MATLAB的Simulink常用模块（四）
在MATLAB的Simulink中有些常用的模块，今天主要先容Switch模块和积分模块。
1.Switch模块
Switch模块是一个选择开关模块，可依据推断条件选择多个输入端口中的某个举行输入。若由第2个端口决定的推断条件为真，则输入口输入第1个端口的信号；不然输入第3个端口的信号。
条件干系设置，在关于第二个输入端口举行一个推断，也就是下边Threshold（阈值）的推断。第一个和第三个的称为数据输入端口，第二个输入为控制端口，经过使用阈值参数来决定是第一个输入照旧第三个输入。
第一个输入端口使用了一个常数模块，第二个输入控制端口使用了单位正弦信号，第三个输入端口使用了常数模块。
当sin(t)>=0时，输入端口输入第一个输入端口的数据；当sin(t)<0时，输入端口输入第二个输入端口的数据。
示例1
仿真图
示波器输入
2.积分模块
Integrator积分模块输入在其输入端的在如今时间步的积分。
参数分析
External reset：增长一个输入端口，经过外部输入信号的电平或脉冲上下沿
举行形态变量的复位。
Initial condition source：初始值的获取办法选择。
Initial condition：模块的初始值。
Limit output：勾选时对输入值的上底限举行限定。
Show saturation port：使能饱和输入端口。1表现输入值超出极限但被极限
饱和值限定住，0表现上底限均未到达，-1表现超出底限但被底限饱和值限定住。
Show state port：使能形态输入端口。用于消弭代数环。
(1) 界说初始条件
可以在模块对话框上将初始条件界说为参数，大概从外部信号输入初始条件：
要将初始条件界说为模块参数，请将 Initial condition source 参数指定
为 “internal” 并在 Initial condition 字段中输入值。
要从外部源提供初始条件，请将 Initial condition source 参数指定
为 “external”。模块输入下会体现一个分外输入端口。
(2) 绕回循环形态
天然界中有多种物理征象体现为循环、周期或旋转。比如，体现出旋转活动的
物体或机器以及振荡器会就属于这种征象。
在 Simulink 中对这些征象举行建模时，必要对定期或循环信号的厘革率举行
积分以获取活动形态。
但是，这种办法的缺陷是，颠末长时间仿真后，表现定期或循环信号的形态会
积分为很大的值。并且，由于角度减小，盘算这些信号的正弦或余弦所占用的
时间会越来越长。大信号值还会对求解器的功能和准确性产生负面影响。
克制这一缺陷的一种办法是在角形态到达 2π 时将其重置为 0(大概在其到达
π 时重置为 –π，以确保数值对称)。此办法可改良正弦和余弦盘算的准确性，
并延长角度减小时间。但该办法还必要过零检测，并引入了求解器重置，这会
减慢可变步长求解器的仿真，尤其是在大型模子中。
为消弭绕回点处的求解器重置，Integrator 模块支持绕回形态，您可以经过
在模块参数对话框上选中 Wrap state 来启用这些形态。当启用 Wrap state
时，模块图标将变动为指示该模块具有绕回形态。
(3) 限定积分
要避免输入超出可指定的级别，请选中 Limit output 复选框，并在相应的参
数字段中输入限定。此利用会使该模块起到限量积分器的作用。当输入到达界线
时，积分利用将关闭以避免积分饱和。在仿真时期，您可以变动限定，但不克不及更
改对否限定输入。模块按如下办法确定输入：
当积分小于或即是 Lower saturation limit 时，输入坚持在
Lower saturation limit。
当积分在 Lower saturation limit 和 Upper saturation limit 之间时，
输入为积分。
当积分大于或即是 Upper saturation limit 时，输入坚持在
Upper saturation limit。
要天生指示形态正遭到限定的信号，请选中 Show saturation port 复选框。
模块输入端口下方会体现一个饱和端口。
信号具有以下三个值之一：
1 表现正在使用极限。
0 表现积分不受限定。
-1 表现正在使用底限。
假如选中此复选框，模块将包含三个过零点：一个用于检测何时进入饱和上界，
一个用于检测何时进入饱和下界，一个用于检测何时不再饱和。
注意
关于 Integrator Limited 模块，默许情况下 Limit output 处于选中形态，
Upper saturation limit 设置为 1，Lower saturation limit 设置为 0。
(4) 重置形态
模块可以依据外部信号将其形态重置为指定的初始条件。要使模块重置其形态，
请选中此中一个 External reset 选项。模块输入端口下方将体现一个触发端
口，并指示触发典范。
选择 “rising” 可在重相信号从负值或零上升到正值时重置形态。
选择 “falling” 可在重相信号从正值下降到零或负值时重置形态。
选择 “either” 可在重相信号从零变为非零值、从非零值变为零或改动标记时
重置形态。
选择 “level” 可于重相信号在如今时间步为非零值时大概从上一个时间步的非
零值变动为如今时间步的零值时重置形态。
选择 “level hold” 可于重相信号在如今时间步为非零值时重置形态。
重置端口具有直接馈通。假如模块输入直接或经过一系列带直接馈通的模块反应
到此端口中，则会产生代数环(请参阅代数环看法)。使用 Integrator 模块的
形态端口可以反应该模块的输入，而不会创建代数环。
在数字盘算机仿真中，当输入信号直接取决于输入信号，同时输入信号也直接取
决于输入信号时，由于数字盘算的时序性，而显现的由于没有输入无法盘算输入
，没有输入也无法取得输入的“ 死锁环” ，称之为代数环。（y = k+y y = k-y）
(5) 形态端口
在 Integrator 模块的参数对话框上选中 Show state port 复选框会招致
Integrator 模块的顶部体现一个附加输入端口，即形态端口。
形态端口的输入与模块的标准输入端口的输入相反，但以下情况除外。假如在
如今时间步重置模块，则形态端口的输入为模块尚未重置时在模块的标准输入
中体现的值。形态端口的输入在时间步中的体现会早于 Integrator 模块输入
端口的输入的体现。使用形态端口可以制止以下建模方案中显古代数环。
创建自重置积分器
在创建依据其输入值重置本身的积分器时，Integrator 模块的形态端口有助于制止代数环。比如，思索以下模子。
此模子实验经过将积分器的输入减 1 后反应到积分器的重置端口来创建自重置积分器。但是，该模子会创建代数环。要盘算 Integrator 模块的输入，Simulink 软件必要晓得模块的重相信号的值，反之亦然。由于这两个值互相依存，Simulink 软件无法单独确定一个值。因此，假如您实验仿真或更新此模子，体系会体现错误消息。
以下模子使用积分器的形态端口来制止代数环。
示例2
仿真图
在此版本中，重相信号的值取决于形态端口的值。形态端口的值会早于 Integrator 模块输入端口的值在如今时间步中体现。因此，Simulink 可以确定该模块对否必要在盘算模块输入之行举行重置，从而制止代数环。
示波器输入
示例3：求解微分方程
y''(t)+5y'(t)+6y(t)=2x'(t)+8x(t)
x(t)=exp(-t)×u(t)
y(0-)=4,y'(0-)=-3
仿真图
示波器输入
Discrete-Time Integrator
散伙积分模块
参数设置
Integrator method提供了3中算法和2种事情形式。
Integration形式下Ts表现采样时间距离
Accumulation形式下Ts被安稳为1
Forward Euler：y(n)=t(n-1)+K×Ts×u(n-1)，并非直接馈入，输入输入信号
之间存在延时
Backward Euler：y(n)=t(n-1)+K×Ts×u(n)，直接馈入
=t(n-1)+K×Ts×[u(n-1)+u(n)]/2，直接馈入
参考内容
[1] 博客园作者叮叮当当sunny的文章《Simulink仿真入门到知晓（二） Simulink模块 》，文章链接如下：
https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/12235689.html#_label0
[2] 知乎作者 羊粑粑蛋儿的文章《Simulink学习与分享履历-----------Switch模块》，文章链接为：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/536338763
[3] CSDN作者weixin_39998859的文章《matlab对信号积分,对信号求积分 - Simulink - MathWorks 中国》，文章链接为：
https://blog.csdn.net/weixin_39998859/article/details/115888603
本文内容泉源于网络，仅供参考学习，如内容、图片有任何版权成绩，请接洽处理，24小时内删除。
作 者 | 郭志龙
编 辑 | 郭志龙
校 对 | 郭志龙
