31、Simulink建模与仿真基础入门

Simulink建模与仿真基础入门

1. Simulink简介

Simulink构建于MATLAB之上，使用Simulink必须先安装MATLAB。它包含在MATLAB的学生版中，也可从MathWorks公司单独获取。在工业领域，Simulink被广泛用于对复杂系统和过程进行建模，这些系统和过程难以用一组简单的微分方程来描述。

Simulink提供了一个图形用户界面，利用各种被称为“模块”的元素来创建动态系统的仿真模型。动态系统可以用自变量为时间的微分或差分方程来建模。例如，有乘法器模块、求和模块和积分器模块等。通过Simulink的图形界面，用户能够对模块进行定位、调整大小、添加标签、指定模块参数，并将模块相互连接，以描述复杂的系统进行仿真。

2. 仿真图

开发Simulink模型时，需要构建一个展示待解决问题元素的图，这类图被称为仿真图或方框图。以方程 $\dot{y} = 10f(t)$ 为例，其解可以用符号表示为 $y(t) = \int 10f(t)dt$，可以将其看作两个步骤，引入中间变量 $x$：$x(t) = 10f(t)$ 和 $y(t) = \int x(t)dt$。

这个解可以用图10.1 - 1a所示的仿真图来图形化表示。图中箭头代表变量 $y$、$x$ 和 $f$，模块代表因果过程。包含数字10的模块代表过程 $x(t) = 10f(t)$，其中 $f(t)$ 是原因（输入），$x(t)$ 是结果（输出），这种模块称为乘法器或增益模块。包含积分符号 $\int$ 的模块代表积分过程 $y(t) = \int x(t)dt$，其中 $x(t)$ 是输入，$y(t)$ 是输出，这种模块称为积分器模块。