图 三维曲线

五、Simulink系统仿真

Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的系统仿真。Simulink为用户提供了一个图形化的用户界面，对于用方框图表示的系统，通过图形界面，利用鼠标点击和拖拉方式，建立系统模型就像用铅笔在纸上绘制系统的方框图一样简单，它与用微分方程和差分方程建模的传统仿真软件包相比，具有更直观、更方便、更灵活的优点，它不但实现了可视化的动态仿真，也实现了与MATLAB、C语言或FORTRAN语言，甚至和硬件之间的数据传送，大大的扩展了它的功能。

1、线性化分析实例。

Simulink提供了’linmod’,’dlinmod’两个函数，可以从连续或者是离散系统中提取出线性模型，并用状态空间矩阵A、B、C、D的形式表示。状态空间矩阵所描述的线性系统输出、输入关系如下：

X=Ax+Bu;y=Cx+Du。

其中，x代表状态向量，u代表输入向量，y代表输出向量。 (1)建立一个系统模型，下如图5-1所示。将模型保存为’exa7_13.mdl’.

图5-1 系统模型

(2)回到MATLAB命令窗口，输入下面的命令： [A B C D]=linmod('exa7_13')

进过MATLAB计算后，可以得到系统线性化的状态空间矩阵。 A =

-1.0000 0 0 0 0 -1.0000 0 0 0 0 -1.0000 0 0 0 0 -1.0000 B =

0 0 1.0000 1.0000 C =

0 0 0 0 0 0 0 0 D = 1 0

将线性化的矩阵添加输入模块，使用示波器观察输出，结果如下图所示，模型如下图所示。

(3)输入如下命令，将刚刚线性化的系统转换成LTI对象，结果为： sys=ss(A,B,C,D) 运行结果： a =

x1 x2 x3 x4 x1 -1 -1 0 2 x2 1 0 0 0

x3 0 2 -1 -1 x4 0 0 1 0

b =

u1 x1 0 x2 0 x3 1 x4 0

c =

x1 x2 x3 x4 y1 0 2 0 0 y2 0 0 0 2

d =

u1 y1 1 y2 0

Continuous-time model.

(4)波特图(Bode Phase and Magnitude Franquency Plot)也是常要用到的工具。我们可以把系统线性化后的空间矩阵绘制成波特图： bode(sys); grid on 运行结果：

(5)给出一个阶跃信号，可以得出线性时间响应(Linear Time Response). step(sys); grid on 运行结果：

六、心得体会

为期两周的MATLAB实训在学习与忙碌中度过了，时间虽短，但我们却真真切切的学到了知识，在现实工作中可以运用的知识。

在第一节课，我们便了解到MATLAB是世界上最流行的，应用最广泛的工程计算和仿真软件，它将计算、可视化和编程等功能同时集于开发的环境。同时，我们知道了MATLAB程序的一些最基本的应用和运算，并能够进行一些简单的编程。就这样，实训第一天在期待和兴奋中度过。

接下来的时间，主要是以大家自学和练习为主，老师进行辅导和考察。在学习过程中，不懂得可以相互之间讨论，也可向老师请教，但必须确保自己真正学到了知识，认真的看书并进行编程练习。一天的实习接近尾声时，就是老师考察

大家一天收获的时候了，老师会出一些小题目让大家编程。

就这样，仅仅两周的实训就结束了，虽然不能十分熟悉和运用MATLAB的所有程序，但是我们却打下了一定的基础。在以后，当我们真正开始深入学习这门学问时，我们对它将不会再那么陌生，学起来也将轻松许多。这次实训为我们提供了一个很好的学习机会，唯一不足的是时间有点紧，我们不能早这段时间里学到更多的知识。因此，在这两周打下的基础上，我们需要用自己的努力去自学，以获取更多的知识。

知识是无穷无尽的，知识的获取需要一颗上进的心，老师将我们领进了门，下面的路就应该我们自己去走。