MATLAB基于模型的設計

什么是基于模型的設計?

基于模型的設計是一種快速、經濟高效的動態系統(包括控制系統、信號處理和通信系統)開發過程。在基于模型的設計中,系統模型是整個開發過程(從需求開發到設計、實現和測試)的核心。模型是在開發過程中不斷優化的可執行規范。完成模型開發之后,可通過仿真來顯示模型是否能夠正常工作。

如果模型中包括軟件和硬件實現要求,例如定點和計時行為,則您可以生成代碼進行嵌入式部署,并創建測試平臺進行系統驗證,從而節省時間并避免手動編碼錯誤。

基于模型的設計可以通過下列方式提高效率:

  • 各項目團隊共同使用同一設計環境

  • 將設計直接與需求掛鉤

  • 將測試與設計相結合,以持續確定并更正錯誤

  • 通過多域仿真優化算法

  • 生成嵌入式軟件代碼

  • 開發和重用測試套件

  • 生成文檔

  • 通過重用設計跨多個處理器和硬件目標部署系統

使用 Simulink 進行建模、仿真和分析

使用 Simulink?,您可以跳出理想化的線性模型,研究真實環境下的非線性模型,全面考慮摩擦、空氣阻力、齒輪滑動、急停以及其他描述真實現象的因素。您可以將 Simulink 開發環境作為在現實中不可能實現的系統建模和分析試驗室。

通過 Simulink 提供的工具,可對幾乎任何真實世界的問題進行建模和仿真,例如汽車離合器系統的行為、飛機機翼的震顫以及貨幣供給對經濟的影響等。Simulink 還提供了對各種真實現象建模的示例。

建模工具

Simulink 提供了一個圖形編輯器,能夠以模塊圖形式構建模型,就像您使用鉛筆和圖紙那樣繪制模型。Simulink 還有一個全面的模塊庫,其中包括信源模塊、信宿模塊、線性和非線性元件模塊以及連接器模塊。如果這些模塊仍不能滿足您的需求,您還可以創建自己的模塊。交互式環境簡化了建模過程,無需在某種語言或程序中構建微分和差分方程。

模型采用層次結構,所以您可以按照自上而下和自下而上的方式構建模型。您可以先查看整體系統,然后逐級向下深入查看模型的細節。這樣可以了解模型的組織方式以及各部件的交互方式。

仿真工具

定義模型之后,您可以選用一種數學積分方法,在 Simulink 中以交互方式,或者通過在 MATLAB? 命令行窗口中輸入命令的方式,對模型的動態行為進行仿真。命令對于批量運行仿真特別有用。例如,如果您要執行 Monte Carlo 仿真或對某范圍的值應用某個參數,可以使用 MATLAB 腳本。

使用示波器和其他顯示模塊,您可以在運行仿真的同時查看仿真結果。然后可以通過更改參數,進行假設研究分析。您可以將仿真結果保存到 MATLAB 工作區,進行后期處理和可視化。

分析工具

模型分析工具包括可從 MATLAB 中訪問的線性化和配平工具,以及 MATLAB 中的許多工具及其應用程序工具箱。由于 MATLAB 與 Simulink 集成在一起,所以在這兩個環境中都可以對模型進行仿真、分析和修改。

與 MATLAB 環境交互

Simulink 軟件需要安裝 MATLAB 才能運行,并且依賴它來定義和評估模型及模塊參數。Simulink 還可以使用 MATLAB 的許多功能。例如,Simulink 可以使用 MATLAB 環境完成下列操作:

  • 定義模型的輸入。

  • 存儲模型的輸出以便分析和實現可視化。

  • 通過集成調用 MATLAB 運算符和函數,在模型中執行函數。

來源:MATLAB基于模型的設計

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