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在現代自動化項目的方案設計中，系統仿真已成為一個重要的設計環節。所謂仿真，就是通過某種方法，建立能描述系統結構或行為過程的仿真模型，并據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。仿真技術的使用，可以大大縮短系統的設計、開發和調試周期，節省原料，降低成本，為使用者帶來巨大的經濟效益。尤其當所研究的系統造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長時間才能了解系統參數對系統的影響的時候，仿真是一種特別有效的研究手段。仿真過程有兩個主要步驟建立仿真模型和進行仿真實驗，其中仿真模型的建立是極其關鍵的一步，仿真模型的類型決定了仿真的類型，也決定了所使用的仿真工具。

仿真模型概括來說有兩個種類物理模型和數學模型，相應的仿真類型就是物理仿真和數學仿真。物理仿真中使用的物理模型，是用幾何相似或物理類比的方法建立的，可以描述系統的內部特性，也可以描述實驗所必需的環境條件，是一種實體模型。數學仿真中使用的數學模型，是根據各種原理及定律如力學定律、電磁方程等得出的數學方程，用來描述系統的各種狀態及運行特性。兩者相比，物理仿真具有較強的針對性，而數學仿真則通用性更強，應用更為廣泛。本章的仿真特指數學仿真，所使用的仿真工具為計算機及仿真軟件。自動控制中常用的仿真軟件是MATLAB/Simulink，其非常實用的一個功能就是Simulink模型C代碼生成，這個功能可以為工程師節省大量的開發及調試時間。

與控制軟件平臺實現無縫對接的MATLAB/Simulink

MATLAB是美國MathWorks公司推出的一款軟件，主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計。從名字來看，MATLAB是Matrix Laboratory(矩陣實驗室)的縮寫，它最初主要用于矩陣運算，其基本數據元素是沒有維數限制的矩陣。其最大特點就是具有強大的矩陣運算能力，這使得用戶可以解決許多工程技術上的問題，特別是那些包含了矩陣和向量公式的計算。在工業界，它是一個高效研究、開發和分析的工具。隨著科技的發展，許多youxiu的工程師不斷地對MATLAB進行了完善，使其從一個簡單的矩陣分析軟件逐漸發展成為一個具有極高通用性，并帶有眾多實用工具的運算操作平臺。

MATLAB的一個重要特色就是它有一套程序擴展系統和一組稱之為工具箱(toolbox)的特殊應用子程序。工具箱是MATLAB函數的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業和應用而制定的。例如，包括信號處理、控制系統、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統仿真等方面的應用。

MATLAB工作環境如圖6.1°所示。主要包括菜單、工具欄、當前路徑、命令窗口、歷史命令窗口、工作空間和開始菜單。具體功能及實用方法的參考文獻很多，本書不再贅述。

圖6.1 MATLB工作環境

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，它提供了一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。該環境支持連續采樣時間、離散采樣時間建模，還提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)，用戶無須大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統，并且可以立即看到系統的仿真結果。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，基于以上優點，Simulink已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計中。

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