• Simulink

    制造商:The MathWorks Inc.

    功能:電子電路仿真 | 科學計算

    評分:5 / 5

    推薦指數:100%

    軟件簡介:

    Simulink?是一個面向多域仿真并和基于模型設計的框模塊圖環境。它支持系統級設計、仿真、自動代碼生成以及嵌入式系統的連續測試和驗證。Simulink 提供有圖形編輯器、可自定義的定制模塊庫以及和求解器,能夠進行動態系統建模和仿真。

    軟件詳細介紹:

    通過與 MATLAB?集成,使您不僅能夠將 MATLAB 算法融合到并入模型中,而且可以還能將仿真結果導出至 MATLAB 做進一步分析。

    主要特性

    • 圖形編輯器,可用于構建和管理具有層次關系的框圖
    • 預定義模塊庫,可用于構建連續時間和離散時間系統模型
    • 仿真引擎,配有固定步長和可變步長 ODE 求解器
    • 通過示波器和數據顯示,可以查看仿真結果
    • 項目和數據管理工具,可用于管理模型文件及數據
    • 模型分析工具,可用于優化模型架構以及提高仿真速度
    • MATLAB 函數塊,可用于將 MATLAB 算法導入模型中
    • 代碼繼承工具 (Legacy Code Tool),可用于將 C 和 C++ 代碼導入模型中

    模型構建

    Simulink? 提供了一套預定義模塊,加以組合即可創建詳細的系統框圖。有關層次建模、數據管理和子系統自定義等工具可使您簡明而準確地描繪最為復雜的系統。


    選擇模塊

    Simulink 庫瀏覽器包含系統建模常用的模塊庫。其中包括:

    • 連續和離散動態模塊,如積分和單位延遲
    • 算法模塊,如 Sum(加法)、Product(乘法)和 Lookup Table(查找表)等
    • 結構模塊,如 Mux、Switch 和 Bus Selector 等

    無論是使用這些模塊,還是將手寫 MATLAB?、C、Fortran 或 Ada 代碼融合到模型時,均可構建自定義函數。

    您可以將自定義模塊存儲在 Simulink 庫瀏覽器內各自的庫中。

    借助于 Simulink 附加產品,可以加入航空、通信、PID 控制、控制邏輯、信號處理、視頻和圖像處理以及其他應用的專業化組件。有了附加產品,還可以利用機械、電氣和液壓組件來構建物理系統模型。

    使用 MATLAB ? Function模塊將 MATLAB 代碼集成到一個 Simulink ? 模型中。

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    MATLAB 算法與 Simulink 模型的集成

    使用 MATLAB? Function模塊將 MATLAB 代碼集成到一個 Simulink? 模型中。


    構建和編輯模型

    將模塊從 Simulink 庫瀏覽器拖入 Simulink 編輯器中即可構建模型。接下來,使用信號線將這些模塊連接起來,即可在系統組件之間建立數學關系。您可以在構建模型之際借助圖形格式化工具(如智能輔助線 和信號線智能布控)來掌控模型的外觀。通過以子系統的方式將一組模塊和信號封裝在單一模塊內,便可以添加層次結構。

    Simulink 編輯器可用于全面控制模型中的內容和操作。例如,可以將命令和子菜單添加到編輯器和上下文菜單中。還可以使用一個掩碼來隱藏子系統內容并為子系統提供自己的圖標和參數對話框,以此將自定義接口添加到入子系統或模型中。

    構建和仿真模型。

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    構建和仿真模型。

    模型層次結構導覽

    Simulink 中的資源管理器欄和模型瀏覽器有助于您在模型中導航。資源管理器欄可指示當前查看的層級,使您得以在層次結構中上、下移動。而模型瀏覽器為模型提供了一個完整的層次結構樹狀圖,并且像資源管理器欄一樣,可用于在各層級間移動。

    查看資源管理器欄、選項卡式窗口和模型瀏覽器如何幫助您瀏覽層次模型。

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    分層模型遍覽

    查看資源管理器欄、選項卡式窗口和模型瀏覽器如何幫助您瀏覽層次模型。


    管理信號和參數

    Simulink 模型既包含含信號也包含參數。信號是由連接模塊的線條所表示的時變數據。參數是定義系統動態和行為的系數。

    Simulink 可用于確定以下信號和參數屬性:

    • 數據類型 — 單精度、雙精度、有符號或無符號 8、16 或 32 位整數;布爾類型;枚舉類型;或定點類型
    • 維度 — 標量、矢量、矩陣、N-D 或可變大小數組
    • 復雜度 — 實數或復數值
    • 最大和最小范圍、初始值和工程單位

    如果選擇不指定數據屬性,Simulink 則會通過傳播算法自動予以確定,然后執行一致性檢查,確保數據完整性。

    這些信號和參數屬性可以在模型或者單獨的數據字典中加以指定,隨后便可以通過模型資源管理器來組織、查看、以及修改和添加數據,而無需遍歷整個模型。

    顯示 Signal Attributes(信號屬性)選項卡的模塊對話框。


    模型仿真

    您可以對系統的動態行為進行仿真,并在運行仿真時查看結果。為確保仿真速度和精度,Simulink 提供了固定步長和可變步長 ODE 求解器、圖形化調試器以及模型探查器。


    選擇求解器

    求解器是利用模型中所含的信息來計算系統動態行為的數值積分算法。Simulink 提供的求解器可支持多種系統的仿真,其中包括任何規模的連續時間(模擬)、離散時間(數字)、混雜(混合信號)和多采樣率系統。

    這些求解器可以對剛性系統以及具有不連續過程的系統進行仿真。您可以指定仿真選項,其中包括求解器的類型和屬性、仿真的起始時間和結束時間以及是否加載或保存仿真數據。此外,您還可以設置優化和診斷信息。不同的選項組合可與模型一起保存。

    顯示 Solver(求解器)窗格的 Configuration Parameters(配置參數)對話框。


    運行仿真

    您可以通過 Simulink 編輯器以交互的方式運行仿真,或者通過 MATLAB 命令行按部就班地運行仿真。仿真有以下三種模式:

    • Normal(標準,默認設置),以解釋的方式對模型進行仿真
    • Accelerator(加速器),通過創建和執行已編譯的目標代碼來提高仿真性能,而且在仿真過程中依然能夠靈活地更改模型參數
    • Rapid Accelerator(快速加速器),通過創建能夠在 Simulink 外部的第二個處理內核上運行的可執行程序,能夠比 Accelerator(加速器)模式更快地進行模型仿真

    為了縮短運行多個仿真所需的時間,可以在一臺多核計算機或計算機集群上并行運行這些仿真。

    使用 parfor 加速運行多個仿真運行。

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    使用 parfor 加速運行多個仿真運行。

    仿真結果分析

    運行仿真后,可以在 MATLAB 和 Simulink 中分析仿真結果。Simulink 含帶了多種有助于了解仿真行為的調試工具。


    查看仿真結果

    使用 Simulink 中提供的顯示器和示波器查看信號,可以實現仿真行為可視化。您還可以查看仿真數據檢查器內的仿真數據,從中比較來自多次仿真的多組信號。

    再者,您還可以使用 MATLAB 構建自定義的 HMI 顯示屏,或者將信號記錄到 MATLAB 工作區,以便使用 MATLAB 算法以及可視化工具來查看和分析數據。

    使用示波器和查看器直觀地查看仿真結果。

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    使用示波器和查看器直觀地查看仿真結果。

    調試仿真

    Simulink 支持使用仿真步進器 (Simulation Stepper) 進行調試,以便于前后逐步查看示波器上的仿真數據,或檢查系統改變狀態的方式及時間。

    您可以通過 Simulink 調試器以逐個方法來地運行仿真,并檢查相應方法的執行結果。在模型仿真過程中,您可以顯示有關模塊狀態、模塊輸入與輸出以及在 Simulink 編輯器中執行模塊方法等方面的信息。

     仿真過程中逐步后退和前進,分析系統行為。

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    仿真過程中逐步后退和前進,分析系統行為。

    項目管理

    Simulink? 和 Simulink Projects 提供一種可擴展的協作環境,使團隊能夠在同一個位置管理他們的文件和數據。


    借助 Simulink Projects,您能夠:

    • 協作:強化公司范圍內的標準,比如公司工具、庫和標準的開機和關機腳本。共享作品可利用豐富的共享選項,包括 MATLAB? 工具箱、電子郵件和存檔。
    • 自動:每次都通過自動步驟正確設置項目環境,比如加載數據、管理路徑和打開模型。
    • 與源代碼管理集成:輕松實現與源代碼管理和配置管理工具的集成。

    獲取Simulink項目與團隊協作概要。

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    獲取Simulink項目與團隊協作概要。

    構建設計組件

    Simulink 可以方便地進行基于組件的建模和模塊化設計。您可以將模型分割成若干設計組件,然后分別對每個組件進行建模、仿真和驗證。您既可以將組件作為子系統保存在庫中,也可以利用模型引用將組件另存為單獨的模型。這樣一來,團隊成員便可以并行使用這些組件。

    模型變量和變量子系統)可用于管理同一個模型中的設計變量。這一功能簡化了對需要共享組件的相關設計的創建和管理,因為一個模型可代表一個設計系列。

    探索模型參考對基于組件建模的價值。

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    探索模型參考對基于組件建模的價值。

    管理大規模數據

    Simulink 提供的總線信號可用于管理模型中的大量信號數據。使用總線信號,可以將多個信號合并到一個對象中,以便于這些信號與另一個模塊建立連接。您還可以定義總線陣列,以便在一個包中管理一組總線對象。

    模型資源管理器是一款圖形化數據字典工具,可以幫助您組織、查看和修改數據,并將數據添加到 Simulink 模型中。使用模型資源管理器可以進行如下操作:

    • 對界面進行自定義,從而僅顯示需要查看的數據和屬性
    • 控制數據范圍,以定義哪些組件可以訪問該數據

    使用子系統創建層次化和模塊化的系統特性。

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    使用子系統創建層次化和模塊化的系統特性。

    硬件連接

    您可以將 Simulink 模型與硬件相連接,以便實現快速原型開發、硬件在環 (HIL) 仿真和嵌入式系統部署。


    在硬件上運行仿真

    Simulink 提供了有關在低成本目標硬件上進行模型的原型開發、測試和運行的內置支持,其中包括 Arduino?、LEGO? MINDSTORM?NXT、PandaBoard 和 BeagleBoard。您可以在 Simulink 中設計有關控制系統、機器人、音頻處理和計算機視覺應用的算法,并查看其實時執行情況。

    用Simulink Desktop Real-Time?, 你可以在Microsoft?Windows?的電腦和MacOS?和連接到一系列的I / O板創建和實時控制系統。若要在目標計算機上實時運行模型,可以使用 Simulink Real-Time? 來實現 HIL 仿真、快速控制原型開發以及其他的實時測試應用程序。

    Simulink在低成本目標硬件,如Arduino、樂高機器人、樹莓派上提供原型、測試和運行模型的內置支持。

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    Simulink在低成本目標硬件,如Arduino、樂高機器人、樹莓派上提供原型、測試和運行模型的內置支持。

    生成代碼

    Simulink 模型經過配置后便可用來生成代碼。通過將 Simulink 與附加代碼生成產品配合使用,可以直接由模型來生成 C 和 C++、HDL 或 PLC 代碼。

     

     

    基于事件的建模

    • Stateflow
    • SimEvents

    物理建模

    • Simscape
    • Simscape Multibody
    • Simscape Driveline
    • Simscape Fluids
    • Simscape Electronics
    • Simscape Power Systems

    控制系統

    • Simulink Control Design
    • Simulink Design Optimization
    • Aerospace Blockset
    • Robotics System Toolbox
    • Powertrain Blockset

    信號處理 和 無線通信

    • DSP System Toolbox
    • Audio System Toolbox
    • Communications System Toolbox
    • Phased Array System Toolbox
    • RF Blockset
    • Computer Vision System Toolbox

    代碼生成

    • Simulink Coder
    • Embedded Coder
    • HDL Coder
    • Vision HDL Toolbox
    • Simulink PLC Coder
    • Fixed-Point Designer
    • DO Qualification Kit (for DO-178)
    • IEC Certification Kit (for ISO 26262 and IEC 61508)

    實時仿真和測試

    • Simulink Real-Time
    • Simulink Desktop Real-Time

    確認、驗證和測試

    • Simulink Verification and Validation
    • Simulink Design Verifier
    • Simulink Test
    • Simulink Code Inspector
    • HDL Verifier
    • Polyspace Bug Finder
    • Polyspace Code Prover

    仿真圖形與報告

    • Simulink 3D Animation
    • Simulink Report Generator
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