MATLAB的Simulink的信号接收模块（simulink 信号处理）

今天主要介绍信号接收模块中的Display模块、To workspace模块、To file模块和Stop simulation模块。

1.Display模块

Simulink库中提供了一个Display模块,能够显示最新一个仿真时刻所连接信号线内传递的即时数值,但是不记录整个仿真过程的值。该模块拥有1个输入端口,模块图标如图所示。

模块参数设置

参数说明

Format :Display模块提供了多种数据格式的显示,如表。
Decimation:表示模块数值更新的频率,所填数字表示每隔几个采样点更新一次
模块的数值显示。
Floating display :勾选则将此模块作为Floating display模块使用,它将显
示被鼠标选中的信号线的值。使用时需先选中信号线,再进行仿真

Display模块可以接收一维和多维信号，如图所示。

示例1

2.To workspace模块

与From workspace相对应,Simulink 提供另外一个To Workspace模块在模型仿真结束时将仿真数据直接存储到MATLAB工作空间中去,输出的数据有3种类型:timeseries、矩阵或structure类型。simout该模块有1个输人端口,并将存储到工作空间中的变量名显示到工作空间里,其图标如图所示。

参数设置

参数说明

Variable name:填入保存到MATLAB工作空间的变量名。
Limit data points to last:设置保存的采样点数,默认值inf 表示仿真的数
据全部都保存。
Decimation:每隔多少个仿真采样点保存一个点到simout中去。默认为1,表示
每个仿真采样点都保存。
Sample time:设置模块的采样时间。
Save format:保存数据格式,包括Timeseries、Array、Structure和 Structure 
with time 4个选项。
Log fixed - point data as a fi object :勾选以将固定点数据类型作为
一个fi对象保存到MATLAB工作空间去,不勾选则作为double型保存。 

示例2

使用Sine wave模块产生一个正弦信号To Workspace模块将该信号保存为simout变量到MATLAB Workspace 中,保存为带有采样时间信息的结构体类型(Struct with Time)。该模块的模型及参数配置如图。

仿真图

参数设置

工作空间生成的out数据

 out.simout


ans = 


  包含以下字段的 struct:


         time: [51×1 double]
      signals: [1×1 struct]
    blockName: 'test12/To Workspace'

通过脚本访问时间信息和数据信息，并绘制图像

time = out.simout.time;%赋值时间
y = out.simout.signals.values;%获取输出值
figure;
plot(time,y,'r-.');
xlabel('t/s');
ylabel('sin(t)');

图形结果

可以修改输出的变量名

Simulink中模块名字的显示/隐藏，MATLAB模块的名字显示可能是设置是自动，如果要显示出模块的名称可以右键选择模块，点击Format-点击Show Block_Name，选择对应的选择。

3.To file模块

对应于From File模块,Simulink提供了To File模块,可将模型的仿真数据存储到mat文件中。To File模块有1个输入端口,存储目标文件的名字显示在模块图标上,如图所示。

模块参数设置

参数说明

File name:存储信号仿真结果的目标mat 文件名，默认为untitled.mat。
Variable name:存储于mat 文件中数据的变量名﹐默认为ans。
Save format:数据的保存格式,包括Timeseries、Array类型格式
 Decimation:每隔多少个仿真采样点保存一次数据。默认为1,表示每个仿真采
 样点都保存。
 Sample time:设置模块的采样时间。

To File模块不仅可以保存一维信号到mat文件中,也能够保存 Bus信号。

使用Sine wave,Constant 和 Bus Creator等模块建立如图的模型,并按图设定To File模块参数, bus是结构体,其成员变量为timeseries对象。

仿真图

参数设置

仿真开始时,MATLAB工作空间生成一个bus_mat. mat文件。仿真过程中,Simulink 每一步的仿真数据都逐步添加到mat文件中。仿真结束后,可将 mat文件内容加载到工作区 。

>> load('bus_mat.mat')
>> bus


bus = 


  包含以下字段的 struct:


    signal1: [1×1 timeseries]
    signal2: [1×1 timeseries]

程序

clc;
clear all;
close all;
load bus_mat.mat  %加载数据
Data1 = bus.signal1.Data;%获取信号数据
Data2 = bus.signal2.Data;%获取信号数据
Time1 = bus.signal1.Time;%获取信号时间
Time2 = bus.signal2.Time;%获取信号时间
figure;%绘图
plot(Time1,Data1,'r-.');
hold on;
plot(Time2,Data2,'b-.');
xlabel('t');
ylabel('y(t)');

结果

4.Stop simulation模块

Simulink模型在仿真过程中可以使用工具栏的停止按钮停止仿真。这个停止是手动的,由于仿真速度一般都较快,人无法精确停止在某一个仿真时刻。Simulink库提供了一个 Stop Simulation模块，一旦接收非零信号就停止模型仿真。只有1个输入端口,图标如图所示。该模块没有参数,参数对话框中仅显示模块的说明文字,如图所示。

参数设置

如果希望模型仿真到某一个采样时刻停止,可以通过设置模型的仿真时间或Clock 模块与一些逻辑模块的输出作为Stop Simulation输入信号来实现,但是当模型仿真过程中某个信号达到某个条件时停止则必须使用Stop Simulation模块。例如,通过模型检测方波信号,当检测到5个上升沿之后停止仿真。建立模型时使用Pulse Generator产生延时0.2 s开始上升沿的方波幅值为1,周期为2s。检测方波上升沿的策略是当前时刻幅值为1,上一个采样时刻幅值为0时认为上升沿到来,通过Sum与 Delay模块构成的计数器计数。计数器值与5对比,相等逻辑输出值连接到Stop Simulation模块。通过示波器模块观察方波、计数器输出和Stop共3路信号。模型使用固定点解算器ode4龙格-库塔解算方法,系统步长设置为0.01，模型如图所示。

仿真图

模型的仿真时间设置为inf,单击运行后,模型仿真停止在8.2 s,波形如图所示。

参考内容

[1] 博客园作者叮叮当当sunny的文章《Simulink仿真入门到精通（二） Simulink模块 》，文章链接如下：https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/12235689.html#_label0

[2] 孙忠潇.Simulink仿真及代码生成技术入门到精通[M].北京:北京航空航天大学出版社,2015.

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作 者 | 郭志龙

编 辑 | 郭志龙
校 对 | 郭志龙