关于Simulink的性能介绍以及研究其仿真和基于模型的设计

Simulink 是一个面向多域仿真并和基于模型设计的框模块图环境。它支持系统级设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。

Simulink 提供有图形编辑器、可自定义的定制模块库以及和求解器，能够进行动态系统建模和仿真。通过与 MATLAB 集成，使您不仅能够将 MATLAB 算法融合到并入模型中，而且可以还能将仿真结果导出至 MATLAB 做进一步分析。

主要特性

图形编辑器，可用于构建和管理具有层次关系的框图

预定义模块库，可用于构建连续时间和离散时间系统模型

仿真引擎，配有固定步长和可变步长 ODE 求解器

通过示波器和数据显示，可以查看仿真结果

项目和数据管理工具，可用于管理模型文件及数据

模型分析工具，可用于优化模型架构以及提高仿真速度

MATLAB 函数块，可用于将 MATLAB 算法导入模型中

代码继承工具 (Legacy Code Tool)，可用于将 C 和 C++ 代码导入模型中

主要特性

1. 模型构建

Simulink 提供了一套预定义模块，加以组合即可创建详细的系统框图。有关层次建模、数据管理和子系统自定义等工具可使您简明而准确地描绘最为复杂的系统。

选择模块：Simulink 库浏览器包含系统建模常用的模块库。

构建和编辑模型：将模块从 Simulink 库浏览器拖入 Simulink 编辑器中即可构建模型，并可用于全面控制模型中的内容和操作。

模型层次结构导览：Simulink 中的资源管理器栏和模型浏览器有助于您在模型中导航。资源管理器栏可指示当前查看的层级，使您得以在层次结构中上、下移动。

管理信号和参数：Simulink 模型既包含含信号也包含参数。信号是由连接模块的线条所表示的时变数据。参数是定义系统动态和行为的系数。

显示 Signal Attributes（信号属性）选项卡的模块对话框。

2. 模型仿真

您可以对系统的动态行为进行仿真，并在运行仿真时查看结果。为确保仿真速度和精度，Simulink 提供了固定步长和可变步长 ODE 求解器、图形化调试器以及模型探查器。

选择求解器

求解器是利用模型中所含的信息来计算系统动态行为的数值积分算法。Simulink 提供的求解器可支持多种系统的仿真，其中包括任何规模的连续时间（模拟）、离散时间（数字）、混杂（混合信号）和多采样率系统。

显示 Solver（求解器）窗格的 Configuration Parameters（配置参数）对话框。

运行仿真

您可以通过 Simulink 编辑器以交互的方式运行仿真，或者通过 MATLAB 命令行按部就班地运行仿真。仿真有以下三种模式：

Normal（标准，默认设置），以解释的方式对模型进行仿真

Accelerator（加速器），通过创建和执行已编译的目标代码来提高仿真性能，而且在仿真过程中依然能够灵活地更改模型参数

Rapid Accelerator（快速加速器），通过创建能够在 Simulink 外部的第二个处理内核上运行的可执行程序，能够比 Accelerator（加速器）模式更快地进行模型仿真

为了缩短运行多个仿真所需的时间，可以在一台多核计算机或计算机集群上并行运行这些仿真。

3. 仿真结果分析

运行仿真后，可以在 MATLAB 和 Simulink 中分析仿真结果。Simulink 含带了多种有助于了解仿真行为的调试工具。

查看仿真结果

使用 Simulink 中提供的显示器和示波器查看信号，可以实现仿真行为可视化。您还可以查看仿真数据检查器内的仿真数据，从中比较来自多次仿真的多组信号。

再者，您还可以使用 MATLAB 构建自定义的 HMI 显示屏，或者将信号记录到 MATLAB 工作区，以便使用 MATLAB 算法以及可视化工具来查看和分析数据。

调试仿真

Simulink 支持使用仿真步进器 (Simulation Stepper) 进行调试，以便于前后逐步查看示波器上的仿真数据，或检查系统改变状态的方式及时间。

您可以通过 Simulink 调试器以逐个方法来地运行仿真，并检查相应方法的执行结果。在模型仿真过程中，您可以显示有关模块状态、模块输入与输出以及在 Simulink 编辑器中执行模块方法等方面的信息。

仿真过程中逐步后退和前进，分析系统行为。

4. 项目管理

Simulink 提供了众多有助于管理与项目相关的文件、组件及大量数据的工具。

管理与项目相关的文件：Simulink Projects 是一款交互式工具，可用于管理项目文件，连接源代码管理软件。

构建设计组件：Simulink 可以方便地进行基于组件的建模和模块化设计。您可以将模型分割成若干设计组件，然后分别对每个组件进行建模、仿真和验证。

管理大规模数据：Simulink 提供的总线信号可用于管理模型中的大量信号数据。使用总线信号，可以将多个信号合并到一个对象中，以便于这些信号与另一个模块建立连接。您还可以定义总线阵列，以便在一个包中管理一组总线对象。

Simulink 提供的总线信号可用于管理模型中的大量信号数据。使用总线信号，可以将多个信号合并到一个对象中，以便于这些信号与另一个模块建立连接。您还可以定义总线阵列，以便在一个包中管理一组总线对象。

5. 硬件连接

您可以将 Simulink 模型与硬件相连接，以便实现快速原型开发、硬件在环 (HIL) 仿真和嵌入式系统部署。

在硬件上运行仿真

Simulink 提供了有关在低成本目标硬件上进行模型的原型开发、测试和运行的内置支持，其中包括 Arduino、LEGO MINDSTORM NXT、PandaBoard 和 BeagleBoard。您可以在 Simulink 中设计有关控制系统、机器人、音频处理和计算机视觉应用的算法，并查看其实时执行情况。

生成代码

Simulink 模型经过配置后便可用来生成代码。通过将 Simulink 与附加代码生成产品配合使用，可以直接由模型来生成 C 和 C++、HDL 或 PLC 代码。