MATLAB/Simulink 通信原理及仿真学习（二）

simulink仿真

• 交互式、图形化的建模环境
  鼠标拖动不同模块库中的系统模块并将它们连接起来。

• 交互式的仿真环境
  下拉菜单或通过命令行进行仿真，例如蒙特卡洛仿真。

• 专用模块库
  DSP、Blockset和Communication Blocket等。更重要的是用户可以对系统模型进行代码生成，并将生成代码下载到不同的目标机上。

• 提供了仿真库的扩充和定制机制
  可以扩展仿真环境功能，接入第三方开发提供的模块库进行更高级的系统仿真。

• 与MATLAB工具箱的集成
  Simulink的有点：（1）基于矩阵的数值计算；（2）高级编程语言；（3）图形可视化；（4）工具箱提供面向具体应用领域的功能；（5）丰富的数据I/O工具；（6）提供与其他高级语言的接口；（7）支持多平台；（8）开放与可扩展的体系结构。

常用的Simulink库

1. 信号源模块库

• 输入端口模块（In1）：用来反映整个系统的输入端子，设置在模型线性化与命令行仿真时是必须的。
• 常数输入模块（Constant）：常数作为输入。
• 普通信号源发生器（Signal Generator）：能够生成若干种常用信号，如：方波、正弦、锯齿波，允许用户自由地调整其幅值、相位及其他信号。
• 接地线模块（Ground）：零输入模块，Simulink仿真中如果一个模块的输入端子没有接任何其他模块，接入此输入端子即可避免错误信息。
• 时间信号模块（Clock）：生成当前仿真时钟， 在与时间有关的指标求取中很有意义的。
• 读文件模块（From File）和读工作空间模块（From Workspace）：两个模块允许从文件或MATLAB工作空间中读取信号。
• 带宽限幅白噪声（Band-Limited White Noise）：
• 其他类型信号输入：阶跃输入（Step）、斜坡输入（Ramp）、脉冲信号（Pulse Generator）、正弦信号（Sine Wave）等。

2. 数序运算模块

• 增益函数（Gain）：输出信号等于输入信号乘以增益模块中的值。

• 求和函数（Sum）：求输入的多路信号的和或差。

• 代数约束模块（Algebraic Constraint）：约束输入信号，令其值为0.

• 复数的实部虚部提取模块（Complex to Real-Imag）、复数变换成幅值幅角的模块（Complex to Magnitude-Angle）及其反变换。

• 数学函数，绝对值（Abs），符号函数（Sign），三角函数（Trigonometric）、取整模块（Rounding Function）等。
  

• 数字逻辑模块，逻辑运算模块（Logic Operator）、组合逻辑模块（Combinational Logic），常用于逻辑电路搭建。

3. 信号输出模块库

• 输出端口模块（Out1）：反映整个系统的输出端子，这样的设置在模型线性化与命令行仿真时是必须的。
• 示波器模块（Scope）：将输入信号在示波器中显示出来（非常常用的模块）。
• x-y示波器（x-y Graph）：将两路输入信号分别作为示波器的两个坐标轴，将信号的相轨迹显示出来。
• 工作空间写入模块（To Workspace）：将输入信号直接写到MATLAB的工作空间中。该模块默认的写法是结构体型的数据， 可以通过设置将之设置成矩阵型的。
• 写文件模块（To File）：将输入信号写到文件中。
• 数字显示模块（Display）：将输入信号用数字的形式显示出来。
• 仿真定制模块（Stop Simulation）：如果输入的信号为非零时，将强行终止正在进行的仿真过程。
• 信号终结模块（Terminator）：可以将该模块连接到闲置的未连接的模块输出信号上，避免出现警告。

4.仿真搭建

• 模型选取后，可以鼠标左击起始模块，之后按住Ctrl座机目标块，系统会自动进行模块之间的连接。
• 按住Shift键后可以进行连接线的调整。
• 可以使用Signal Routing中的Mux模块，进行模块组合，将某些模块的输出信号（常为标量）组合为一个矢量信号，并将其作为另一个模块的输入。
• 注意在仿真时，如果仿真的时间段较大，这是系统默认的最大步长$step=\frac{t_{end}-t_{begin}}{50}$会比较大，这是需要去调整一下最大步长，即如下：
  

5.搭建自己的库

• 这里步骤很多特别繁琐，用到的时候看例子学习吧，有关于 Subsystem Examples 的例子，这里就简单记录一下步骤过程吧。
  1. 从Ports&Subsystem****模块中选取Subsystem**模块；
  2. 双击打开Subsystem模块进行像不应内容编辑；
  3. 进行模块封装。

6.S-函数编写

• S-函数时系统函数（System-functions）的简称，采用非图形化的方式描述一个功能块。
  

状态矢量$\mathbf{x}$分成两部分，连续实际状态${\mathbf{x}}_c^{{}^{\prime }}$和离散事件状态${\mathbf{x}}_{d+1}$。

• 涉及的概念知识有：（1）直接反馈：（2）可变长度输入；（3）采样时间和偏移。
  
  
  
  
  可以去MATLAB安装路径下 \toolbox\simulink\blocks中查找S-函数模板sfuntmpl.m，运行时注意必须把simulink放置在S-函数文件所在的目录。