使用SIMULINK模块的注意事项

（1）goto

SIMULINK中goto模块用来对某个信号进行数值传递，在信号的源头放置并连接goto模块，在信号的目的地放置并连接from模块，可以省去连接线，使得界面更加整齐、简洁。在使用goto模块时务必注意待传递信号的作用范围，如图I-2所示，选择不同作用范围（global、scoped、local）时，goto模块中的变量显示是不同的，如图I-1所示，多数情况下可选取global。

（2）display

Display模块及其参数设置如图I-3所示，该模块可用来动态显示变量的数值，但是它会影响系统的仿真速度。通常不需要非常快速地显示变量值，因此可以在图I-3中参数设置对话框中将decimation设置为100等较大的数，这样就不会明显影响仿真速度了。

图I-1 不同类型的goto模块

在仿真程序除法中的除数有时错误设置为0（例如某些变量未被正确初始化），则会导致仿真出错。若把Display连至除法运算的结果处，则Display会在仿真时显示NaN，方便我们调试程序。

图I-2 goto模块中变量的作用范围

图I-3 display模块及其参数设置对话框

（3）scope

图I-4中的scope模块是SIMULINK中观察波形时最常用的模块。为了在波形界面中显示变量名称，可以如图I-4a所示，在其输入连线附近用鼠标双击，随即会出现文本输入框。当输入te后，双击scope模块后出现的波形显示界面中就会在上方出现te。另外在图I-4b中，鼠标右键单击黑色区域，在快捷菜单中选择axes properties后，出现了图I-4c所示的对话框。在该对话框靠下的一栏中也可以设置波形显示的变量名称。另外在对话框中可以设置波形显示界面中纵轴的范围。

图I-4 scope模块

在图I-4中，如果输入连线传递的是多个变量，那么在scope的波形显示界面中会按照默认的颜色顺序同时显示多个波形。如果不同变量的变化范围相差很多，那就不便于同时观察多个波形，此时希望采用图I-5a所示的上下两个或多个显示界面。此时可以在scope1图形显示界面上方快捷按钮中单击parameters，随即出现图I-5b的对话框。在general选项卡中axes的number of axes中输入2即可，此时仿真文件中的scope1外观显示发生改变，如图I-5c所示。

在图I-5b中的time range中设置0.1，目的是为了在仿真中波形动态显示的时间跨度为0.1s。tick labels中选择all，目的是为了让上下两个显示界面中都显示时间的标记。在sam-pling的decimation中设置100的目的同display模块中该参数的设置目的是相同的。

图I-5 分开显示两个波形的scope模块设置

另外，在图I-6中的data history选项卡中不勾选limit data points to last 5000的目的是不要把显示波形限制在最后的5000个数据点内，也即是说显示所有的波形，当然如果数据量太多，将会严重影响系统的仿真速度，甚至会出现内存溢出（out of memory）的问题。当然也可以将5000改写为更大的数值。SIMULINK默认设置是勾选该复选框的。在图I-6下方还可以设置将显示波形数据以变量的形式保存到工作空间中，这需要勾选save data to work-space。需要注意的是变量保存的具体格式（如array、structure、structure with time）和引用方式是不同的。

图I-6 scope模块中波形显示范围（纵轴的最大值与最小值）设置(www.xing528.com)

Scope的图形界面中提供的功能较少，有时希望提供完整的菜单进行更多的设置。可以进行如下操作，在MATLAB的Desktop菜单中选择figures后出现图I-7左侧的界面，在其中desktop中选择property editor后，出现图I-7b下方的工具，单击右侧的more properties出现了图I-7b中间的属性设置界面。在其中找到menubar后，默认的设置为none，修改为figure。在仿真文件中双击scope1后即可出现如图I-8所示的带有菜单的图形显示界面。

图I-7 在scope中显示菜单的操作步骤

图I-8 带有菜单的scope波形显示界面

（4）三角载波与直流/正弦调制

在控制DC/DC或DC/AC逆变器输出电压的控制环节中，经常使用到三角载波与直流电压调制波或者正弦电压调制波相比较，从而获得开关器件的PWM控制信号。如图I-9所示的系统中就采用了PWM控制的DC/DC直流变换器对直流电动机进行调压调速。

图I-9 转速单闭环直流电动机调速系统动态结构图

为了有效地实施PWM控制，图中控制电压（u_c）的峰值不能超出三角载波的峰值。参考阮毅与陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》（第4版）33页例题2-5的相关数据，有C_e=0.2，T_m=0.0419，T_l=0.01，T_s=1.25e-4，假定BUCK DC/DC直流侧电压为300V，即K_s=300。根据参考书的公式，很容易计算出，调速系统的稳定条件是K_p＜0.22。取K_p=0.2，可以计算出阶跃给定下的转速稳态误差，见下式：

可以看出，当给定转速为1000r/min时，稳态转速误差可以达到30r/min。为了减小稳态误差，很容易想到的方法是增加K_p。根据前面的计算结果，K_p过大会导致系统不稳定，但图I-9的系统则不然。因为增加K_p后，会容易使得u_c＞1，此时BUCK DC/DC变换器的输出电压最多为300V，而并不能高于300V，所以系统不会发散。最终在ASR的作用下，电动机的转速会有较大幅度的脉动，所以增加了K_p导致了系统的稳定性变差，但是在DC/DC本身能力的限制下，电动机的速度仍保持一种稳定振荡的状态。

在进行SIMULINK仿真建模与分析中需要注意这一点：过大的K_p使得系统的稳定性变差，此时ASR的作用非常类似于滞环调节器，失去了传统的线性调节器的作用。

（5）integrator

控制系统经常会使用到积分器（Integrator），SIMULINK中不同的积分器单元如图I-10所示，图I-11与图I-12分别给出了5个不同功能积分器的模型参数设置对话框。

图I-10 SIMULINK中不同功能的积分器模块

其中Integrator1是一般功能的积分器，它的参数设置对话框如图I-11所示，可以看出它仅仅通过对话框设置了积分初始值。如果设置积分器的上下限幅值，就变成了Integrator2，如图I-11右侧所示。如果需要对积分器进行复位（reset），需要图I-12左侧的对话框中选择合适的external reset条件，此时为Integrator3。如果需要在外部设置积分器初始值，如图I_-12中间对话框所示，此时为Integrator4。如果同时需要设置外部积分初始值和外部复位信号，如图I-12右侧对话框所示，此时为Integrator5。

图I-11 Integrator1与Integrator2参数设置对话框