Matlab simulink建模与仿真第八章（数学运算库）【下】

原创最新推荐文章于 2026-09-21 09:36:45 发布 4.2k 阅读 AI写同款

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MATLAB Simulink

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AI摘要

本文围绕Simulink展开，介绍了多个模块功能。包括圆整函数及最值函数模块，如圆整函数的四种取整方式；三角函数及代数约束模块，像正弦波函数模块的两种形式；还有分配、变形、拼接模块以及复数相关模块，详细说明了各模块的输入输出及配置等情况。

参考视频：simulink1.1simulink简介_哔哩哔哩_bilibili

六、圆整函数及最值函数模块

1、Rounding Function圆整函数模块

圆整函数模块的功能是将小数转换为整数，它提供了四种取整方式：

①floor：向下取整，输出距离输入小数在负无穷方向上最近的整数。

②ceil：向上取整，输出距离输入小数在正无穷方向上最近的整数。

③round：四舍五入，输出距离输入小数在无穷方向上最近的整数，输入为负数则选择负无穷方向，输入为正数则选择正无穷方向。

④fix：输出距离输入小数在朝零方向上最近的整数。

2、MinMax最值函数模块

（1）使用该模块前需要选择使用最大值函数还是最小值函数，其功能也显而易见，如果选择最大值函数，该模块会从若干输入值中选择最大的数值并将其输出，如果选择最小值函数，该模块会从若干输入值中选择最小的数值并将其输出。

（2）该模块可以配置输入端口数。

①只有一个输入端口时，该模块的输入一般是向量（最多是一维矩阵，否则会报错）或者是在同一根信号线上的若干个信号，模块会根据选择的函数从其中提取一个最值并输出之。

②当有多个输入端口时，各输入需要有相同的维度和尺寸，模块会根据选择的函数输出一个与输入有相同维度和长度的数据。

3、MinMax Running Resettable最值运行中复位模块

（1）使用该模块前需要选择使用最大值函数还是最小值函数。

（2）该模块有输入端口u和输入端口R，当R为逻辑真时，该模块的输出复位至初始条件Initial condition，否则输出为u从最后一次复位（启动仿真也算一次复位）到当前时刻为止的最大/小值。

七、三角函数及代数约束模块

1、Trigonometric Function三角函数模块

同数学函数模块一样，三角函数模块也提供了若干种函数（其中atan2有两个参数，这里不对其进行详细介绍），该模块会根据输入参数和所选函数计算输出值。

2、Sine Wave Function正弦波函数模块

（1）正弦波可认为是一个输出随时间变化的函数图像，该模块有一个输入端口，这个端口用于输入时钟信号（这里的“时钟信号”并不是脉冲信号，在第十五章中将会进行介绍），这个时钟信号用来作为正弦波的“计时器”。

（2）正弦波的形式有两种：

①基于时间（Time based）：正弦波根据随时间进行连续的变化，不过当发生数值运算导致运行时间较长的情况时，可能会有误差。

②基于采样（Sample based）：每个采样时刻正弦波会进行一次离散的变化，可以设置正弦波在每个周期中的采样点个数（Samples per period），这是在间接设置正弦波的周期大小。

（3）可对正弦波的参数进行设置，如幅值（Amplitude）、偏移（Bias）等。

3、Algebraic Constraint代数约束模块

（1）代数约束模块的输入是一个包含z的多项式，该模块根据约束条件Constraint（f(z)=0或f(z)=z）会求解出未知数z并将其输出，这也意味着输入中会包含输出，所以该模块通常会处在一个闭环中。

（2）举例：求解方程

八、分配模块和变形模块

1、Assignment分配模块

（1）分配模块的功能是对输入矩阵中某些指定位置的元素进行替换，Y0端口输入的是原始矩阵，U端口输入的是替换元素。

（2）输出数据的维度需要手动配置。

（3）选择输出数据的维度以后，需要配置被替换元素在原始矩阵中的位置，其索引方式有基于0（Zero-based）和基于1（One-based）两种，也就是第一个元素的下标为0或1，如下图所示，下图的索引方式为基于1，被替换元素在矩阵中的位置为第一行第二列。

（4）分配模块不仅可以只替换原始矩阵的一个元素，还可以同时替换原始矩阵中的多个元素，具体有以下几种办法：

①默认的下标选项为下标向量（Index vector），在此选择方式下，可以用向量的方式选中多个位置，向量的元素为用于索引的下标。

②下标选项可以更改为“Assign all”，这样就可以直接选中整个维度上的元素。

③下标选项可以更改为“Starting index”，这样，同一个维度中从配置的下标开始往后的元素将全部被选中（这里被选中不代表一定会被替换），输入U需要是一个各维度上元素数均不大于被选中子矩阵的矩阵，分配模块会从被选中子矩阵的第一行第一列开始，将输入U的矩阵替换进原始矩阵中。

（5）用于索引元素的下标，不仅可以通过双击模块进行配置，还可以从外部输入，只要将下标选项更改为端口模式即可。

2、Reshape变形模块

（1）变形模块的作用是将输入的矩阵进行维度上的变换，可以认为是将其中的元素按列的顺序全部排成一维向量，然后根据配置的输出维度和输出尺寸进行重新排列，输出维度可选择自定义方式（Customize），此种方式包含前三种方式，在Output dimensions中写明输出尺寸即可。

（2）除了在模块中配置输出尺寸外，还可以让外部输入Ref决定输出尺寸，输出维度选择“Derive from reference input port”，变形模块会直接参照Ref的尺寸对输入U进行处理，至于Ref的内容，变形模块并不关心。

九、拼接模块

1、Matrix Concatenate矩阵拼接模块

（1）矩阵拼接模块的作用已在其名称中体现，该模块有向量模式（Vector）和多维数组模式（Multidimensional array）两种模式，在向量模式中，输入端口输入的数据只能是一维数据，输出的数据要么是单行要么是单列，而多维数组模式输出的数据不局限于单行/单列，而且可以指定输入矩阵的拼接方式，以二维矩阵为例，Concatenate dimension = 1时输入的矩阵在竖直方向上进行拼接，Concatenate dimension = 2时输入的矩阵在水平方向上进行拼接。

（2）多维数组模式下，两个矩阵能拼接的前提是尺寸匹配，比如一个两行三列和一个三行三列的矩阵，它们是不能在水平方向进行拼接的。

2、Vector Concatenate向量拼接模块

（1）向量拼接模块的作用已在其名称中体现，该模块有向量模式（Vector）和多维数组模式（Multidimensional array）两种模式，在向量模式中，输入端口输入的数据只能是一维数据，输出的数据要么是单行要么是单列，而多维数组模式输出的数据不局限于单行/单列，而且可以指定输入矩阵的拼接方式，以二维矩阵为例，Concatenate dimension = 1时输入的矩阵在竖直方向上进行拼接，Concatenate dimension = 2时输入的矩阵在水平方向上进行拼接。