金宝appSimulink是用于建模动态系统的图形环境 - 即随着时间的推移而改变的系统。金宝appSimulink负责调整模拟，以便您可以专注于工程。你可以用它来模拟简单的东西 - 就像家用恒温器;或复杂的系统---像一个完全自主车辆或手术机器人一样。

本视频将向您展示Simulink的基础知识，并让您了解在Simulink中工作金宝app是什么样子的。请继续关注最后一集，了解如何使用Simulink的更多信息。金宝app让我们开始吧!

在马萨诸塞州纳蒂克的MathWorks总部，有许多用于发电的太阳能电池板。

这些镶板面朝南，并固定在适当的位置。这意味着，当太阳在中午直接照射它们时，它们会产生更多的电力，而当太阳在白天的早些和晚些时候在东方或西方时，它们会产生更少的电力。

如果你有太阳能电池板，它会跟着太阳旋转，这样你就能尽可能多地发电，那会怎么样?

在这个视频中，我们将使用Simulink设计一个跟金宝app踪系统，以保持太阳能电池板与太阳对齐。如果您想跟随我们构建模型，可以使用下面的链接下载它。

物理系统由一个面板和一个电机组成。我们先对它们建模，然后添加一个控制器来跟踪太阳的位置。

一旦我们对设计满意，我们就会测试它追踪太阳数据的效果如何。

物理系统有两个主要组件。通过一些基本的物理，我们可以为每个物理写出运动的方程。让我们先模拟小组。

你可以通过点击MAT金宝appLAB工具条中的Simulink按钮来启动Simulink。这将打开Start Page，您可以在这里创建新模型、查找示例，甚至找到基本训练。

我们从头开始启动模型，所以我们将选择空白模型。

金宝appSimulink模型由块和信号构建。打开库浏览器以查看所有可用的块。要为面板进行模型，我们将从Integrator块开始。

让我们从库中点击并拖动Integrator到模型中。

为什么Integrator块？嗯，Integrator Bloct占据了输入并随时间集成。如果我们整合加速，我们会得到速度。如果我们整合速度，我们就会找到位置。这是在Simulink中建模微分方程的基础。金宝app

我们的方程有加速度和速度项，所以我们至少需要一个积分项。我们再加一个来得到位置。

通过在块之间单击和拖动，我们用信号将块连接在一起。不要担心这些红线，我们马上把它们连起来。

为信号添加标签以保持组织是一个好主意，因此我们将双击信号并输入名称。我们把它命名为加速度，然后命名为速度，然后命名为面板的位置。

接下来，我们对方程的右边建模。首先是扭矩项。

让我们使用一个常量块。我们稍后会用电机替换它。

您可以双击一个块来更改它的参数——让我们将值更改为10。

我们需要执行减法，所以让我们也抓取一个Subtract块。

阻尼项取决于面板的速度——ta_dot信号。我们可以通过右键单击和拖动将这个信号分支到Subtract块。

别忘了我们还需要乘以Kd。让我们使用增益块。

我们也可以使用变量，甚至是MATLAB代码而不是硬编码增益值。所以让我们说收益是kd。那个红色盒子告诉我们，KD还没有定义。所以单击三个点，然后选择“创建”。我们将为它提供5的值，并将其存储在Matlab的基础工作空间中。让我们检查MATLAB，YEP，已创建变量KD。

为了完成这个方程，我们需要除以惯量j，我们用另一个增益块来做。

但是现在我们知道块的名称，我们只能双击模型并开始键入块名称。然后，使用下拉以查找合适的块并按Enter键。

我们将把增益设置为1/J，同样，让我们在基本工作区中定义变量J，值为8.6。

让我们添加一个注释来显示建模的等式 - 所以当我们稍后回到它时，我们将很容易地知道方程式是什么。

这应该是我们建立面板模型所需要的全部。但为了检查是否一切正常，我们需要可视化一些信号。金宝appSimulink有很多可视化工具。为了快速检查信号，简单的选择是使用Scope块…然后把它连接到我们想看的信号上。

让我们添加第二个范围以查看速度信号。

好了，现在我们可以模拟模型了。我们可以在simulation选项卡----中设置模拟停止时间，但是我们现在将其设置为10。

要运行模拟，只需单击run按钮。模拟结束了，但你没有看到的是Simulink通过时间数值解出了微分方程。金宝app

双击作用域以查看发生了什么。

在位置范围内，我们看到面板的角度位置增加。

在速度范围内，速度从零开始并趋于稳定。

所以在一个恒定的扭矩下，面板开始转动，然后以固定的速度旋转。这是有道理的。

让我们做一个快速的检查看看如果我们改变扭矩的符号会发生什么。我们可以直接在块上编辑常量值!

重新运行……看起来不错——我们看到面板现在向相反的方向旋转。

现在我们有面板模型工作，让我们将这些块集合在一起以保持组织的东西。只需选择您要包含的块 - 我们现在将留下常量块和范围 - 然后单击“建模”选项卡中的“创建子系统”。

现在，所有这些块都包含在这个子系统中。我们把它命名为Panel。

您可以双击以查看子系统内容。这些椭圆形的块是输入和输出——这是进出子系统的数据。让我们调整端口名称。

回到顶层…这是我们刚输入的港口名称。

好的，我们还需要一个发动机。还记得那个运动方程吗?嗯，我们可以按照完全相同的过程来建模。

和. .我们有发动机了!

我们将给电机提供电压以产生扭矩并移动面板。让我们看看发生了什么。我们可以看到，当电压被施加到电机上时，面板会旋转——所以到目前为止，一切看起来都很好!

好的，我们已经建立了面板和马达的模型。现在我们需要一个控制器来设置正确的电压，这样面板就能跟踪太阳。

从我们的模型中，我们知道面板指向的位置。而且，让我们说太阳结束了。

我们希望面板指向太阳，因此这两个角度之间的差异是错误。我们将添加一个控制器，该控制器将电压应用于电机，使得尽可能小的误差。

如果太阳移动，则控制器将相应地反应以保持面板指向太阳。

好的，回到我们的Simulink金宝app模型!

这是小组的位置。为了得到误差，我们需要太阳的位置。在设计控制器时，我们将使用Unit Step输入——这在控制设计中很常见。我们稍后会用太阳位置的数据来测试。

现在来计算误差。我们将使用Sum块，它已经有了这个在控制原理图中常见的圆形。我们只需要将第二个端口改为负的而不是正的。

接下来我们需要一个控制器。有很多选择，但是一种常见的方法是某种形式的PID控制 - 它代表比例/积分/衍生，因为控制输出是错误的一些函数，集成错误和错误的导数。但我们不需要建立自己，我们只需添加PID控制器块。

我们将输入连接到错误信号，输出将驱动电机。

您可以看到定制控制器的方法有很多种。我们将切换到PI控制器——D项有助于响应快速变化，这是我们不需要的，因为太阳稳定地在天空中移动。

有两个增益需要调整:一个是比例项，一个是积分项。这些会影响控制器的响应。我们将比例增益设为240积分增益设为180。

要查看控制器执行的程度，让我们使用相同的范围来显示太阳位置和面板位置。请注意，自动添加新端口。

让我们运行这个模型…并在范围上添加一个图例，这样我们就可以区分信号了。让我们也将位置线虚线。

我们可以看到控制器过度地过度，然后将其定居到1.对我们的申请足够好。

好的，我们设计了控制器。但是，它真的能追踪太阳的运动吗?让我们看看当我们给它提供一些真实的数据时，它是如何执行的。

让我们将一些太阳位置数据加载到MATLAB基础工作区中。这个文件有两个变量:跨越15小时的时间矢量，以及太阳在每个时间点的位置矢量。

让我们绘制它。

你可以看到太阳从东北方向升起，距离正北60度左右，在西北方向落下，距离正北300度左右。

我们可以通过用Inport替换步骤块来将太阳位置数据带入模型中。

我们需要选择要使用的数据。单击“建模”选项卡中的“模型设置”。然后导航到数据导入/导出窗格。

这里有很多设置——如果你不确定任何事情，只需右键单击并选择“这是什么”。这个输入选项是我们需要的。

当指定输入数据时，第一列应该总是时间。之后，您可以为模型中的每个import添加列向量。

由于我们现在有15个小时的数据，我们将更改模拟停止时间。

让我们运行这个模型，我们可以看到它很好地跟踪太阳的位置。

因此，我们建立了太阳能电池板系统的模型，开发了一个控制器，并测试了该系统，以确保它能跟踪太阳的运动。而且，看起来我们的设计成功了!

但这仅仅是个开始。如果我们想让这些面板成为现实，我们可以在我们的模型中加入适当的设计规格。

我们可以引入其他工具，如Simscape来模拟机械和电气系统，而不需要推导任何方程!有了Stateflow，我们可以添加逻辑使面板变得智能，所以它们在一天结束时转回东部，它们知道如果条件改变该做什么。

然后，当我们准备好了，我们可以从模型自动生成代码并直接部署到硬件。

在这个过程中的每一步，我们都可以不断地测试设计，以确保它是无错误的，并满足规格要求。

模型是我们设计过程的中心，我们可以处理各种设计问题。你也可以。

现在你有一种觉得在Simulink中的工作就是这样的，现在是时候了解它了。金宝app学习Simulink的最佳方法是使用它。金宝app因此，启动Simulink金宝app ondramp，它将相互作用地教授Simulink的基础知识。它是免费的，只需几个小时。

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