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MATLAB中Simulink的基础知识

news 来源：原创 2025/7/15 3:11:58

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

1.Simulink的功能

Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

通过Simulink，用户可以快速构建模型，进行仿真分析，并实现从模型到部署的全过程。以下是Simulink的一些主要特点：

  • 丰富的可扩充的预定义模块库，交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图，以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。

  • 通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码，提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成，使用Embedded MATLAB模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。

  • 使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型。

  • 图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为，可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据。

  • 模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。

2.Embedded Coder和Simulink Coder

Embedded Coder产品为 MATLAB产品扩展了可用于嵌入式软件开发的功能，可以生成具有专业人工代码的清晰度和效率的代码，例如：

（1）生成紧凑、快速的代码。（2）大规模生产中使用的微处理器以及嵌入式系统至关重要。（3）自定义生成的代码的外观。（4）针对特定于应用的要求对生成的代码进行优化。（5）启用追溯选项，帮助您验证生成的代码。

MATLAB Coder用于从MATLAB生成 ANSI C/C++ 代码，同时也是使用Simulink Coder的一个前置条件。

Simulink Coder跟MATLAB Coder的功能相似，只不过是从Simulink模型来生成ANSI C/C++代码。Embedded Coder 则允许更进一步的针对MATLAB Coder或者Simulink Coder 生成的代码进行优化和定制，从而生成可以应用到嵌入式产品中去的产品级代码。

3. slx文件与mdl文件的差别

Matlab 2012b以前的版本中，Simulink模型文件格式为.mdl；Matlab 2012b及以后的版本中，Simulink模型默认文件格式为.slx。

slx文件是二进制格式文件，mdl文件是文本格式文件，由于slx文件相对于mdl文件被压缩，通常slx文件大小会比相同的mdl文件小。

类型

文件格式

文件大小

打开速度

运行速度

.slx文件

二进制文件

较小

相当

相当

.mdl文件

文本文件

较大

相当

相当

4.Simulink的启动

方式一：菜单栏启动

图片

方式二：命令行窗口启动

输入simulink，按下回车，如图所示：

图片

5.MATLAB运行simulink命令

Simulink允许用户创建、模拟和分析动态系统模型，以下是一些常用的Simulink命令和它们的简要概述，根据具体的仿真需求，可能还会使用到其他更专业的命令和功能。

（1）仿真命令

sim

---仿真运行一个simulink模块

sldebug

---调试一个simulink模块

simset

---设置仿真参数

simget

---获取仿真参数

（2）线性化和整理命令

linmod

---从连续时间系统中获取线性模型

linmod2

---也是获取线性模型，采用高级方法

dinmod

---从离散时间系统中获取线性模型

trim

---为一个仿真系统寻找稳定的状态参数

（3）构建模型命令

open_system

--打开已有的模型

close_system

--关闭打开的模型或模块

new_system

--创建一个新的空模型窗口

load_system

--加载已有的模型并使模型不可见

save_system

--保存一个打开的模型

add_block

--添加一个新的模块

add_line

--添加一条线（两个模块之间的连线）

delete_block

--删除一个模块

delete_line

--删除一根线

find_system

--查找一个模块

hilite_system

--使一个模块醒目显示

replace_block

--用一个新模块代替已有的模块

set_param

--为模型或模块设置参数

get_param

--获取模块或模型的参数

add_param

--为一个模型添加用户自定义的字符串参数

delete_param

--从一个模型中删除一个用户自定义的参数

bdclose

--关闭一个simulink窗口

bdroot

--根层次下的模块名字

gcb

--获取当前模块的名字

gcbh

--获取当前模块的句柄

gcs

--获取当前系统的名字

getfullname

--获取一个模块的完全路径名

slupdate

--将1.x的模块升级为3.x的模块

addterms

--为未连接的端口添加terminators模块

boolean

--将数值数组转化为布尔值

slhelp

--simulink的用户向导或者模块帮助

（4）封装命令

hasmask

--检查已有模块是否封装

hasmaskdlg

--检查已有模块是否有封装的对话框

hasmaskicon

--检查已有模块是否有封装的图标

iconedit

--使用ginput函数来设计模块图标

maskpopups

--返回并改变封装模块的弹出菜单项

movemask

--重建内置封装模块为封装的子模块

（5）诊断命令

sllastdiagnostic --上一次诊断信息

sllasterror --上一次错误信息

sllastwarning --上一次警告信息

sldiagnostics --为一个模型获取模块的数目和编译状态

硬拷贝和打印命令：

frameedit --编辑打印画面

print --将simulink系统打印成图片，或将图片保存为m文件

printopt --打印机默认设置

orient --设置纸张的方向

>> new_system("u1")
>> open_system("u1")
>> bdclose
>> new_system("test1")
>> open_system("test1")
>> save_system("test1")
>> bdclose
>> open_system("test1")
>> gcs
ans ='test1'

图片

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