信号分析与处理的SIMULINK实例仿真

2022-09-12

1 Simulink简介

系统仿真是近30年才发展起来的一门新兴技术学科, 它涉及到各专业理论与技术, 如系统分析、控制理论、信号处理、图象处理、计算方法等。系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的, 以计算机和其他专用物理效应设备为工具, 利用系统模型对真实或假设的系统进行试验, 并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究, 进而做出决策的一门综合的实验性学科。它不是对原型的简单再现, 而是按照研究的侧重点对系统进行提炼。以利于研究者抓住问题的本质, 这种建立在模型系统上的实验技术, 称为仿真技术或模拟技术。

系统仿真的研究重点在于仿真环节即在模型建立之后, 设计适当的算法, 并编制成计算机程序。由此, 便产生了很多仿真算法和仿真软件, 其中以MATLAB提供的动态仿真工具Simulink最为耀眼, 它不仅具有强大的功能, 并且具有很好的使用性。

Simulink是MATLAB的一个附加组件为用户提供了一个建模与仿真的工作平台。实际上, 它是一种用来实现计算机仿真的软件工具。对于比较复杂的非线性系统效果更加明显。

Simulink可以用于模拟线性系统和非线性系统, 连续与非连续系统, 或它们的混合系统, 它是强大的系统仿真工具。除此之外, 它还提供了图形动画处理方法, 以方便用户观察系统仿真的整个过程。

Simulink提供了一种函数规则—S函数。S函数可以是一个M文件、C语言程序或者其它高级语言程序。Simulink模型或者模块可以通过一定的语法规则来调用S函数。这样S函数的引用使得Simulink更加充实, 处理能力更加强大。它的另外一个重要特点是它的开发性, 它允许用户定制自己的模块和模块库。此外它还为用户提供了比较全面的帮助系统, 以方便用户应用模块库。由此可见, Simulink是一种强有力的仿真工具。

2 Simulink用于信号分析和处理

Simulink模拟软件, 是基于Windows环境下的图形程序, 直接面向“方框图”。用来对动态系统进行建模, 仿真和分析的软件包, 支持连续, 离散以及两者混合的线性及非线性系统, 其最大特点是可在仿真过程中改变感兴趣的参数, 实时观察系统行为的变化。MATLAB能对信号处理提供的强大的实时处理能力。让Simulink用于信号与分析处理, 其仿真结果准确、直观。

以下就是Simulink在信号分析和信号处理仿真应用上的举例。

例1, 在离水平地面10米高的地方将一个小球向前做斜上抛, 小球落地后将弹起并向前跳跃。假设每次小球与地面接触时Gain模块, 对输入信号乘上一个常数增益。

例2, 对正弦信号的处理 (见图2)

所用模块:Sine Wave模块, 可产生一个正弦波, Constant模块, Integrator模块。

3 结语

使用MATLAB下的组件Simulink进行信号分析与处理系统可以大大减轻用户的负担, 它让用户把精力从编程转向模型的构造, 为用户省去了许多重复的代码编写工作只需进行简单的模块拖放和参数设置就能搭建复杂的信号处理系统。它使得用户在进行信号分析与处理过程中可把更多的精力投入到模型的设计构造本身上, 而不是某一个具体算法的设计上。

摘要：Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。本文通过具体的仿真例子探讨了Simulink在信号分析与信号处理的应用。

关键词：Simulink,信号分析,信号处理