1. Simulink模型基础操作与仿真配置
任务说明
本案例目标为：在Simulink中创建一个简单模型（正弦波输入经过增益后输出），完成求解器类型、步长与仿真时间的配置，运行仿真并利用Scope模块查看结果。通过该案例掌握Simulink模型创建、仿真参数设置与结果观测的基本操作流程。
模型结构
模型包含三个模块：Sine Wave（正弦波信号源）、Gain（增益，设为2）、Scope（示波器，用于显示输出波形）。信号流为：Sine Wave → Gain → Scope。
创建模型的步骤
在MATLAB命令窗口执行以下命令，可自动创建并配置上述模型：
% 创建新模型
modelName = 'simple_sine_gain';
new_system(modelName);
open_system(modelName);
% 添加模块
add_block('simulink/Sources/Sine Wave', [modelName '/Sine Wave']);
add_block('simulink/Math Operations/Gain', [modelName '/Gain']);
add_block('simulink/Sinks/Scope', [modelName '/Scope']);
% 设置正弦波参数（默认幅值1，频率2*pi rad/s）
set_param([modelName '/Sine Wave'], 'Amplitude', '1', 'Frequency', '2*pi');
% 设置增益值
set_param([modelName '/Gain'], 'Gain', '2');
% 连接模块
add_line(modelName, 'Sine Wave/1', 'Gain/1', 'autorouting', 'on');
add_line(modelName, 'Gain/1', 'Scope/1', 'autorouting', 'on');
% 配置求解器与仿真参数
set_param(modelName, 'SolverType', 'Variable-step');
set_param(modelName, 'Solver', 'ode45');
set_param(modelName, 'MaxStep', '0.1');
set_param(modelName, 'StopTime', '10');
% 保存模型
save_system(modelName);
仿真参数说明
| 参数 | 设置值 | 作用 |
|---|---|---|
| 求解器类型 | Variable-step（变步长） | 根据误差自动调整步长，适合连续系统 |
| 求解器 | ode45（Dormand-Prince） | 四/五阶龙格库塔法，适用于大多数连续系统 |
| 最大步长 | 0.1 | 限制最大时间步，保证波形采样精度 |
| 仿真停止时间 | 10 | 仿真从0到10秒 |
运行仿真与查看结果
执行以下命令运行仿真并打开Scope查看波形：
% 运行仿真
sim(modelName);
% 打开Scope查看输出波形
open_system([modelName '/Scope']);
仿真运行后，Scope窗口将显示一条正弦波形，其幅值为2（输入幅值1乘以增益2），频率为1Hz（2π rad/s），时间范围为0~10秒，共约10个完整周期。
验证方法
完成上述操作后，按以下标准验证案例是否成功：
- 模型结构检查：模型窗口中出现三个模块且连线正确，无断开的端口。
- 参数检查：双击Gain模块确认增益值为2；打开模型配置参数（Ctrl+E），确认求解器为变步长ode45，最大步长0.1，停止时间10。
- 仿真执行：点击“运行”按钮或执行
sim命令，仿真正常完成无报错。 - 波形验证：Scope中显示正弦波，幅值约为2（观察Y轴范围约-2到2），0~10秒内包含约10个完整周期，波形平滑无异常突变。
若Scope中波形幅值、周期数与上述预期一致，则本案例操作成功。