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關(guān)于Simulink的性能介紹以及研究其仿真和基于模型的設(shè)計(jì)

MATLAB ? 來(lái)源:djl ? 2019-09-18 14:31 ? 次閱讀
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Simulink 是一個(gè)面向多域仿真并和基于模型設(shè)計(jì)的框模塊圖環(huán)境。它支持系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、仿真、自動(dòng)代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)試和驗(yàn)證。

Simulink 提供有圖形編輯器、可自定義的定制模塊庫(kù)以及和求解器,能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真。通過(guò)與 MATLAB 集成,使您不僅能夠?qū)?MATLAB 算法融合到并入模型中,而且可以還能將仿真結(jié)果導(dǎo)出至 MATLAB 做進(jìn)一步分析。

主要特性

圖形編輯器,可用于構(gòu)建和管理具有層次關(guān)系的框圖

預(yù)定義模塊庫(kù),可用于構(gòu)建連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間系統(tǒng)模型

仿真引擎,配有固定步長(zhǎng)和可變步長(zhǎng) ODE 求解器

通過(guò)示波器和數(shù)據(jù)顯示,可以查看仿真結(jié)果

項(xiàng)目和數(shù)據(jù)管理工具,可用于管理模型文件及數(shù)據(jù)

模型分析工具,可用于優(yōu)化模型架構(gòu)以及提高仿真速度

MATLAB 函數(shù)塊,可用于將 MATLAB 算法導(dǎo)入模型中

代碼繼承工具 (Legacy Code Tool),可用于將 C 和 C++ 代碼導(dǎo)入模型中

主要特性

1. 模型構(gòu)建

Simulink 提供了一套預(yù)定義模塊,加以組合即可創(chuàng)建詳細(xì)的系統(tǒng)框圖。有關(guān)層次建模、數(shù)據(jù)管理和子系統(tǒng)自定義等工具可使您簡(jiǎn)明而準(zhǔn)確地描繪最為復(fù)雜的系統(tǒng)。

選擇模塊:Simulink 庫(kù)瀏覽器包含系統(tǒng)建模常用的模塊庫(kù)。

構(gòu)建和編輯模型:將模塊從 Simulink 庫(kù)瀏覽器拖入 Simulink 編輯器中即可構(gòu)建模型,并可用于全面控制模型中的內(nèi)容和操作。

模型層次結(jié)構(gòu)導(dǎo)覽:Simulink 中的資源管理器欄和模型瀏覽器有助于您在模型中導(dǎo)航。資源管理器欄可指示當(dāng)前查看的層級(jí),使您得以在層次結(jié)構(gòu)中上、下移動(dòng)。

管理信號(hào)和參數(shù):Simulink 模型既包含含信號(hào)也包含參數(shù)。信號(hào)是由連接模塊的線條所表示的時(shí)變數(shù)據(jù)。參數(shù)是定義系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和行為的系數(shù)。

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顯示 Signal Attributes(信號(hào)屬性)選項(xiàng)卡的模塊對(duì)話框。

2. 模型仿真

您可以對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行仿真,并在運(yùn)行仿真時(shí)查看結(jié)果。為確保仿真速度和精度,Simulink 提供了固定步長(zhǎng)和可變步長(zhǎng) ODE 求解器、圖形化調(diào)試器以及模型探查器。

選擇求解器

求解器是利用模型中所含的信息來(lái)計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的數(shù)值積分算法。Simulink 提供的求解器可支持多種系統(tǒng)的仿真,其中包括任何規(guī)模的連續(xù)時(shí)間(模擬)、離散時(shí)間(數(shù)字)、混雜(混合信號(hào))和多采樣率系統(tǒng)。

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顯示 Solver(求解器)窗格的 Configuration Parameters(配置參數(shù))對(duì)話框。

運(yùn)行仿真

您可以通過(guò) Simulink 編輯器以交互的方式運(yùn)行仿真,或者通過(guò) MATLAB 命令行按部就班地運(yùn)行仿真。仿真有以下三種模式:

Normal(標(biāo)準(zhǔn),默認(rèn)設(shè)置),以解釋的方式對(duì)模型進(jìn)行仿真

Accelerator(加速器),通過(guò)創(chuàng)建和執(zhí)行已編譯的目標(biāo)代碼來(lái)提高仿真性能,而且在仿真過(guò)程中依然能夠靈活地更改模型參數(shù)

Rapid Accelerator(快速加速器),通過(guò)創(chuàng)建能夠在 Simulink 外部的第二個(gè)處理內(nèi)核上運(yùn)行的可執(zhí)行程序,能夠比 Accelerator(加速器)模式更快地進(jìn)行模型仿真

為了縮短運(yùn)行多個(gè)仿真所需的時(shí)間,可以在一臺(tái)多核計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)集群上并行運(yùn)行這些仿真。

3. 仿真結(jié)果分析

運(yùn)行仿真后,可以在 MATLAB 和 Simulink 中分析仿真結(jié)果。Simulink 含帶了多種有助于了解仿真行為的調(diào)試工具。

查看仿真結(jié)果

使用 Simulink 中提供的顯示器和示波器查看信號(hào),可以實(shí)現(xiàn)仿真行為可視化。您還可以查看仿真數(shù)據(jù)檢查器內(nèi)的仿真數(shù)據(jù),從中比較來(lái)自多次仿真的多組信號(hào)。

再者,您還可以使用 MATLAB 構(gòu)建自定義的 HMI 顯示屏,或者將信號(hào)記錄到 MATLAB 工作區(qū),以便使用 MATLAB 算法以及可視化工具來(lái)查看和分析數(shù)據(jù)。

調(diào)試仿真

Simulink 支持使用仿真步進(jìn)器 (Simulation Stepper) 進(jìn)行調(diào)試,以便于前后逐步查看示波器上的仿真數(shù)據(jù),或檢查系統(tǒng)改變狀態(tài)的方式及時(shí)間。

您可以通過(guò) Simulink 調(diào)試器以逐個(gè)方法來(lái)地運(yùn)行仿真,并檢查相應(yīng)方法的執(zhí)行結(jié)果。在模型仿真過(guò)程中,您可以顯示有關(guān)模塊狀態(tài)、模塊輸入與輸出以及在 Simulink 編輯器中執(zhí)行模塊方法等方面的信息。

仿真過(guò)程中逐步后退和前進(jìn),分析系統(tǒng)行為。

4. 項(xiàng)目管理

Simulink 提供了眾多有助于管理與項(xiàng)目相關(guān)的文件、組件及大量數(shù)據(jù)的工具。

管理與項(xiàng)目相關(guān)的文件:Simulink Projects 是一款交互式工具,可用于管理項(xiàng)目文件,連接源代碼管理軟件。

構(gòu)建設(shè)計(jì)組件:Simulink 可以方便地進(jìn)行基于組件的建模和模塊化設(shè)計(jì)。您可以將模型分割成若干設(shè)計(jì)組件,然后分別對(duì)每個(gè)組件進(jìn)行建模、仿真和驗(yàn)證。

管理大規(guī)模數(shù)據(jù):Simulink 提供的總線信號(hào)可用于管理模型中的大量信號(hào)數(shù)據(jù)。使用總線信號(hào),可以將多個(gè)信號(hào)合并到一個(gè)對(duì)象中,以便于這些信號(hào)與另一個(gè)模塊建立連接。您還可以定義總線陣列,以便在一個(gè)包中管理一組總線對(duì)象。

Simulink 提供的總線信號(hào)可用于管理模型中的大量信號(hào)數(shù)據(jù)。使用總線信號(hào),可以將多個(gè)信號(hào)合并到一個(gè)對(duì)象中,以便于這些信號(hào)與另一個(gè)模塊建立連接。您還可以定義總線陣列,以便在一個(gè)包中管理一組總線對(duì)象。

5. 硬件連接

您可以將 Simulink 模型與硬件相連接,以便實(shí)現(xiàn)快速原型開(kāi)發(fā)、硬件在環(huán) (HIL) 仿真和嵌入式系統(tǒng)部署。

在硬件上運(yùn)行仿真

Simulink 提供了有關(guān)在低成本目標(biāo)硬件上進(jìn)行模型的原型開(kāi)發(fā)、測(cè)試和運(yùn)行的內(nèi)置支持,其中包括 Arduino、LEGO MINDSTORM NXT、PandaBoard 和 BeagleBoard。您可以在 Simulink 中設(shè)計(jì)有關(guān)控制系統(tǒng)機(jī)器人、音頻處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用的算法,并查看其實(shí)時(shí)執(zhí)行情況。

生成代碼

Simulink 模型經(jīng)過(guò)配置后便可用來(lái)生成代碼。通過(guò)將 Simulink 與附加代碼生成產(chǎn)品配合使用,可以直接由模型來(lái)生成 C 和 C++、HDL 或 PLC 代碼。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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