1.3 基于Simulink的仿真
1.3.1 什么是Simulink
MATLAB中的Simulink是专门用于仿真的软件包，它的名称是Simulation（模拟仿真）和Link（连接）的组合词。Simulink可以提供研究对象的建模、仿真和分析，它使用图形化的系统模块对研究对象进行描述，每个模块像实验室中的一台仪器一样，可以根据需要进行不同的组合以达到不同的研究目的。
在Simulink中，模块是仿真的基石，将这些模块相连接构成系统，可以进行仿真，运行结果可以用图形的形式显示出来，整个仿真过程非常简洁、方便、直观。
1.3.2 Simulink模块库介绍
Simulink模块库是建立模型的基础，其中囊括了大量的基本功能模块，只有用户熟练地掌握了模块库，才能快速、高效地建立模型。
在Simulink模块库中包含有以下子模块库，如表1.3.1所示。
表1.3.1 模块库（首字母大写）
1．常用模块库
常用模块库中的模块是Simulink所有模块库中使用频率最高的模块合集，主要是为了方便用户以最快的速度建立模型。常用模块库包含如图1.3.1所示的成员，模块功能如表1.3.2所示。
图1.3.1 常用模块库
表1.3.2 常用模块库
2．连续模块库
连续模块库中的模块如图1.3.2所示，它包含了搭建连续系统所需的绝大部分模块，这些模块的功能如表1.3.3所示。
图1.3.2 连续模块库
表1.3.3 连续模块库
3．离散模块库
离散模块库中的模块如图1.3.3所示。其功能如表1.3.4所示。
图1.3.3 离散模块库
表1.3.4 离散模块库
4．数学运算模块库
数学运算模块将很多数学运算封装成模块的形式，使数学运算操作大大简化，减少了很多程序设计上的烦琐过程。此模块库所包含的模块如图1.3.4所示。其功能如表1.3.5所示。
图1.3.4 数学运算模块库
表1.3.5 数学运算模块库
5．信号源模块库
信号源模块库如图1.3.5所示。其功能如表1.3.6所示。
图1.3.5 信号源模块库
表1.3.6 信号源模块库
6．信号接收模块库
信号接收模块库如图1.3.6所示。其功能如表1.3.7所示。
图1.3.6 信号接收模块库
表1.3.7 信号接收模块库
7．用户自定义模块库
用户自定义模块库如图1.3.7所示。其功能如表1.3.8所示。
图1.3.7 用户自定义模块库
表1.3.8 用户自定义模块库
1.3.3 创建一个简单的Simulink示例
本节通过一个简单的示例来向读者展示如何创建Simulink仿真模型、运行仿真模型、显示仿真结果及保存仿真模型。
例1.3.1 创建一个产生正弦信号并对其进行观察的仿真模型。
步骤如下：
步骤1：在MATLAB的命令行窗口运行simulink命令（注意：指令的首字母应小写），或单击工具栏中的
图标，就可以打开Simulink模块库浏览器（Simulink Library Browser）窗口，如图1.3.8所示。
图1.3.8 Simulink模块库浏览器
步骤2（a）：通过菜单File→New→Model新建一个名为untitled的空白模型窗口，如图1.3.9所示。
图1.3.9 步骤2（a）的实现过程
步骤2（b）：也可以通过选择“主页”→“新建”→Simulink Model建立，如图1.3.10所示。
图1.3.10 步骤2（b）的实现过程
通过步骤2所建立的模型窗口如图1.3.11所示，它由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。
图1.3.11 模型窗口组成示意图
步骤3：从右侧子模块窗口中，直接单击Simulink下的Sources子模块库，便可看到各种输入源模块，如图1.3.12所示。
图1.3.12 步骤3的实现过程
步骤4：单击所需要的输入信号源模块Sine Wave（如图1.3.13所示），将其拖放到空白模型窗口untitled，Sine Wave模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中Sine Wave模块并右击，在快捷菜单中选择add to'untitled'命令，就可以将Sine Wave模块添加到untitled窗口，如图1.3.14所示。
图1.3.13 单击所需要的输入信号源模块Sine Wave
图1.3.14 将Sine Wave模块添加到untitled窗口
步骤5：用同样的方法打开接收模块库Sinks，选择其中的Scope模块（示波器）拖放到untitled窗口中，如图1.3.15和图1.3.16所示。
图1.3.15 步骤5的实现过程
图1.3.16 步骤5的实现效果
步骤6：在untitled窗口中，用鼠标指向Sine Wave右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向Scope模块的输入端，再松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成，如图1.3.17所示。
图1.3.17 步骤6的实现过程
步骤7：开始仿真，单击untitled模型窗口中“开始仿真”图标
，或者选择菜单Simuliation→Run，仿真开始。双击Scope模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形，如图1.3.18所示。
图1.3.18 步骤7的实现效果
步骤8：保存模型，单击工具栏的
图标，将该模型保存为Ex0901.mdl文件。
通过例1.3.1可以了解如何建立、运行、观察、运行Simulink的仿真模型。
1.3.4 对模块进行基本操作
1．对象的选定
要选定对象只要在对象上单击，被选定的对象的四角处会出现小块编辑框，如图1.3.19所示。
图1.3.19 选定单个对象
如果选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中，如图1.3.20所示。
图1.3.20 选定多个图像
如果要选定所有对象，可以选择菜单Edit→SelectAll，如图1.3.21所示；也可以右击选择SelectAll，如图1.3.22所示；还可以通过快捷键Ctrl+A来实现。所有对象被选中后如图1.3.23所示。
图1.3.21 选择菜单Edit→SelectAll
图1.3.22 右击选择SelectAll
图1.3.23 所有对象被选择后的效果
2．模块的复制
不同模型窗口（包括模型库窗口）之间的模块复制方法如下：
方法1：选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。
方法2：使用Edit菜单中的Copy和Paste命令。
方法3：通过快捷键Ctrl+V、Ctrl+C来实现。
在同一模型窗口内复制模块的方法如下：
方法1：选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。
方法2：选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。
方法3：使用Edit菜单中的Copy和Paste按钮。
方法4：通过快捷键Ctrl+V、Ctrl+C来实现。
3．模块的移动
选定需要移动的模块，用鼠标将模块拖到合适的地方。
4．模块的删除
要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键。
5．改变模块大小
选定需要改变大小的模块，出现编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。
6．模块名的编辑
1）修改模块名
单击模块下面或旁边的模块名，可对模块名进行修改。
2）模块名字体设置
选定模块，选择Diagram→Format→Font Style，打开字体对话框设置字体。
3）模块名的显示和隐藏
选定模块，选择Diagram→Format，勾选Show Block Name，可以显示模块名，否则为隐藏。
1.3.5 信号线的操作
1．模块间的连线
先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标左键并拖动，直到另一模块的输入端。
2．信号线的分支
按住Ctrl键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点，如图1.3.24所示。
图1.3.24 信号线分支操作示意图
3．信号线文本注释
1）添加文本注释
双击需要添加文本注释的信号线，则出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。
2）修改文本注释
单击需要修改的文本注释，出现虚线编辑框即可修改文本。