SIMULINK仿真的運(yùn)行
構(gòu)建好一個(gè)系統(tǒng)的模型之后，接下來(lái)的事情就是運(yùn)行模型，得出仿真結(jié)果。運(yùn)行一個(gè)仿真的完整過(guò)程分成三個(gè)步驟：設(shè)置仿真參數(shù)，啟動(dòng)仿真和仿真結(jié)果分析。
一、設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器
設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器，選擇Simulation菜單下的Parameters命令，就會(huì)彈出一個(gè)仿真參數(shù)對(duì)話框，它主要用三個(gè)頁(yè)面來(lái)管理仿真的參數(shù)。
Solver頁(yè)，它允許用戶設(shè)置仿真的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，選擇解法器，說(shuō)明解法器參數(shù)及選擇一些輸出選項(xiàng)。
Workspace I/O頁(yè)，作用是管理模型從MATLAB工作空間的輸入和對(duì)它的輸出。
Diagnostics頁(yè)，允許用戶選擇Simulink在仿真中顯示的警告信息的等級(jí)。
1、Solver頁(yè)
此頁(yè)可以進(jìn)行的設(shè)置有：選擇仿真開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間；選擇解法器，并設(shè)定它的參數(shù)；選擇輸出項(xiàng)。
仿真時(shí)間：注意這里的時(shí)間概念與真實(shí)的時(shí)間并不一樣，只是計(jì)算機(jī)仿真中對(duì)時(shí)間的一種表示，比如10秒的仿真時(shí)間，如果采樣步長(zhǎng)定為0.1，則需要執(zhí)行100步，若把步長(zhǎng)減小，則采樣點(diǎn)數(shù)增加，那么實(shí)際的執(zhí)行時(shí)間就會(huì)增加。一般仿真開(kāi)始時(shí)間設(shè)為0，而結(jié)束時(shí)間視不同的因素而選擇?？偟恼f(shuō)來(lái)，執(zhí)行一次仿真要耗費(fèi)的時(shí)間依賴于很多因素，包括模型的復(fù)雜程度、解法器及其步長(zhǎng)的選擇、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘的速度等等。
仿真步長(zhǎng)模式：用戶在Type后面的第一個(gè)下拉選項(xiàng)框中指定仿真的步長(zhǎng)選取方式，可供選擇的有Variable-step（變步長(zhǎng)）和Fixed-step（固定步長(zhǎng)）方式。變步長(zhǎng)模式可以在仿真的過(guò)程中改變步長(zhǎng)，提供誤差控制和過(guò)零檢測(cè)。固定步長(zhǎng)模式在仿真過(guò)程中提供固定的步長(zhǎng)，不提供誤差控制和過(guò)零檢測(cè)。用戶還可以在第二個(gè)下拉選項(xiàng)框中選擇對(duì)應(yīng)模式下仿真所采用的算法。
變步長(zhǎng)模式解法器有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete。
ode45：缺省值，四/五階龍格－庫(kù)塔法，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，但不適用于剛性（stiff）系統(tǒng)。它是單步解法器，也就是，在計(jì)算y(tn)時(shí)，它僅需要最近處理時(shí)刻的結(jié)果y(tn-1)。一般來(lái)說(shuō)，面對(duì)一個(gè)仿真問(wèn)題最好是首先試試ode45。
ode23：二/三階龍格－庫(kù)塔法，它在誤差限要求不高和求解的問(wèn)題不太難的情況下，可能會(huì)比ode45更有效。也是一個(gè)單步解法器。
ode113：是一種階數(shù)可變的解法器，它在誤差容許要求嚴(yán)格的情況下通常比ode45有效。ode113是一種多步解法器，也就是在計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻輸出時(shí)，它需要以前多個(gè)時(shí)刻的解。
ode15s：是一種基于數(shù)字微分公式的解法器（NDFs）。也是一種多步解法器。適用于剛性系統(tǒng)，當(dāng)用戶估計(jì)要解決的問(wèn)題是比較困難的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s。ode23s：它是一種單步解法器，專門應(yīng)用于剛性系統(tǒng)，在弱誤差允許下的效果好于ode15s。它能解決某些ode15s所不能有效解決的stiff問(wèn)題。
ode23t：是梯形規(guī)則的一種自由插值實(shí)現(xiàn)。這種解法器適用于求解適度stiff的問(wèn)題而用戶又需要一個(gè)無(wú)數(shù)字振蕩的解法器的情況。
ode23tb：是TR-BDF2的一種實(shí)現(xiàn)， TR-BDF2 是具有兩個(gè)階段的隱式龍格－庫(kù)塔公式。
discrtet：當(dāng)Simulink檢查到模型沒(méi)有連續(xù)狀態(tài)時(shí)使用它。固定步長(zhǎng)模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。
ode5：缺省值，是ode45的固定步長(zhǎng)版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng)。
ode4：四階龍格－庫(kù)塔法，具有一定的計(jì)算精度。
ode3：固定步長(zhǎng)的二/三階龍格－庫(kù)塔法。
ode2：改進(jìn)的歐拉法。
ode1：歐拉法。
discrete：是一個(gè)實(shí)現(xiàn)積分的固定步長(zhǎng)解法器，它適合于離散無(wú)連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng)。步長(zhǎng)參數(shù)：對(duì)于變步長(zhǎng)模式，用戶可以設(shè)置最大的和推薦的初始步長(zhǎng)參數(shù)，缺省情況下，步長(zhǎng)自動(dòng)地確定，它由值auto表示。
Maximum step size（最大步長(zhǎng)參數(shù)）：它決定了解法器能夠使用的最大時(shí)間步長(zhǎng)，它的缺省值為“仿真時(shí)間/50”，即整個(gè)仿真過(guò)程中至少取50個(gè)取樣點(diǎn)，但這樣的取法對(duì)于仿真時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)則可能帶來(lái)取樣點(diǎn)過(guò)于稀疏，而使仿真結(jié)果失真。一般建議對(duì)于仿真時(shí)間不超過(guò)15s的采用默認(rèn)值即可，對(duì)于超過(guò)15s的每秒至少保證5個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)于超過(guò)100s的，每秒至少保證3個(gè)采樣點(diǎn)。
Initial step size（初始步長(zhǎng)參數(shù)）：一般建議使用“auto”默認(rèn)值即可。
仿真精度的定義（對(duì)于變步長(zhǎng)模式）
Relative tolerance（相對(duì)誤差）：它是指誤差相對(duì)于狀態(tài)的值，是一個(gè)百分比，缺省值為1e-3，表示狀態(tài)的計(jì)算值要精確到0.1%。
Absolute tolerance（絕對(duì)誤差）：表示誤差值的門限，或者是說(shuō)在狀態(tài)值為零的情況下，可以接受的誤差。如果它被設(shè)成了auto，那么simulink為每一個(gè)狀態(tài)設(shè)置初始絕對(duì)誤差為1e-6。
Mode（固定步長(zhǎng)模式選擇）
Multitasking：選擇這種模式時(shí)，當(dāng)simulink檢測(cè)到模塊間非法的采樣速率轉(zhuǎn)換，它會(huì)給出錯(cuò)誤提示。所謂的非法采樣速率轉(zhuǎn)換指兩個(gè)工作在不同采樣速率的模塊之間的直接連接。在實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)中，如果任務(wù)之間存在非法采樣速率轉(zhuǎn)換，那么就有可能出現(xiàn)一個(gè)模塊的輸出在另一個(gè)模塊需要時(shí)卻無(wú)法利用的情況。通過(guò)檢查這種轉(zhuǎn)換，Multitasking將有助于用戶建立一個(gè)符合現(xiàn)實(shí)的多任務(wù)系統(tǒng)的有效模型。
?????? 使用速率轉(zhuǎn)換模塊可以減少模型中的非法速率轉(zhuǎn)換。Simulink提供了兩個(gè)這樣的模塊：unit delay模塊和zero-order hold模塊。對(duì)于從慢速率到快速率的非法轉(zhuǎn)換，可以在慢輸出端口和快輸入端口插入一個(gè)單位延時(shí)unit delay模塊。而對(duì)于快速率到慢速率的轉(zhuǎn)換，則可以插入一個(gè)零階采樣保持器zero-order hold。
Singletasking：這種模式不檢查模塊間的速率轉(zhuǎn)換，它在建立單任務(wù)系統(tǒng)模型時(shí)非常有用，在這種系統(tǒng)就不存在任務(wù)同步問(wèn)題。
Auto：這種模式，simulink會(huì)根據(jù)模型中模塊的采樣速率是否一致，自動(dòng)決定切換到multitasking和singletasking。

輸出選項(xiàng)
Refine output：這個(gè)選項(xiàng)可以理解成精細(xì)輸出，其意義是在仿真輸出太稀松時(shí)，simulink會(huì)產(chǎn)生額外的精細(xì)輸出，這一點(diǎn)就像插值處理一樣。用戶可以在refine factor設(shè)置仿真時(shí)間步間插入的輸出點(diǎn)數(shù)。
?????? 產(chǎn)生更光滑的輸出曲線，改變精細(xì)因子比減小仿真步長(zhǎng)更有效。精細(xì)輸出只能在變步長(zhǎng)模式中才能使用，并且在ode45效果最好。
Produce additional output：它允許用戶直接指定產(chǎn)生輸出的時(shí)間點(diǎn)。一旦選擇了該項(xiàng)，則在它的右邊出現(xiàn)一個(gè)output times編輯框，在這里用戶指定額外的仿真輸出點(diǎn)，它既可以是一個(gè)時(shí)間向量，也可以是表達(dá)式。與精細(xì)因子相比，這個(gè)選項(xiàng)會(huì)改變仿真的步長(zhǎng)。
Produce specified output only：它的意思是讓simulink只在指定的時(shí)間點(diǎn)上產(chǎn)生輸出。為此解法器要調(diào)整仿真步長(zhǎng)以使之和指定的時(shí)間點(diǎn)重合。這個(gè)選項(xiàng)在比較不同的仿真時(shí)可以確保它們?cè)谙嗤臅r(shí)間輸出。
此頁(yè)主要用來(lái)設(shè)置SIMULINK與MATLAB工作空間交換數(shù)值的有關(guān)選項(xiàng)。
Load from workspace：選中前面的復(fù)選框即可從MATLAB工作空間獲取時(shí)間和輸入變量，一般時(shí)間變量定義為t，輸入變量定義為u。 Initial state用來(lái)定義從MATLAB工作空間獲得的狀態(tài)初始值的變量名。
Save to workspace：用來(lái)設(shè)置存往MATLAB工作空間的變量類型和變量名，選中變量類型前的復(fù)選框使相應(yīng)的變量有效。一般存往工作空間的變量包括輸出時(shí)間向量（Time）、狀態(tài)向量（States）和輸出變量（Output）。 Final state用來(lái)定義將系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值存往工作空間所使用的變量名。
Save option：用來(lái)設(shè)置存往工作空間的有關(guān)選項(xiàng)。Limit rows to last用來(lái)設(shè)定SIMULINK仿真結(jié)果最終可存往MATLAB工作空間的變量的規(guī)模，對(duì)于向量而言即其維數(shù)，對(duì)于矩陣而言即其秩；Decimation設(shè)定了一個(gè)亞采樣因子，它的缺省值為1，也就是對(duì)每一個(gè)仿真時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生值都保存，而若為2，則是每隔一個(gè)仿真時(shí)刻才保存一個(gè)值。Format用來(lái)說(shuō)明返回?cái)?shù)據(jù)的格式，包括矩陣matrix、結(jié)構(gòu)struct及帶時(shí)間的結(jié)構(gòu)struct with time。3、Diagnostics頁(yè)
此頁(yè)分成兩個(gè)部分：仿真選項(xiàng)和配置選項(xiàng)。配置選項(xiàng)下的列表框主要列舉了一些常見(jiàn)的事件類型，以及當(dāng)SIMULINK檢查到這些事件時(shí)給予的處理。仿真選項(xiàng)options主要包括是否進(jìn)行一致性檢驗(yàn)、是否禁用過(guò)零檢測(cè)、是否禁止復(fù)用緩存、是否進(jìn)行不同版本的SIMULINK的檢驗(yàn)等幾項(xiàng)。
除了上述3個(gè)主要的頁(yè)外，仿真參數(shù)設(shè)置窗口還包括real-time workshop頁(yè)，主要用于與C語(yǔ)言編輯器的交換，通過(guò)它可以直接從SIMULINK模型生成代碼并且自動(dòng)建立可以在不同環(huán)境下運(yùn)行的程序，這些環(huán)境包括實(shí)時(shí)系統(tǒng)和單機(jī)仿真。
二、啟動(dòng)仿真
設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器之后，就可以啟動(dòng)仿真而運(yùn)行。
選擇Simulink菜單下的start選項(xiàng)來(lái)啟動(dòng)仿真，如果模型中有些參數(shù)沒(méi)有定義，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息提示框。如果一切設(shè)置無(wú)誤，則開(kāi)始仿真運(yùn)行，結(jié)束時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出一鳴叫聲。
除了直接在SIMULINK環(huán)境下啟動(dòng)仿真外，還可以在MATLAB命令窗口中通過(guò)函數(shù)進(jìn)行，格式如下：
???????? [t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[to tf],simset(‘參數(shù)1’,參數(shù)值1,‘參數(shù)2’,參數(shù)值2, …))
其中to為仿真起始時(shí)間，tf為仿真終止時(shí)間。[t,x,y]為返回值，t為返回的時(shí)間向量值，x為返回的狀態(tài)值，y為返回的輸出向量值。simset定義了仿真參數(shù)，包括以下一些主要參數(shù)：
AbsTol：默認(rèn)值為1e-6設(shè)定絕對(duì)誤差范圍。
Decimation：默認(rèn)值為1，決定隔多少個(gè)點(diǎn)返回狀態(tài)和輸出值。
Solver：解法器的選擇。
MaxRows：默認(rèn)值為0，表示不限制。若為大于零的值，則表示限制輸?? 出和狀態(tài)的規(guī)模，使其最大行數(shù)等于該數(shù)值。
InitialState：一個(gè)向量值，用于設(shè)定初始狀態(tài)。
FixedStep：用一個(gè)正數(shù)表示步階的大小，僅用于固定步長(zhǎng)模式。
MaxStep：默認(rèn)值為auto。用于變步長(zhǎng)模式，表示最大的步階大小。

如果知道模型文件名稱，可以用以下命令得到該模型的仿真參數(shù)：
simget(‘模型文件名’）