Simulink中步长、powergui采样时间、模块采样时间、控制周期的关系

最近在搭模型的时候，对simulink中的各个“时间”产生了概念上的混淆，网上的资料也是鱼龙混杂，看了之后更是一知半解。因此本文针对Simulink中的各个时间做一个概念上的总结和辨析，也算是为后人避个坑。

仿真步长

步长是matlab仿真时运算每步的时间，在Simulink中可以针对离散系统和连续系统，选择性的设置定步长仿真和变步长仿真。设置的渠道在下图。

这里介绍几个概念：

仿真时间：注意这里的时间概念与真实的时间并不一样，只是计算机仿真中对时间的一种表示，比如10秒的仿真时间，如果采样步长定为0.1，则需要执行100步，若把步长减小，则采样点数增加，那么实际的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0，而结束时间视不同的因素而选择。总的说来，执行一次仿真要耗费的时间依赖于很多因素，包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。
仿真补偿模式
1. 定步长仿真：求解器按照固定步长来进行仿真，这个步长可以根据系统的精度来进行设置。步长越小，精度越高，采样步长就越多，仿真一次需要的时间就越长。
2. 变步长模式可以在仿真的过程中改变步长，提供误差控制和过零检测，变步长系统Matlab会不断迭代缩小步长，直到结果满足误差要求为止，具体的采样点的个数有误差精度来决定。

总体来说，步长反应的时系统描述的精度，步长越小，系统的精度越高，反映在曲线上就是曲线采样点越多，曲线越平滑。用硬件的思想来理解的话，这个步长可以等效为主频，即每一个步长周期等效为处理器的时钟周期。

控制周期

这个问题在搭建控制系统模型仿真中会遇到，模拟负责控制的单片机发指令，隔一段时间发一次指令，因此就有了控制周期，也可以用控制频率表示。表示完成一次控制所需要的时间，比如对于电机的FOC控制来说，电机的控制周期就是进行一次矢量控制的时间，即控制周期等于开关管的开关频率。

模块采样时间

既然是模块的采样时间，那么该系统一定是个离散系统。采样是数据更新的时间，控制的核心是反馈，控制器需要系统的输出才能给出下一步的控制指令，但是系统输出是一个连续信号，但是我们需要的是一个离散信号，因此在测量时就涉及到采样频率，也就是我多久测量一次系统的输出。同样以上述电机为例，这个采样时间可以理解为电机三相相电流的采样周期。值得注意的是，采样周期要小于控制周期，这样才能保证系统稳定运行。

Powergui的采样时间

当你的系统如果用到了电气元件，就需要在仿真中配置Powergui模块。powergui的采样时间，指的是整个电气模型的数据更新时间长短，具体来说指的是电气信号的采样时间，比如电源。powergui的采样时间越短，则说明Simulink描述电气模型描述的越准确。同时powergui的设置是不影响非电气信号的，两个或两个以上的采样时间设置，若同时作用在同一个模块上，以最大的为准。

各模块的关系

控制周期>模块的采样时间/powergui的采样时间>仿真步长时间