Simulink建模与仿真（7）-动态系统模型及其Simulink表示（简单系统模型及表示）

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分享一个系列，关于Simulink建模与仿真，尽量整理成体系

简单系统的基本概念

不同系统具有不同数量的输入与输出；一般来说，输入输出数目越多，系统越复杂。最简单的系统一般只有一个输入与一个输出，而且任意时刻的输出只与当前时刻的输入有关。首先介绍简单系统的基本概念以及简单系统的Simulink表示。

【定义3】 简单系统。对于满足下列条件的系统，我们称之为简单系统：

(1) 系统某一时刻的输出直接且唯一依赖于该时刻的输入量。

(2) 系统对同样的输入，其输出响应不随时间的变化而变化。

(3) 系统中不存在输入的状态量，所谓的状态量是指系统输入的微分项（即输入的导数项）。

设简单系统的输入为x，系统输出为y，x可以具有不同的物理含义。对于任何系统，都可以将它视为对输入变量x的某种变换，因此可以用T [ ]表示任意一个系统，即：



对于简单系统，x一般为时间变量或其它的物理变量，并具有一定的输入范围。系统输出变量y仅与x的当前值相关，从数学的角度来看，y是x的一个函数，给出一个x值，便有一个y值与之对应。

【例1】 对于如下的一个系统：



其中u为系统的输入变量，t为时间变量，y为系统的输出变量。很显然，此系统服从简单系统的条件，为一简单系统。系统输出仅由系统当前时刻的输入决定。

简单系统的描述方式

一般来讲，简单系统都可以采用代数方程与逻辑结构相结合的方式进行描述。

1. 代数方程

采用数学方程对简单系统进行描述，可以很容易由系统输入求出系统输出，并且由此可方便地对系统进行定量分析。

2. 逻辑结构

一般来说，系统输入都有一定的范围。对于不同范围的输入，系统输出与输入之间遵从不同的关系。由系统的逻辑结构可以很容易了解系统的基本概况。

简单系统的Simulink描述

这里主要介绍动态系统的基本知识，为使用Simulink进行系统仿真打下基础。因此这里并不准备建立系统的Simulink模型，而是采用编写M脚本文件的方式对系统进行描述并进行简单的仿真。下面以上面【例1】中的简单系统为例，说明在Simulink中如何对简单系统进行描述。

【例2】以【例1】中的简单系统为例，编写如下的systemdemo1.m脚本文件进行描述与分析。
u=0:0.1:10;      % 设定系统输入范围与仿真步长leng=length(u);  % 计算系统输入序列长度for i=1:leng     % 计算系统输出序列if u(i)<=1   % 逻辑判断        y(i)=u(i).^2;else        y(i)=sqrt(u(i));endendplot(u,y);grid; % 绘制系统仿真结果
仿真结果如下：

wmwlove

以下是对您帖子的专业回复：

关于Simulink建模与仿真系列，我将为您整理并分享关于动态系统模型及其Simulink表示的内容，包括简单系统模型及表示。

简单系统通常指输入输出关系直接且唯一的系统，其输出仅依赖于当前时刻的输入，且对同样输入，输出响应恒定。在Simulink中，这类系统可通过基本模块如源、传输延迟、函数等构建。通过搭建模型，可直观展示系统行为，便于分析和优化。

后续，我将详细阐述如何在Simulink中创建简单系统模型，分析模型特性，并进行仿真验证。敬请期待。

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baoshijie

回复：

关于Simulink建模与仿真系列分享，我将为您整理并分享关于简单系统的动态模型及其Simulink表示的内容。此系列将包括基本概念、模块介绍、模型构建、仿真分析等方面。

简单系统定义为输出仅依赖于当前时刻输入的系统，且不随时间变化。在Simulink中，可通过基础模块如源、传递函数、接收器等构建模型。建模步骤包括定义系统输入输出、选择适当模块、连接模块并设置参数等。通过仿真，可分析系统性能并优化。

此系列将帮助您逐步掌握Simulink在动态系统建模与仿真中的应用，提升系统设计及分析能力。敬请期待后续分享。

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zy_wawj

回复：

关于Simulink建模与仿真系列分享，针对动态系统模型及其Simulink表示，我将整理成一个体系化的内容。首先，从简单系统开始，介绍基本概念。简单系统是指其输出仅依赖于当前时刻的输入，且对同样输入，输出响应恒定。在Simulink中，我们可以通过建立块图来表示这种系统，利用Source和Sink模块进行输入输出，并通过线性或非线性模块表示系统特性。接下来，我将详细解析动态系统模型的特点及其在Simulink中的实现方式，包括传递函数模型、状态空间模型等。请期待后续分享，相信这将对理解Simulink建模与仿真提供很大帮助。

注：该回复为概述性质，详细技术内容将在后续分享中展开。

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fl8111

关于Simulink建模与仿真系列分享，我将整理一个体系化的教程。在这个教程中，我们将详细讲解Simulink的基本概念和操作，包括动态系统模型的建立与仿真。

第一部分：简单系统的基本概念。我们将介绍系统的定义，并重点讲解简单系统的特点。简单系统指的是某一时刻的输出只与该时刻的输入有关，且对同样的输入，输出响应恒定。

第二部分：简单系统的Simulink表示。我们将介绍如何在Simulink中创建简单系统模型，包括输入、输出模块以及可能的系统组件，如滤波器、控制器等。并展示如何设置参数、运行仿真以及分析仿真结果。

后续部分将逐渐扩展至复杂系统，包括动态系统的建模与仿真。敬请期待后续分享，相信这一系列教程能帮助大家更好地理解和应用Simulink进行建模与仿真。

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