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)

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，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，配有固定步長和可變步長 ODE 求解器

通過示波器和數(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明而準(zhǔn)確地描繪最為復(fù)雜的系統(tǒng)。

選擇模塊：Simulink 庫瀏覽器包含系統(tǒng)建模常用的模塊庫。

構(gòu)建和編輯模型：將模塊從 Simulink 庫瀏覽器拖入 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)。

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 提供了固定步長和可變步長 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)。

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 Simulink 編輯器以交互的方式運(yùn)行仿真，或者通過 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），通過創(chuàng)建和執(zhí)行已編譯的目標(biāo)代碼來提高仿真性能，而且在仿真過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 Simulink 調(diào)試器以逐個(gè)方法來地運(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)過配置后便可用來生成代碼。通過將 Simulink 與附加代碼生成產(chǎn)品配合使用，可以直接由模型來生成 C 和 C++、HDL 或 PLC 代碼。