Simulink基础建模操作——运算模块

最新推荐文章于 2024-09-07 10:22:04 发布
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本文详细介绍了Simulink中加、减、乘、除四种运算模块的使用方法，包括如何添加和配置模块，以及如何通过MATLAB源代码进行操作。这些运算模块在Simulink模型的控制系统、通信系统、数字信号处理等领域应用广泛。

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Simulink基础建模操作——运算模块

Simulink是MATLAB的一个应用程序，用于建立和模拟动态系统模型。在Simulink中，运算模块是最常用的模块之一。本文将重点讲解加减乘除运算模块的使用。

  1. 加法运算模块

用于将两个输入信号相加，并输出它们的和。添加加法运算模块的方法是用Simulink库中的数学运算库中的“Sum”模块。

下面是一个简单的加法模块示例：

  1. 创建新模型
  2. 在模型中添加Sum模块（Library Browser > Simulink > Math Operations > Sum)
  3. 添加两个输入端口和一个输出端口
  4. 连接两个输入端口到Sum模块的输入端口
  5. 连接Sum模块的输出端口到输出端口

以下是MATLAB源代码的简要说明：

% 创建新的模型
mdl = 'addition_model';
new_system(mdl
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atan2函数跟atan的区别是，atan2输入是两个值，atan输入是一个值，atan2可以输入象限的信息，但是atan是没有办法的。针对输入的每个元素的乘法运算。signedSqrt的输入值的符号对输出结果是有影响的，输入是什么符号，输出就是什么符号，根号是对输出的绝对值进行运算。数学函数模块，包含了一些常用的数学函数，比如exp，log，10^u，ln，square，pow，rem，mod等。波形显示如下，选择数量跟最终的波形有关系，数量越大，越接近原始的值，数量越小，精度损失会比较大。
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比如说8bit的数据，位数就是从0到7，最低位是0，最高位是7.16bit的数据，位数就是从0到15，最低位是0，最高位是15。向左移2位，相当于乘以2的2次方。和上面CompareToZero模块唯一的不同就是，这个模块比较的值可以设定，通过参数设定。不包含边界值的时候，模块图标也会变化，3.5不在(0.5, 3.5)之内，输出为false。用输入值和零作比较的模块，运算方式跟比较运算一样，可以选择大于，小于，等于等等。用输入值和常量作比较，运算方式跟比较运算一样，可以选择大于，小于，等于等等。
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在simulink中，一个比较常用的判决模块为Switch模块，其位置如下：Switch模块是一个选择开关模块，可根据判断条件选择多个输入输出端口中的某个进行输出，如图所示开关模块具有三个输入端口、1个输出端口的Switch模块。双击该模块，我们可以看到如下的内容：我们可以看到，第一个红色箭头，我们可以设置switch的操作类型，这里我们设置为输入信号大于门限的方法，其中门限默认为0，可以根据实际情况设置不同的门限。下面，我们通过几个简单的案例，来熟悉switch的应用。
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Simulink是一种功能强大的MATLAB工具箱，用于建立和仿真动态系统模型。它提供了丰富的图形化界面和块库，使用户可以轻松地建立复杂的模型。本文将介绍如何在Simulink中进行加、减、乘、除运算的基础建模操作，并提供相应的源代码。通过以上示例模型，我们可以很容易地在Simulink中进行加、减、乘、除运算的建模操作。这些基础操作可以用于更复杂的模型，如控制系统、信号处理等。希望本文能帮助你入门Simulink建模操作，进一步探索其强大功能。Simulink基础建模操作：加减乘除运算。
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（3）以Subtract模块为例，双击Subtract模块，属性“List of signs”表示输入端口的符号排列，比如下图的Subtract模块有两个输入端口，那么就有两个符号，其中每个符号各自代表其对应输入端口的量是作为加数还是减数，“+”对应加法，“-”对应减法，至于“|”符号，它起到一个占位的作用（可认为把它也当成一个输入端口，不过这个输入端口是被堵死的）。②如果其中有部分输入是标量，其它输入是向量或者矩阵（需要有相同的维度），那么这个标量将会自动进行拓展，与其它输入的向量或者矩阵进行匹配。
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### Simulink 中的运算模块 #### 逻辑运算模块的功能介绍 逻辑运算模块在Simulink中用于执行布尔逻辑操作，支持多种常见的逻辑运算。该模块能够根据用户的选择配置不同的逻辑关系，如AND、OR、NAND、NOR、XOR等[^2]。 对于这些逻辑运算，模块会动态调整其外观以适应所选的操作类型。当选择了特定的逻辑函数后，模块将展示相应数量的输入端口；然而，无论何种情况，输出始终只有一个端口来表示最终的结果状态。 #### 运算模块的具体应用实例 为了更好地理解如何利用逻辑运算模块，在实际建模过程中可以考虑如下场景： 假设有一个简单的控制系统设计需求，其中涉及到两个条件判断——温度是否超过设定阈值以及压力是否处于安全范围内。此时可以通过创建两个信号源分别代表这两个物理量的状态，并连接到一个具有双输入端口的`AND`逻辑门上。如果希望只有在这两种情况下都满足时才触发后续动作，则应选用此类型的组合方式。 ```matlab % 创建一个新的模型并打开它 new_system('LogicExample'); open_system('LogicExample'); % 添加常数块作为模拟传感器读取的数据源 add_block('simulink/Sources/Constant','LogicExample/TemperatureSensor'); set_param('LogicExample/TemperatureSensor', 'Value', '80'); % 设置温度为80度 add_block('simulink/Sources/Constant','LogicExample/PressureSensor'); set_param('LogicExample/PressureSensor', 'Value', '150'); % 压力设为150单位 % 插入比较器来进行阈值检测 add_block('simulink/Commonly Used Blocks/Relational Operator',... 'LogicExample/TemperatureThresholdCheck'); set_param('LogicExample/TemperatureThresholdCheck', ... 'Operator', '>', ... 'Inputs', '-1',... 'ZeroCross', 'off'); connect_blocks({'TemperatureSensor', 'TemperatureThresholdCheck'}); add_block('simulink/Commonly Used Blocks/Relational Operator',... 'LogicExample/PressureThresholdCheck'); set_param('LogicExample/PressureThresholdCheck', ... 'Operator', '<=', ... 'Inputs', '-1',... 'ZeroCross', 'off'); connect_blocks({'PressureSensor', 'PressureThresholdCheck'}); % 加入 AND 逻辑门实现联合控制 add_block('simulink/Logic and Bit Operations/Logical Operator',... 'LogicExample/JointControl'); set_param('LogicExample/JointControl', ... 'Operator', 'and', ... 'NumberOfInputs', '2'); connect_blocks({'TemperatureThresholdCheck', 'JointControl'}); connect_blocks({'PressureThresholdCheck', 'JointControl'}); % 显示结果 add_block('simulink/Sinks/Display','LogicExample/ResultViewer'); connect_blocks({'JointControl', 'ResultViewer'}); ``` 上述MATLAB脚本展示了怎样构建一个基本框架，通过逻辑运算符完成对环境参数的安全监控任务。这里使用了恒定数值代替真实的传感设备获取数据流，并设置了相应的临界点进行对比分析。最后经由逻辑门汇总信息得出结论供进一步处理或决策参考。
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