MATLAB的Simulink常用信号源模块(二)

在MATLAB的Simulink中有些常用的模块，今天主要介绍From Workspace模块和From File模块。

1.From Workspace模块

Simulink模型有时需要将Base workspace 的数据导入到模型中进行仿真,From Workspace模块提供了这样一个导入功能,它将保存在 Base Workspace，Model Workspace或 Mask Workspace 等处的变量作为信号导入Simulink模型。

参数设置

参数说明

Data:导入Simulink模型的变量名,可以是变量名也可以是MATLAB表达式,默认
值为simin。
Simin的数据类型可以是以下3种类型:
(1)时间序列Timeseries对象,可以通过timeseries函数创建。
(2)二维矩阵,矩阵第一列为仿真采样时间序列,其余每列表示对应采样时刻的信
号值。
(3)结构体类型,可以包含仿真采样时间序列作为其成员变量,也可以不包含。
Timeseries对象通常包括Name、Time、TimeInfo、 Data和 DataInfo 5个成
员变量,其中Time中存储仿真采样时间向量, Data中存储对应仿真采样时刻的信
号量。

(1)时间序列Timeseries对象,可以通过timeseries函数创建。

可以通过timeseries 函数来创建一个时间序列对象,格式为ts = timeseries( data, time)，函数参数中data表示信号序列, time表示采样时间序列,其余参数timeInfo, dataInfo等可采用默认值,例如:

ts = timeseries(sin([0:0.01:4*pi]),[0:0.01:4*pi]);

  timeseries


  常见属性:
            Name: 'unnamed'
            Time: [1257x1 double]
        TimeInfo: tsdata.timemetadata
            Data: [1x1x1257 double]
        DataInfo: tsdata.datametadata

仿真图

示波器输出

(2)二维矩阵,矩阵第一列为仿真采样时间序列,其余每列表示对应采样时刻的信号值。

二维矩阵导入信号时,第一列存储仿真采样时间序列,后面每列为一个信号列向量。例如：

maxtri = zeros(size(repmat([0:0.1:10]',[1 3])));%初始化矩阵
%给数据矩阵赋值
maxtri(:,1) = [0:0.1:10]';
maxtri(:,2) = 3*sin([0:0.1:10]');
maxtri(:,3) =2*cos([0:0.1:10]');

示例2

仿真图

示波器输出

(3)结构体类型,可以包含仿真采样时间序列作为其成员变量,也可以不包含。

结构体则通常包括3个成员变量time ,signals和 blockName。signals这个成员本身又是一个包含values , dimension和label 3个成员的结构体。支持From Workspace模块的结构体应该具有以下3个成员变量:

s = struct('time',[0:0.01:10]','signals',struct('values',sin([0:0.01:10]'),'dimension',length([0:0.01:10])));

示例3

示波器输出

其他参数说明

Output data type:From Workspace模块输出信号的数据类型。
Sample time:模块的采样时间。因Data中一般都按照系统解算器定义的采样时
间序列，此处推荐使用默认-1。
Interpolate data:当某些信号在一些采样时刻点没有提供对应的采样数据时,
是否根据线性插值计算出这个时刻的信号值?当勾选此选项则进行线性插值,否则
则延用前一个采样时刻的信号值。
Enable zero-crossing detection:勾选是否启动过零检测功能。
Form output after final data value by:当模型的仿真时间范围超出
From workspace的data提供数据的时间范围时,需要选择如何对提供的采样时
间范围外的信号进行插值预测或默认值输出,选项包括Extrapolation(外部插
值)、Setting to zero(保持О输出)、Holding finalvalue(输出最后一个
值)和Cyclic repetition(周期循环输出)。如果需要产生周期循环的自定义
信号,From Workspace 也是个不错的选择,准备好了采样时间和采样数据的变量

2.From File模块

数据存储是MATLAB/Simulink 的Workspace虽然可以保存仿真过程数据,但是毕竟是暂时的,关闭MATLAB之后就自动清除掉了。有时需要将仿真得到的宝贵实验数据长期存放在硬盘上,以便后续使用。MATLAB特有的数据存储格式是. mat ,在MATLAB中可以使用load从硬盘载入mat文件内部数据到Workspace,使用save将Workspace的数据存储到mat 文件中去。

Simulink提供了From File模块,可以导入硬盘上的mat文件到Simulink模型中作为输入信号连接其他模块进行仿真。该模块有1个输出端口,并显示所导人的mat文件名在模块图标中央,如图所示。

参数设置

参数说明

File name:模块所导人的mat文件名,要求mat文件是MATLAB timeseries 
object或矩阵2种数据格式中的一种。
与From Workspace的导入数据格式相比缺少对结构体类型的支持,并且矩阵的
排布方式也有所不同。From File要求第一行是采样时间向量,第二行到最后一
行是分别对应采样时刻的信号值向量。
Output data type:模块输出数据类型的设置, From File模块支持除字长超
过32位的固定点数据类型以外所有的Simulink 内建数据类型。
Sample time:模块的采样时间设置,默认是0﹐表示连续采样时间,以模型的基础
采样率(最高采样频率)作为此模块的采样时间。如果填入一1,则继承接受From 
File 信号的模块(即其后所连接的模块)的采样时间。
Data extrapolation before first data point :在 mat 文件提供的数据
时间范围之前,SImu-link进行插值所用算法的选择,包括Linear extrapolation
(线性外插)，Hold first value(使用mat 文件第一个采样点的值)和Ground
 value(使用对应数据类型的0值)。
 Data interpolation within time range:在 mat文件提供的数据时间范围
 内的插值算法选择,包括Linear interpolation(线性内插)和Zero order 
 hold(使用相邻两个采样时刻值中的首个。)
 Data extrapolation after last data point:在mat文件提供的数据时间
 范围之后,Simulink进行插值所用算法的选择,算法选择同 Data extrapolation 
 before first data point。
 

示例4

maxtri = zeros(size(repmat([0:0.1:10],[3 1])));%初始化矩阵
%给数据矩阵赋值
maxtri(1,:) = [0:0.1:10];
maxtri(2,:) = 3*sin([0:0.1:10]);
maxtri(3,:) =2*cos([0:0.1:10]);
save maxtri.mat maxtri

示波器输出

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