选项来改善仿真性能和模型产生的代码性能从而提高执行速度,它包括
模块化简优化 用一个综合的模块来取代一组模块从而加速了模型执行速度
条件输入分支执行 这种优化适合于包含开关(switch)和多口(multiport)开关的模块
内嵌参数 使得在默认的情况下不能改变所有模块的参数
信号存储再利用 使 Simulink 重复使用分配给输入输出信号的存储缓冲区
4. 诊断面板 在模型编译或仿真过程中出现不正常的情况时,该面板让你定义 Simulink 应
该采取什么诊断,并显示警告或错误信息,警告信息不会停止仿真,但错误信息可以。
5. 硬件实现面板 该面板适合基于计算机系统的模型,如嵌入式控制器。它允许你定义该模
型所代表的系统的硬件特征。这样在仿真时可检测到目标硬件上可能出现的错误,如硬
件溢出。
6. 模型参考面板 允许你将其它模型包含到该模型里以及将该模型包含到其它模型中
详情见 Simulink/Using Simulink/Runing Simulations/The Configuration Parameters Dialog Box
1.4 输出仿真数据诊断仿真错误
如果仿真过程中出现错误,Simulink 就会停止仿真,打开出错的子系统并在仿真诊断浏览器
(Simulation Diagnostics Viewer)中显示错误。
仿真诊断浏览器包含一个错误摘要面板和一个错误信息面板
1. 错误摘要面板对于每个错误显示以下信息
Message 信息类型
Source 出现错误的模块名字
Reported by 报告错误的组件(如,Simulink,Stateflow,Real-Time)
Summary 简化的错误信息
2. 错误信息面板一开始显示列在错误摘要面板中的第一条错误信息的内容
Simulink 在显示浏览器的同时还打开了包含第一个错误的子系统并高亮显示错误模块。
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