常用15个模块内部参数的设置或修改

模块的主要属性是指模块的内部参数设置。将待设置或修改参数的模块拖拽到“unti-tled”模型窗口里，然后双击其模块的图标，便打开模块内部参数设置对话框，通过设置或修改对话框中的数据便可。将系统仿真经常使用的15个功能模块（见图2-12）从Simulink模块库中复制出来存放在常用模块cymk.mdl里。

要提请读者注意，这里只重点介绍参数设置对话框中主选项卡（即“Main”）的参数设置内容，其他选项卡中参数，均采用系统默认值，即卡中空白框里字符与数字一般不动。

图2-12 控制系统仿真常用的15个模块

1.输入端口模块In

在模型中，选中模块In，双击鼠标左键，便打开In参数设置对话框（见图2-13）。“Main”选项卡中有项目“Port number：”（端口序号）与其下面的文本框里的数字“1”，这表示输入端口模块In图标圆框里的顺序数字为“1”（模块的默认设置），将文本框里的数字设置或修改为“2”，图标圆框里的顺序数字也改为“2”。

另外，“Main”选项卡中的项目“Icon display”（插图显示）与其右面列表框里有“Port number”、“Signal name”与“Port number and signal name”三项。当选择“Port number”时，输入端口模块In图标下有字符串“In”（模块默认设置），当选择另两项时，图标下没有字符串“In”。

参数设置对话框下部有4个（有的只有前3个）按钮：【OK】、【Cancel】、【Help】、【Apply】，单击时，分别表示确认、退出、帮助、完成参数设定。参数设置完后，必须单击【Apply】或【OK】按钮以示完成设定或确认。以下均同此。

2.输出端口模块Out

在模型中，选中输出端口模块Out，双击鼠标左键，便打开模块Out的参数设置对话框（见图2-14），“Main”选项卡设置与输入端口模块In完全相同。

图2-13 输入端口In参数设置对话框

图2-14 输出端口Out参数设置对话框

“Main”选项卡中项目“Port number：”（端口序号）与其下面的文本框里的数字“1”，这表示输出端口模块Out1图标圆框里顺序数字为“1”（模块默认设置），将文本框里的数字设置或修改为“2”，图标圆框里的顺序数字也改为“2”。

另外，“Main”选项卡中有项目“Icon display”与其右面列表框里“Port number”、“Signal name”与“Port number and signal name”三项。当选择“Port number”时，输出端口模块Out图标下有字符串“Out”（模块默认设置），当选择另外两项时，图标下没有字符串“Out”。

3.计算代数和模块Sum

打开模块Sum的参数设置对话框（见图2-15）。“Main”选项卡中项目“Icon shape：”与其右面列表框里的“round”或“rectangular”，表示信号求和模块Sum是圆形的或方形的。

另外，“Main”选项卡中项目“List of signs：”（信号极性列表）与其下面文本框里的字符“|+-”，表示信号求和还是求差，其正负号可根据控制系统实际情况而修改。信号极性列表还可以设置成对多个信号求其代数和。

“Main”选项卡中还有一项“Sample time”，则采用系统的默认值。

4.常量输入模块Constant

打开模块Constant的参数设置对话框（见图2-16）。“Main”选项卡中的项目“Constant value：”（输入常量值）与其下面文本框里的数字“1”，即表示要输入的常量值“1”，也可用鼠标将数字选中进行修改。

“Main”选项卡中的其他项目均采用系统的默认值，即选项卡中空白框里的字符与数字、已经勾选或没有勾选的项目一般不动。

5.增益模块Gain

打开模块Gain的参数设置对话框（见图2-17）。“Main”选项卡中的项目“Gain：”（增益）与其下面文本框里的数字“0.01178”，即表示要设定的增益值，同样可用鼠标将数字选中进行修改。

图2-15 信号求和模块Sum

图2-16 常量输入模块Constant

“Main”选项卡中的其他项目均采用系统的默认值，即选项卡中空白框里的字符与数字、已经勾选或没有勾选的项目一般不动。

6.限幅的饱和特性模块Saturation

打开模块Saturation的参数设置对话框（见图2-18）。“Main”选项卡中的项目“Upper limit：”（上限）与其下面文本框里的数字“0.5”，即表示设定的限幅饱和特性的上限值，选项卡中的项目“Lower limit：”（下限）与其下面文本框里的数字“-0.5”，即表示设定的限幅饱和特性的下限值，当然均可用鼠标将数字选中进行修改。

图2-17 增益模块Gain

图2-18 限幅的饱和特性模块Saturation

“Main”选项卡中的其他项目均采用系统的默认值，即选项卡中空白框里的字符与数字、已经勾选或没有勾选的项目一般不动。

7.线性状态空间模型模块State-Space

打开模块State-Space参数设置对话框（见图2-19）。项目“State Space”（状态空间）

下有状态空间模型表达式。在项目“Parameters”（参数）中，分别输入参数

A、B、C、D的值，其他项目采用系统的默认值。

8.线性传递函数模型模块TransferFcn

线性控制系统传递函数，用分子、分母多项式系数构成两个向量num=[b₁，b₂，…，b_m]与den=[a₁，a₂，…，a_n]表示系统。

打开模块Transfer Fcn参数设置对话框（见图2-20）。在项目“Parameters”（参数）下，在“Numerator coefficient：”（分子系数）下的文本框里输入或修改向量num=[b₁，b₂，…，bm]，在“Denominator coefficient：”（分母系数）下的文本框里输入或修改向量den=[a₁，a₂，…，a_n]，其他项目采用系统的默认值。

图2-19 线性状态空间模型模块State-Space(www.xing528.com)

图2-20 线性传递函数模型模块Transfer Fcn

9.指定时间延迟（在模块内部参数中设置）模块TransportDelay

打开模块Transport Delay参数设置对话框（见图2-21）。在项目“Parameters”（参数）下，仅需在“Time delay”文本框里输入或修改延迟时间的数值即可，其他项目均采用系统的默认值。

10.示波器模块Scope

打开示波器Scope模块窗口及其工具栏（见图2-22）。其中，一般的工具栏按钮操作见名知意，唯有示波器的参数设置按钮操作是我们所关注的。

图2-21 时间延迟模块Transport Delay

图2-22 示波器Scope窗口及其工具栏

示波器参数设置对话框（见图2-23）中有两个选项卡，图2-23a为选项卡“General”（一般参数设置），图2-23b为选项卡“Data history”（数据存储参数设置）。

图2-23a中的参数设置主要是针对示波器窗口的坐标系与曲线显示方面的。“Axes”栏下的“Number of axes”为示波器窗口内的坐标系个数，默认设置为1；当设置为2时，相应模型结构图中示波器图标的输入端就变为两个输入端口。“Time range”栏为信号显示从0开始的时间区间，默认设置为10，若设置为n，则信号显示的时间区间为[0，n]；“Tick labels”列表框中有三个选项：“all”为坐标系标注标志“Time offset 0”，“none”为坐标系不标注标志“Time offset 0”，“bottom axis only”为坐标系底部标注标志“Time offset 0”，实际上与“all”选项相同。“floating scope”复选框被勾选时，则示波器为游离状态，模型结构图中示波器图标的输入端与系统模型的连线会断开。

图2-23 示波器参数设置对话框

“Sampling”列表框中有两个选项：其一，“Decimation”设置数据的显示频度，1为默认设置，表示每点都显示；设置为n时（在列表框右侧的文本框内输入），则为隔（n-1）点显示一次；其二，“Sample time”设置显示点的采样时间间隔，默认设置为0，意为显示连续信号；设置为-1时表示显示方式由输入信号决定。

图2-23b的参数设置，主要是针对示波器的数据存储与传送方面的。“Limit data points to last”栏设置缓冲区存储数据的长度，默认设置为5000。若输入的数据过多，则会自动清除原有的数据。“Save data to workspace”栏用来把示波器缓冲区存储的数据送到MATLAB工作空间，默认设置为不被勾选，意为不送数据到MATLAB工作空间。“Variable name”是存储数据的变量名，可以设置，也可以用默认设置名“ScopeData”。“Format”为三种保存数据的格式选择：Structure with time（带时间的构架）、Structure（构架）、Array（数组）。

还可对示波器显示的曲线添加汉字标题，其操作是：将鼠标指向示波器曲线区，单击其右键，选中并单击弹出框的【Axes properties】命令，在又一弹出框的“Title（%＜Signal Label＞replaced by signal name）：”下的空白框内添加曲线的汉字名称，单击【OK】按钮即可。

11.阶跃信号输入模块Step

打开阶跃信号输入模块Step的参数设置对话框（见图2-24）。对话框中参数设置有4个：“Step time”为阶跃信号产生的时间；“Initial value”为阶跃信号初始值；“Final value”为阶跃信号终了值；“Sample time”为采样时间。可以填入数据如图2-24所示，再单击【OK】按钮，即完成参数的设定。

12.斜坡信号输入模块Ramp

打开斜坡信号Ramp的参数设置对话框（见图2-25）。对话框中参数有3个：“Slope”为斜坡信号斜率；“Start time”为斜坡信号开始作用的时间；“Initial output”为斜坡信号初始输出值。可以填入数据如图2-25所示，再单击【OK】按钮，即完成参数的设定。关于斜坡信号斜率“Slope”，举一例说明其含义。例如一电机拖动系统，从电机空载加载到额定负载（I_d=55A），即从“Start time”的“0”秒到满载时的“0.55”秒，对应着斜坡信号的上升斜率为55/0.55即100。

图2-24 阶跃信号输入模块Step

图2-25 斜坡信号输入模块Ramp

13.正弦波信号输入模块SineWave

打开正弦波信号Sine Wave的参数设置对话框（见图2-26）。

图2-26 正弦波信号输入模块Sine Wave

在正弦类型（Sine type）列表框中有时间的（Time based）与采样的（Sample based）两种可选，在时间（Time）列表框中有用于仿真时间的（Use simulation time）与用于外部信号的（Use external signal）两种可选。对话框中参数有5个：“Amplitude”为正弦波信号的振幅；“Bias”为正弦波信号的偏移；“Frequency”为正弦波信号的角频率（rad/s）；“Phase”为正弦波信号的初相角；“Sample time”为正弦波信号的采样时间。可以填入数据如图2-26所示，再单击【OK】按钮，即完成参数的设定。

14.零极点形式模型模块ZeroPole

连续系统传递函数表达式可用系统增益、系统零点与极点来表示，这叫做系统零极点增益模型，即有

式中，k为系统增益；z₁、z₂、…、z_m为系统零点；p₁、p₂、…、p_n为系统极点。

离散系统传递函数也可用系统增益、系统零点与极点来表示。

打开零极点形式模型模块Zero Pole的参数设置对话框（见图2-27）。对话框中参数：“Zeros”为模型的零点值；“Poles”为模型的极点值；“Gain”为模型的增益值。可以填入数据如图2-27所示，再单击【OK】按钮，即完成参数的设定。

图2-27 零极点形式模型模块Zero Pole

15.离散传递函数模型模块DiscreteTransferFcn

与线性连续控制系统传递函数相类似，线性定常离散系统（脉冲）传递函数定义为系统输出采样信号的z变换C（z）与输入采样信号的z变换R（z）之比，记作

即可用分子、分母关于z的多项式系数构成的两个向量num=[b₁，b₂，…，b_m]与den=[a₁，a₂，…，a_n]来表示系统。

打开离散传递函数模型模块Discrete Transfer Fcn的参数设置对话框（见图2-28）。对话框中参数有3个：“Numerator coefficient”为模型的分子关于z的多项式系数；“Denomina-tor coefficient”为模型的分母关于z的多项式系数；“Sample time”为模型的采样时间。可以填入数据如图2-28所示，再单击【OK】按钮，即完成参数的设定。

图2-28 离散传递函数模型模块Discrete Transfer Fcn