3.3　Simulink的模块库简介

在进行系统动态仿真之前，应绘制仿真系统框图，并确定仿真所需用的参数。Simulink模块库包含大部分常用的建立系统框图的模块，如图3.7所示。下面简要介绍常用模块。

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图3.7　Simulink模块浏览窗口

3.3.1　Simulink模块库分类

Simulink模块库按功能分为以下16类子模块库：

（1）Commonly Used Blocks模块库，为仿真提供常用元件；

（2）Continuous模块库，为仿真提供连续系统；

（3）Discontinuitles模块库，为仿真提供非连续系统元件；

（4）Discrete模块库，为仿真提供离散元件；

（5）Logic and Bit Operations模块库，提供逻辑运算和位运算的元件；

（6）Lookup Tables模块库，线形插值查表模块库；

（7）Math Operations模块库，提供数学运算功能元件；

（8）Model Verification模块库，模型验证库；

（9）Model-Wide Utilities模块库；

（10）Ports&Subsystems模块库，端口和子系统；

（11）Signal Attributes模块库，信号属性模块；

（12）Signal Routing模块库，提供用于输入、输出和控制的相关信号及相关处理；

（13）Sinks模块库，为仿真提供输出设备元件；

（14）Sources模块库，为仿真提供各种信号源；

（15）User-defined Functions模块库，用户自定义函数元件；

（16）Additional Math&Discrete模块库。

3.3.2　控制系统仿真中常用的模块

下面对控制系统仿真中经常用到的模块进行介绍，请参考本书附录中相关部分和Simulink自带的帮助文档。

  1. 信号源部分模块

控制系统仿真中，信号源部分模块常用的有输入源模块（Sources），其中常用的有以下子模块：

  • Pulse Generator：脉冲发生器输入信号；
  • Step：阶跃输入信号；
  • Ramp：斜坡输入信号；
  • Sine Wave：正弦波信号；
  • Signal Generator：信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波及随意波；
  • Band-Limited White Noise：带限白噪声。
  1. 系统模型部分模块

控制系统仿真中，用来建立系统模型部分模块常用的有连续模块、数学运算模块、非连续模块和离散系统模块：

（1）连续模块。连续模块（Continuous）中常用的有以下子模块。

  • Transfer-Fcn：传递函数模型；
  • Zero-Pole：零极点模型；
  • State-Space：状态空间系统模型；
  • Derivative：输入信号微分；
  • Integrator：输入信号积分；
  • Transport Delay：输入信号延迟一个固定时间再输出；
  • Variable Transport Delay：输入信号延迟一个可变时间再输出。

（2）数学运算模块。数学运算模块（Math Operations）中常用的有以下子模块。

  • Gain：比例运算；
  • Sign：符号函数；
  • Abs：取绝对值；
  • Product：乘运算；
  • Subtract：减法；
  • Add：加法；
  • MinMax：最值运算；
  • Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数；
  • Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等。

（3）非连续模块。非连续模块（Discontinuous）中常用的有以下子模块。

  • Dead Zone：死区非线性；
  • Backlash：间隙非线性；
  • Coulomb&Viscous Friction：库仑和黏度摩擦非线性；
  • Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化；
  • Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和。

（4）离散系统模块。离散系统模块（Discrete）中常用的有以下子模块。

  • Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型；
  • Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型；
  • Discrete State-Space：离散状态空间系统模型；
  • Zero-Order Hold：零阶保持器；
  • First-Order Hold：一阶保持器；
  • Unit Delay：一个采样周期的延迟。
  1. 输出显示部分模块

控制系统仿真中，输出显示部分模块常用的有接收器模块（Sinks）。

  • Scope：示波器；
  • Floating Scope：浮动示波器；
  • Display：数字显示器；
  • To File(.mat)：将输出数据写入数据文件保存；
  • To Workspace：将输出数据写入MATLAB的工作空间；
  • XY Graph：二维图形显示器。