Matlab 子系统的创建、装帧及受控执行

作者：未知信息来源:未知 2006-1-26

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4 子系统的创建、装帧及受控执行9。1 简装子系统及其应用9。1 创建简装子系统的“先有内容后套包装”法【例 9。2-1 完全相同，要求创建利用比例控制器使轿车的运动速度稳定在期望车速的分层仿真模型。...

9.4 子系统的创建、装帧及受控执行
9.4.1 简装子系统及其应用

9.4.1.1 创建简装子系统的“先有内容后套包装”法
【例 9.4.1 .1-1 】题目的背景和数与例 9.3.2.2-1 完全相同，要求创建利用比例控制器使轿车的运动速度稳定在期望车速的分层仿真模型。本例演示：如何从非分层模型获得分层模型；创建简装子系统的“先有内容后套包装”法。

（1）将待“包装”模型另存为一个新模型
（2）生成第一个简装子系统
（3）生成第二个简装子系统
（4）更改子系统的标识名
（5）重命名输入输出口的名称

图 9.4.1 .1-1 采用简装子系统的完整仿真模型

9.4.1.2 创建简装子系统的“先有包装后置内容”法
【例 9.4.1 .2-1 】本例演示：如何自上而下构造分层模型；产生简装子系统的“先有包装后置内容”法。

（1）在新建模型窗中复制包括子系统模块在内的所有标准模块（见图 9.4.1 .2-1 ）

图 9.4.1 .2-1 带标准子系统模块的新建模型窗

（2）在 Subsystem 标准模块中“装入”轿车动态模型
（3）在 Subsystem 1 标准模块中“装入”比例控制器模型
（4）对 Untitled 模型窗中滑键模块进行适当设置，进行各模块间的连接，就形成与图 9.4.1 .1-1 相同的完整仿真模型。
（5）对完整仿真模型窗进行仿真参数设置，为进行仿真作最后准备

9.4.2 精装子系统

9.4.2.2 装帧示例
【 * 例 9.4.2 .2-1 】目标：把图 9.4.1.1-1 所示轿车速度控制模型中的轿车动态模型简装子系统变成精装子系统。

（1）打开装帧编辑器

图 9.4.2 . 2-1-1 显示初始化页面的装帧编辑器

（2）填写初始化页面中“块类别”
（3）使用初始化页面中的“对话窗参数设置区”为未来对话框设计提示及设置变量
（4）填写初始化页中“初始指令区”

（5）利用 Icon 页为精装子系统模块制作图标

图 9.4.2 . 2-1-2 装帧编辑器的图标制作页

（6）利用文档页为精装子系统模块编写模块性质描述和在线帮助说明

图 9.4.2 . 2-1-3 装帧编辑器的文档制作页

（7）点击装帧编辑器左下角的【 OK 】键，整个装帧便告成功。

图 9.4.2 . 2-1-4 制作完成的简装子系统

9.4.2.3 精装子系统的使用特点
【例 9.4.2 .3-1 】本例演示：精装子系统参数对话窗的来源和外形特点；如何打开精装子系统自身的“下层”结构模型；精装子系统如何从外界获得参数。

（1）精装子系统参数对话窗的来源和工作特点

图 9.4.2 . 3-1-1 精装子系统的参数设置对话窗

（2）利用精装子系统所在窗口的【 Look under Mask 】菜单项，可打开精装子系统的结构模型窗。
（3）参数值的传递路径

9.4.3 条件执行子系统

9.4.3.1 使能子系统
【 * 例 9.4.3 .1 】利用使能原理构成一个半波整流器。本例演示使能子系统的创建及工作机理。

（1）打开 SIMULINK 的新建模型窗口
（2）从 SIMULINK 库中提取三个模块 Sine wave 、 Subsystem 、 Scope 到新建窗。然后进行文件保存操作，并起文件名为 exm9431_1 （保存操作只为以后调用方便，并非必要）。
（3）双击空子系统模块 Subsystem ，打开其结构模型窗。
（4）从 SIMULINK 库中拷贝 In 输入口模块、 Out 输出口模块、 Enable 使能模块到子系统的结构模型窗；把 In 模块的输出直接送到 Out 模块的输入端； Enable 模块无须进行任何连接，且本例采用它的缺省设置；便实现了题目所需使能子系统（图 9.4.3 .1-1 b ）。
（5）按图 9.4.3 . 1-1-1 a 那样，完成 exm9431_1 窗口中各模块间的连接。

（6）双击示波器模块，打开显示窗。然后选择 exm9431_1 窗口菜单项【 Simulation:Start 】，就可看到如图 9.4.3 . 1-1-2 的半波整流后的波形。

图 9.4.3 . 1-1-1 利用使能子系统实现半波整流的仿真模型

图 9.4.3 . 1-1-2 所得仿真波形

9.4.3.2 触发子系统
【 * 例 9.4.3 .2-1 】利用触发子系统获得零阶保持的采样信号。本例演示：触发子系统工作原理；在 MATLAB 指令窗中运行 SIMULINK 模型。

（1）构造如图 9.4.3 . 2-1-1 所示的仿真模型 exm9432_1.mdl

图 9.4.3 . 2-1-1 利用触发子系统实现零保持采样的仿真模型 exm9432_1

（2）在 MATLAB 指令窗中运行 SIMULINK 模型
[t,x,y]=sim('exm9432_1',10);
clf,hold on
plot(t,y(:,1),'b')
stairs(t,y(:,2),'r')
stairs(t,y(:,3),'c:'),hold off
axis([0 10 -1.1 1.1]),box on
legend('sinewave','output','trigger',4)

图 9.4.3 . 2-1-2 exm9432_1.mdl 模型仿真运行结果

9.4.3.4 使能子系统和出发子系统综合运用示例
【 * 例 9.4.3 .4-1 】本例前面例 9.3.2.2-1 , 9.4.1.1-1 , 9.4.2.2-1 的继续，使得汽车速度受两种不同的控制器操纵。具体要求是：（ A ）当汽车实际速度与期望速度的误差绝对值，且时，将切换为 PI 比例 - 积分控制器；（ B ）一旦 PI 控制器被使用，只要仍满足，那么 PI 将继续起控制作用；（ C ）除以上情况外，则都使用简单的 P 比例控制器。

（1）建立 P Controller 使能子系统和 PI Controller 使能子系统

图 9.4.3 . 4-1-1 P 和 PI 控制器使能子系统的结构图

（2）建立 Model Selector 子系统模块

图 9.4.3 . 4-1-2 Model Selector 子系统的结构图

（3）为保存“控制器切换时间”创建触发子系统

图 9.4.3 . 4-1-3 SaveSwitchTime 触发子系统的结构图

（4）建立完整的仿真模型

图 9.4.3 . 4-1-4 轿车速度双模式控制系统的仿真模型

（5）仿真结果

图 9.4.3 . 4-1-5 两个仿真示波器上的曲线记录

9.4.3.5 交替执行子系统
【 * 例 9.4.3 .5-1 】在例 9.4.3.4-1 中，比例控制器和比例 - 积分控制器的工作切换是借助 Model Selector 子系统产生的两个输出切换信号 Choose PI 和 Choose P 实现的。本例将演示：如何依靠一个 Choose PI 信号和 merge 汇合模块的配合使用，实现同样的控制器切换。

（1）把 exm9434_1.mdl 另存为 exm9435_1.mdl 。
（2）把图 9.4.3 . 4-1-4 中虚线框所围的那部分改成图 9.4.3.5-1 所示那样。